热镀锌锅内壁陶瓷涂层制备及其耐锌蚀机理的研究

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1、沈队f：业人学博十学位论文摘要在热镀锌工艺温度(460～480。C)下，锌液与钢铁之间发生溶解腐蚀，使钢铁质热镀锌锅很快被蚀穿、报废，这是热镀锌行业最难解决的问题之一。本文研究了不同c、si含量的钢在熔融锌液中的腐蚀过程，结果表明，钢中硅的存在导致首先形成的‘相分解，形成‘、Fesi和n混合相区，使铁锌反应速度加快。而钢中以渗碳体形式存在的碳，使晶界面积增加，为锌的沿晶扩散提供了条件，有利于‘相的形成，抑制6相及r相的形成。根据所分析的腐蚀机理，本文选择了用舢203陶瓷涂层对锌锅进行防护的方法，采用等离子弧喷涂工艺，成功靠8备了可有效防

2、止熔融锌液对钢铁质镀锌锅内壁溶蚀的陶瓷防护层。考查了500。C时熔融锌液与A1203陶瓷涂层的润湿情况，以及在熔融锌液与A1203陶瓷涂层之间发生的界面反应。x．射线相分析表明，界面处会产生缓慢的物质迁移和成分变化，生成尖晶石类化合物3ZnO-47A1203、4ZnO·l1A1203、ZnO·A1203等。这是由陶瓷涂层与熔融锌液间产生润湿反应所致。热力学及动力学计算结果表明，此润湿反应过程只在小范围内进行，且进行得缓慢、不彻底，因而涂层变质、失效速度缓慢，不是涂层失效的主要形式。在热镀锌温度下，对陶瓷涂层的防护效果及抗热震性进行了考察

3、。所制备的涂层在实验设计的苛刻条件下进行了热震试验，结果表明，该涂层具有良好的抗热震性能。但如果涂层因热震而产生宏观裂纹、层间开裂或机械碰撞损伤等，会导致熔融锌液沿着这些缺陷渗入到涂层内，对金属粘结层及基体产生腐蚀，从而造成涂层脱落、失效，这是A1203陶瓷防护层的主要失效形式。选用08Cu钢作为热镀锌锅锅体材料，采用自行研制的焊接材料，制备了模拟锌锅，并进行耐锌蚀寿命分析。三个月后检测发现，无涂层模拟锌锅内壁已被锌液熔蚀掉近1．5ram，等离子喷涂A1203涂层的锌锅内壁完好，涂层无脱落、开裂现象，对锌锅基体起到了有效的防熔融锌液腐蚀

4、作用。关键词：热镀锌锅；等离子弧喷涂；Alz03；涂层：腐蚀：界蕊反应：热震性；热镀锌锅内壁陶瓷涂层制备及其耐锌蚀机理的研究AbstractAttheopelming搬np口aturesforhot-galvaniza怕n(460"C-480"C),thedissolvingcorrosionbe“v嘲meltingzincandsteeloftenhappens．whichc锄雠squickleakageofthehot-galvanizingtankandbe咖髂oneofthemostIroublesomeproblemsinth

5、efieldofhot-galvanization．Inthispaper．thecorrosioncou雠ofthesteelswithdifferentCandSicontentshasbeenstudied．IthasbeenshownthattheSiinthesteelwillleadtothedecompositionof‘phaseintoamixedphasewhichcontains‘，FeSiandT1．TheexistenceofthesephasesmakesthereactionbetweenFeandZnbe

6、∞mefasteT．TheCintheFe3CIncreasestheproportionofthegi圈in-botmdaries，whichcanpromotetheintergranuiardiffusionofZn,favortotheformationof‘phase，anddecreasetheamountof8andFphases．AccordingtOthecorrosionmechanics,theA1203ceralD．Jgcoatingisseleoedtoprotectthegalvanizingtank．The

7、plasmasprayingisadoptedtopreparethecoatingwiththeeffectiveprotectingactionforthehot-galvanizingtank_Theinterfacereactionandwettingstatusbetwe,enthec踟dnticcoatingandmoltingzincisinvestigated．TheXRDanalysisshowsthattheelementswillmigratealongthegrainboundaries，andthusthech

8、emicalreactionwilloccur．Thephaseswiththespinelstructure．such勰the3ZnO·47A1203，4ZnO·11A1203andZnO·A1203．w