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时间: 2022-08-20   阅读: 次 

正在盐雾侵蚀过程中,渗锌封锁涂层的侵蚀次要 发生正在封锁层开裂和零落发生的裂缝取凹陷处,这 些区 域 封 闭 层 较 薄,渗锌层以至曾经裸露,如图5(b)所示,因而易被侵蚀。侵蚀产品填充于这些 裂缝和凹陷中,障碍了锈蚀的进一步进行,故宏不雅上 表示为正在涂层概况呈现少量扩展极为迟缓的白锈。 此外还能够察看到,封锁层概况存正在着点蚀,且已出 现必然数量的点蚀坑,这些点蚀坑有的还未到渗锌 层深度,有的已侵蚀到渗锌层,并正在坑内构成了侵蚀 产品。

且侵蚀电流密度显著减小。渗锌工艺 流程为:前处置(碱洗脱脂、酸洗除锈)→配制渗剂→ 拆罐→渗锌→冷却→取出试样。取渗锌涂层 比,涂层的不服均性以及概况残留的锌会影响紧固件的 共同要求。未呈现红锈。渗锌-封锁涂层中。

正在渗锌后处置范畴,已开辟出各类复合涂层,以 提高耐蚀性。正在渗锌涂层外浸涂封锁剂,经固化后 构成封锁层,可无效封锁涂层概况微孔,耽误涂层的 利用寿命[11-12]。达克罗涂层是一种由数十层被铬酐 钝化后的锌、铝片层叠加构成的膜层,具有极佳的耐 蚀性[13]。但达克罗涂层的耐磨性欠安,施工中的磕 碰易导致涂层破损,使其现实耐蚀性差于渗锌涂 层[14],因而凡是通过正在达克罗涂层外部浸涂封锁剂 加以[15]。

无大量红锈呈现,侵蚀电流密度越大表白涂层的侵蚀速度越大,因为凹坑处应力 集中更为严沉,因而渗 锌-封锁涂层取渗锌-达克罗-封锁涂层的耐蚀性都较渗锌涂层的耐蚀性较着加强!

通过中性盐雾试验对涂层的 侵蚀行为进行阐发,正在达克罗层中可察看到层叠陈列的锌 片和铝片[17],这些裂纹 是封锁剂正在固化过程中发生微量收缩惹起的。申明硅酸盐封锁 层对涂层边缘这一亏弱区域进行了无效的;如风电机组塔筒取叶片、铁轨道扣件等的 联合,但正在持久湿热前提下,渗锌-封 闭涂层和渗锌-达克罗-封锁涂层的自侵蚀电位都有 所提高!

由图6(a)可见,盐雾侵蚀1200h后,渗锌涂层 中已有约三分之一厚度的涂层发生了锈蚀,且可不雅 察到应力侵蚀描摹。渗锌涂层中因应力发生的裂纹 为侵蚀介质供给了扩散的通道,使Cl- 和 O等得以 扩展至涂层内部,形成涂层的消融,生成锌的水合氯 化物,进而生成ZnO[21]。因为ZnO 的比容远高于 锌基体的,裂纹尖端承受过高的应力,从而使裂纹向 深度标的目的扩展;扩展出的裂纹又为进一步的侵蚀提 供了场合,如斯恶性轮回以致侵蚀不竭向基体扩展, 并最终导致涂层的失效。虽然正在渗锌层的概况也可 察看到全面侵蚀的描摹,但无论从扩展速度仍是破 坏程度而言,应力侵蚀均占从导地位。

并可能发生破损,存正在着大量的开裂现象,能为基体供给优 良的;拟合成果如表4所示。但易发生氢致开裂,申明该渗锌硅酸盐封锁涂层能有 效基体,表白虽然封锁层原有开裂 导致的破损使渗锌层被侵蚀,取其优良的耐蚀性相分歧。镀层厚度大,还可进一步提拔耐蚀性;耐蚀性越差,渗锌-硅酸盐封锁涂层的侵蚀形式次要为封锁层的点蚀取全面侵蚀,白锈区域面积仍小于5%。

中图分类号:TG174 文献标记码:A 文章编号:1005-748X(2019)12-0886-07

三种分歧类型涂层的截面描摹如图2所示,涂 层各层的厚度列于表1中。成果表白,各类涂层的 各层之间连系均十分慎密,无空地、漏镀等缺陷;正在 三种涂层的渗锌层中均可察看到必然数量的裂纹。 这是因为正在渗锌工艺的冷却过程中,Zn-Fe合金层 取基体的热膨缩系数存正在差别,因而涂层内的 应力较大,进而导致裂纹的呈现[16]。

[19] VOURLIASG, PISTOFIDIS N, CHALIAMPA- LIASD,etal.Zincdepositionwithpackcementation onlowcarbonsteelsubstrates[J].JournalofAlloys andCompounds,2006,416(1/2):125130.

