高铝锌基合金涂层的耐蚀机理研究

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1、中图分类号：TG178论文编号：102870618-SZ037学科分类号：085204硕士学位论文高铝锌基合金涂层的耐蚀机理研究研究生姓名苏枫专业类别工程硕士专业领域材料工程指导教师张平则教授南京航空航天大学研究生院材料科学与技术学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMaterialScienceandTechnologyResearchonAnti-corrosionMechanismo

2、fHighAlZn-basedAlloyCoatingsAThesisinMaterialEngineeringBySuFengAdvisedbyProfessorZhangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018南京航空航天大学硕士学位论文摘要Zn-15Al合金由于结合了锌的牺牲阳极作用和铝良好的耐蚀性，具有良好的电化学保护作用和优异的耐盐雾腐蚀性能，因而在钢铁材料的腐蚀

3、保护中应用广泛。但是Zn-15Al合金涂层长期在高温、高湿、高盐雾等恶劣条件下服役会导致其耐蚀性能减弱，服役寿命明显降低。因此，开发新型的Zn-Al合金材料，深入研究涂层的耐蚀机理，对延长涂层的服役寿命及降低使用成本具有很重要的意义。本文采用电弧喷涂方法制备Zn-15Al和Zn-50Al合金涂层，热浸镀方法制备Zn-50Al-1Si,Zn-50Al-1Si-0.05RE和Zn-50Al-1Si-0.05RE-0.7Mg合金镀层。通过盐雾腐蚀和电化学方法测试不同合金层的耐蚀性能，并深入探究其耐蚀机理。根据电化学

4、试验测试得到的极化曲线及腐蚀电流密度等进行当量折算系数的计算。研究结果表明：热喷涂锌铝合金涂层外表光滑平坦，没有出现细纹、鼓包等缺陷，相对来说Zn-50Al合金涂层颜色更亮，表面缺陷更少。两种涂层的微观组织结构均匀致密，呈片状结构覆盖在基体表面，能有效提高涂层物理屏蔽效果。在盐雾气氛中，Zn-15Al的腐蚀机制主要是锌的腐蚀产物的自封闭效果，而Zn-50Al的腐蚀机制主要是铝氧化物的屏蔽效果。随着涂层中铝含量的增加，极化电位正移，腐蚀倾向减小。Zn-50Al-1Si，Zn-50Al-1Si-0.05RE和Zn

5、-50Al-1Si-0.05RE-0.7Mg三种合金镀层比较后发现，添加RE和Mg后，合金镀层具有更细小致密的显微结构，能够减缓阴极溶解氧的还原反应，阻碍氧化锌的形成，从而抑制氧的还原，提高腐蚀产物中锌和氧化铝的含量，并大大提高了其抗蚀能力。三种合金镀层都能为基体阴极保护提供足够的驱动力，但Zn-50Al-1Si-0.05RE-0.7Mg合金镀层具有最高的极化电位，可以提供更长效的保护。Zn-15Al和Zn-50Al合金涂层以及Zn-50Al-1Si，Zn-50Al-1Si-0.05RE和Zn-50Al-1S

6、i-0.05RE-0.7Mg合金镀层的腐蚀电位均随NaCl溶液浓度的升高而降低，其中锌铝合金镀层的腐蚀电位相对稳定，集中在区间-1.00V至-1.02V(vs.SCE)受NaCl溶液浓度影响较小。根据当量折算法，得到五种合金层在不同浓度NaCl溶液与水介质的折算关系，为试验室加速环境谱的编制提供了依据。关键词：高铝锌基合金层；显微组织；耐蚀机理；电化学测试；当量折算系数I高铝锌基合金涂层的耐蚀机理研究II南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTZn–Alalloycoatinghasbeenhighlya

7、ppliedforthelonglastingcorrosionprotectionofsteelbycombiningthesatisfactoryerosionresistanceofaluminumwithagreatgalvanicprotectionofzinc.However,thecorrosionresistanceofZn-15Alalloycoatingwillbeweakenedexposedtotheenvironmentswithhightemperature,highhumidit

8、y,highsaltfogandotherbadconditions,andtheservicelifeofthecoatingwillbeobviouslyreduced.Therefore,itisofgreatsignificancetodevelopsomenewZn-Alalloycoatingsandtoanalyzetheanticorrosionmechanismofthesecoa