锌铝伪合金涂层的制备及耐蚀性研究-材料加工工程硕士论文

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1、北京工业大学硕士学位论文高铝含量锌铝伪合金涂层的制备及耐蚀性研究姓名：袁涛申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：贺定勇20080501摘嘤摘要锌涂层和铝涂层已经被广泛的应用于钢铁结构的腐蚀防护中。特别是Zn．A1合金涂层因为其良好的抗盐雾腐蚀性和电化学保护特性，受到人们的广泛关注。然而高铝含量的锌铝涂层的制备方法和耐蚀性能还缺乏深入的研究。本文利用粉芯丝材结合双金属复合丝材技术成功制备了锌铝热喷涂丝，并利用高速电弧喷涂的方法制备了不同Al含量的锌铝“伪”合金涂层。通过中性盐雾试验、浸泡试验、电化学腐蚀试验方法来研究涂层的耐蚀性，并运用光学显微镜(OM)、扫描电子

2、显微镜(SEM)、能谱仪(EDhX)、X．射线衍射仪(XRD)等测试手段，分析了原始涂层的微观组织结构和腐蚀后腐蚀产物的形貌特征，综合评价了电弧喷涂锌铝伪合金涂层在高氯环境下的腐蚀性能和腐蚀机理。本论文的主要成果如下：(1)采用铝带包覆锌铝混合粉，制备出铝含量高达52％～91％的锌铝粉芯丝材：采用铝带包覆实心锌丝、锌铝合金带包覆实心锌丝，制备出铝含量在19％～43％的锌铝双金属复合丝材。成功解决了高铝含量实心丝材难以拉拔成丝的难题，使方便地制备热喷涂锌铝合金涂层成为可能。(2)系统研究了高速电弧喷涂制备zn—Al涂层的组织和性能。证明涂层组织为富锌相和富铝相的交替分布的

3、层状结构，属“伪”合金涂层。涂层组织致密，孔隙率低于2％。涂层结合强度大于l1MPa，且随着铝含量的增加而增大。(3)通过浸泡试验及中性盐雾试验考察了锌铝伪合金涂层在高氯环境下的耐蚀性，试验表明：伪合金涂层在该环境下的耐蚀性远好于纯锌和纯铝涂层。其中以锌包铝丝涂层最佳。铝含量略高于15％时，锌铝表现出很好的协同效应。当铝含量提高到66％以上时，涂层耐腐蚀性下降，同时对基体的牺牲阳极作用减弱。(4)通过电化学试验研究了锌铝伪合金涂层的腐蚀行为，证明锌铝伪合金涂层在高氯、高湿环境下的腐蚀以活化溶解为主要机制，表现为阳极涂层。腐蚀产物对涂层表现出微弱的自封闭作用，壁垒保护有限

4、。(5)锌铝伪合金涂层对钢铁基体的保护作用分两个阶段：壁垒保护阶段和牺牲阳极保护阶段。并提出了锌铝伪合金涂层的腐蚀模型。关键词zn．Al涂层；粉芯丝材；双金属复合丝材；电弧喷涂；耐蚀性ABS丁艮^CT1ABSTRACTZincandaluminumcoatingshavebeenusedwidelytoprotectsteelstructuresfromcorrosion．Peoplepaymoreattentiontozincaluminumalloycoatingsbecausethecoatingsshowhi曲electrochemicalactivityand

5、goodcorrosionresistantinsaltatmosphere．However,thepreparationandthecorrosionresistantofthezinc—aluminumalloycoatingswhichiscomposedofthehighaluminumcontentstillneedathoroughinvestigation．Inthispaper,theflux—coredwiresandtheduplexmetalliccompositewireswereusedasthermalsprayingwires，otherw

6、ise，thezinc—aluminumpseudo—alloycoatingswerepreparedusinghighvelocityarCspraying．Thealuminumcontentofthepseudo—alloycoatingsisdifferent．TocomparewithA1，ZnandZn一15Al(wt15％)coatings，themicrostructureandgeneralpropertiesofzinc-aluminumpseudo-·alloycoatingsweresystemicallyinvestigatedbyadopt

7、ingmodemtestingtechniques，suchasscanelectronmicroscope，energydispersiveanalysissystem，X-raydiffraction，etc．Thecorrosionresistantofpseudo．alloycoatingswasevaluatedthroughneutralsaltspraytest，immersiontestsandelectrochemicaltests．Moreover,theself-sealingeffectandmechanismof