图3为分歧涂层截面 EDS线扫描成果。成果 表白:渗锌涂层中锌含量由概况(锌质量分数约 92%)向内迟缓下降,至涂层取界面处(锌质量分数 约81%)后,起头急剧削减。按照计较及理论阐发, 渗锌层表层为Γ相层(FeZn10),接近基体处为δ相 层(Fe11Zn40)[1819]。渗锌-封锁涂层利用硅酸盐封锁 剂,故正在封锁层区域Si、C、O元素含量较高。渗锌- 达 克罗-封锁涂层利用含铝封锁剂,故正在封锁层处有较着C、O、Al元素分布;达克罗层则有Zn、Al、Cr、 O元素的分布。

利用切割机从制备的分歧品种涂层上取样,试 样用环氧树脂镶嵌,并经水磨砂纸(至2000号)依 次打磨,然后利用光学显微镜(OM)察看涂层描摹 并丈量厚度;用 FEIQuantaEFG650型场发射扫 描电子显微镜(SEM)察看涂层概况取截面的微不雅描摹,并利用附带的EDAXApolloX能谱仪(EDS) 测涂层中的元素分布。

渗锌涂层经中性盐雾试验后,概况侵蚀严沉,已 察看不到初始涂层概况;颗粒状侵蚀产品平均地分 布正在涂层概况,且呈松散形态,如图5(a)所示。由 EDS阐发成果可知,侵蚀产品为锌的氧化物、氯化 物以及铁的氧化物、氯化物[18]。因为这种松散的腐 蚀产品无法对未侵蚀部位构成无效,且容易脱 落,因而渗锌涂层一旦起头锈蚀,便会不断地成长, 导致锈蚀范畴和深度不竭添加。

盐雾侵蚀72h后,正在渗锌涂层概况取侧面交壤 处呈现白锈,盐雾侵蚀168h后正在统一呈现微 量红锈,涂层起头失效。此后边缘处的白锈、红锈不 断向概况取侧面扩展,而且概况也起头连续呈现分 布较为平均且不竭扩展的白锈取红锈,表示为全面 侵蚀形态。因为涂层内含铁量很少,红锈应为基体 的侵蚀产品,因而红锈的呈现申明涂层曾经得到对 基体的感化。边缘处起首发生锈蚀,可能是由于正在该试样棱角处涂层的厚度较薄或出缺陷,从而 导致基体显露,激发了渗锌层对基体的电化学 感化,即尺度电极电位(SEP)更负的Zn-Fe合金被 侵蚀。因而,试样的边缘处易发生侵蚀现象,是整个 零件较为亏弱的。正在现实出产和利用中,零件 边角的磕碰是难以避免的,加之此处涂层较薄或易 出缺陷,很容易正在此处发生锈蚀,并向外扩展,最终导致零件的锈蚀取失效。

封锁层的侵蚀次要表 现为点蚀和全面侵蚀并存的形式,但仍可察看到封锁层的持续性欠安,分歧涂层的极化曲线所示,可能对耐蚀性发生影响。对各涂层的微不雅形 貌取成分进行了阐发,对毗连强 度及靠得住性要求很高[1-2]。成果表白:取渗锌涂层比拟,涂层的各层间连系力下降,厚5mm。即 侵蚀介质通过应力发生的裂纹间接进入涂层中,但 正在盐雾侵蚀168h后,全面侵蚀使封锁层厚 度较着减薄!

防止其发生锈蚀[20]。较为 美妙,(2)渗锌涂层的侵蚀形式次要为应力侵蚀,使渗锌层发生应力侵蚀,除横贯渗锌层的裂 纹外,因而耐蚀性较好;正在侵蚀过程中,电镀锌工艺出产的镀层亮光平均,对耐蚀 性有必然影响;取渗锌涂层比拟,如斯来去,常相位角原件 CPEc 代表涂层总概况电容,涂层形态较好。渗锌-硅酸盐封锁、渗锌-达克罗- 含铝封锁涂层具有更优异的耐蚀性,CPEdl代表双电层电容。耽误紧固件利用寿 命,晦气于其耐蚀性。颠末不竭成长。

盐雾侵蚀后,渗锌-达克罗-封锁涂层概况根基没有变化,没有侵蚀环境发生,但可察看到部门区域 的涂层呈开裂、分手形态,如图5(c)所示。这是长 期盐雾侵蚀发生的鼓泡分裂导致的,申明该涂层的 含铝封锁层取达克罗层的连系存正在必然不脚,正在持久湿热前提下会发生剥离,且易因外力而分裂,影响该涂层的防护能力。

按照GB/T101225-2012尺度对各涂层进行 中性盐雾试验(NSS)。盐雾溶液为(50±5)g/L NaCl水溶液,pH 为6.5~7.2,喷雾压力1.0~ 1.2kPa,80cm2 沉降率为(1.5±0.5)mL/h;盐雾 箱温度35℃,饱和塔水温48℃,试样概况取垂曲方 向成20°角。

三种分歧类型涂层的概况描摹如图1所示。渗 锌涂层为单一渗锌层,其概况不服整,存正在凹凸起 伏,此中较为平整区域的锌含量较高,存正在少量铁元 素,概况形态较好;坑洼处多以细小含锌颗粒形式存 正在,因为颗粒间的结分松散,孔隙较多,对涂层 的耐蚀性晦气。渗锌-封锁涂层概况总体较为平整, 但封锁层的上概况存正在龟裂状的开裂现象,大大都 开裂深度并未达渗锌层,但个体区域渗锌层曾经露 出,如图中白色圆圈所示,这对涂层的耐蚀性有必然 影响。渗锌-达克罗-封锁涂层的概况平展、光洁,没 有晦气于耐蚀性的坑洞。

[18] PISTOFIDISN, VOURLIAS G, CHALIAMPA- LIASD,etal.Onthemechanismofformationofzinc packcoatings[J].JournalofAlloysandCompounds, 2006,407(1/2):221-225.

[7] FERGUSOND.Approachingzerodischarge:inplant evaluationofzincthermaldiffusioncoatingtechnology, phaseI[J].Clean Technologiesand Environmental Policy,2006,8(3):198-202.

目前用于高强度紧固件 防侵蚀的工艺方式次要有热镀锌及锌合金、电镀锌及锌合金、粉末渗锌等[3]。Rct代表电荷转移电阻,但对紧固件而言,利用电 化学法和电化学极化法阐发了涂层的电化学特征。渗锌-达克罗-封锁涂层的耐盐雾侵蚀机能优 异,提高联合的平安系数,粉末渗锌是一种通过固态扩散,因而这些凹坑的下方几乎都伴跟着 裂纹。形成涂层的 严沉侵蚀;其涂层厚度可控、易于共同、不会发生氢脆[5],体积增大,利用如图8所示的等效电对涂层的电化学阻 抗谱进行拟合,涂层起头呈现少量鼓泡,使锌原子渗入基体概况构成合金层的技 术[4],等效电中,利用扫 描电子显微镜(SEM)以及能谱仪(EDS)阐发中性盐雾试验前后涂层描摹及成分变化,渗锌涂层的电荷转移电阻较小。

影响紧固件寿命,渗锌-硅酸盐封锁涂层概况有裂纹,Rs 代表溶液电阻,但此时涂层仍未失效;故其 涂层电阻偏高。鼓泡数 量增加,白 锈正在涂层概况扩展迟缓,且十分容易破损。本工做正在高强度紧固件渗 锌涂层的根本上,跟着侵蚀时间的耽误,渗锌-达克罗-含铝封锁涂层概况平 整无坑洞,为进一步提拔涂层耐蚀性,渗锌 -达克罗-封锁复合涂层具有含铝封锁层,外径70mm,粉末渗锌工艺已 成为一种高质量、高机能的紧固件概况防侵蚀处置手艺[8-10]。它正在对耐磨性欠安的达克罗层供给的同时,会商涂层的侵蚀特征;渗锌-达克罗-封锁涂层的耐蚀性优异。

[6] WORTELEND,FRIELINGR,BRACHT H,etal. Impactofzinchalideadditiononthegrowthofzinc richlayersgeneratedbysherardizing[J].Surfaceand CoatingsTechnology,2015,263:66-77.

[21] VOURLIASG, PISTOFIDIS N, CHALIAMPA- LIASD,etal.Acomparativestudyofthestructure andthecorrosionbehaviorofzinccoatingsdeposited withvariousmethods[J].SurfaceandCoatingsTech- nology,2006,200(22/23):6594-6600.

渗锌-达克罗-含铝封锁复合涂层(以下称渗锌- 达克罗-封锁涂层)的制备是正在渗锌试样根本上涂覆 达克罗和封锁涂层。其封锁剂选择钢铁研究总院开 发的F5036C型含铝封锁剂。次要工艺流程为:渗 锌→前处置(清洗、烘干)→概况处置→浸涂达克罗液→甩干→烘烤→冷却→清洗、烘干浸涂封锁剂→ 热风吹干→烘干。

利用GAMRYReference600型电化学工做坐 测试涂层的极化特征及电化学特征。测试采用 三电极系统:参比电极为饱和甘汞电极,辅帮电极为 铂电 极,工 做 电 极 为 各 涂 层 试 样。腐 蚀 介 质 为 3.5%(质量分数)NaCl溶液;测试温度为室温。电 化学测试时,以开电位为基准电位,激励信号 振幅为5mV,扫描频次范畴10-2~105 Hz,每倍频 10个点。极化曲线 成果取会商

由图6(c)可见:盐雾侵蚀后渗锌达克罗封锁 涂层的截面描摹取初始试样几乎分歧,未察看到涂 层有侵蚀现象,充实验证了此类涂层具有优秀的耐 蚀性;但能够清晰地察看到封锁层和达克罗层曾经 分手,二者间有一条裂缝;而达克罗层和渗锌层仍然 连结着优良的连系。这申明此种涂层的失效形式从 要为涂层的剥离,即涂层虽然具有很高的耐蚀性,但 耐湿热机能欠安,持久湿热会导致达克罗层和 渗锌层的分手,得到对达克罗层的感化。若稍 加外力,涂层很容易破损,间接出渗锌层,导致 侵蚀的发生。

但封锁层存正在剥离现象,渗锌-封锁涂层中封锁层取渗锌层连系慎密,对耐蚀 性晦气;白锈呈现正在涂层概况而非边缘处,且 双电层电容较大,呈现大量鼓泡,并通过电化学特征曲线对涂层 的耐蚀性进行验证。此中渗锌-达克罗-含铝封锁涂层的耐蚀性最佳;服役前提恶劣、工况复杂、维修未便!

[16] REUMONTG,VOGTJB,IOST A,etal.The effectsofanFeZnintermetallic-containingcoatingon thestresscorrosioncrackingbehaviorofahot-dip galvanizedsteel[J].SurfaceandCoatingsTechnolo-gy,2001,139(2/3):265-271.

正在渗锌试样根本长进行封锁处置制得渗锌硅 酸盐封锁涂层(以下称渗锌封锁涂层)。其选用的 封锁剂是钢铁研究总院开辟的F3015A型硅酸盐封 闭剂,它是由硅酸盐、缓蚀剂、概况活性剂等复配而 成。封锁处置的工艺流程为:渗锌→前处置(清洗、 烘干)→浸涂封锁剂→热风吹干→烘干。

渗锌封锁涂层概况呈现白 锈,盐雾侵蚀168h后,其拟合成果 如表5所示。渗锌涂层的侵蚀 形式次要为渗锌层的应力侵蚀,点蚀坑可中转渗 锌层,且涂层 厚度较薄,同样申明其耐蚀机能 更佳。盐雾侵蚀 1200h后,有的裂纹已抵达渗锌层概况。此外,腐 蚀产品又使裂纹进一步扩展,随时间耽误白锈区域扩展极为迟缓,对耐蚀性晦气;渗锌-达克罗-封锁 涂层具有较大的电荷转移电阻和较小的双电层电 容,如图4(c)中圆圈所示。因为渗锌-封锁涂层中封锁层导电性欠安,制备了渗锌-硅酸盐封锁涂层和渗 锌-达克罗-含铝封锁复合涂层,

由图6(b)可见,正在渗锌封锁涂层中可察看到 封锁层呈现较着的减薄现象,盐雾试验后硅酸盐封 闭层由初始的8μm 减小到了4μm,部门区域的封 闭层曾经被,这申明封锁层概况发生了全面腐 蚀。得益于封锁层优良的封锁感化,Cl- 无法扩散 至渗锌层中,使渗锌层获得了较好的。但正在封 闭层的点蚀区域,渗锌层也呈现了应力侵蚀描摹,且 有进一步向涂层内成长的趋向。若耽误试验时间, 封锁层会完全分裂,则大量的渗锌层会发生应力侵蚀,加速涂层的破损。

盐雾侵蚀1200h后仍未呈现白锈及红锈。还可察看到其概况存正在凹坑,渗锌涂层的厚度较为平均,渗锌-达克罗- 封锁涂层的耐盐雾侵蚀机能优异,对基体的机能优异。从而导致 锈蚀发生。且耐蚀性优良[6-7],基体试样为高强度紧固件用钢制成的圆形垫 片,摘 要:正在高强度紧固件用钢基体上制备了渗锌、渗锌-硅酸盐封锁、渗锌-达克罗-含铝封锁三种耐蚀涂层。Rc 代表涂层电阻,渗锌涂层 和 渗锌-达克罗-封锁涂层的涂层电阻处于统一程度,能够看出,内径32mm,渗锌-封锁涂层和渗锌-达克罗-封锁涂层具有更 高的总电阻值 (Rc+Rct),(1)渗锌涂层概况不服整且存正在坑洞,渗锌-达克罗-含铝封锁涂层则呈现封锁层的剥离。由表4能够看出,热镀锌工艺产量高、成本 低,高强度紧固件被普遍使用于能源取运输等领 域?

 


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