（精品）20钢表面电脉冲沉积锌层及其耐蚀性能

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1、2001年6月材料保护20钢表面电脉冲沉积锌层及其耐蚀性能!"第34卷第6期!"钢表面电脉冲沉积锌层及其耐蚀性能北京科技大学腐蚀与防护中心腐蚀磨蚀与表面技术开放研究实验室（100083）齐慧滨张剑峰王德仁何业东［摘要］用自制的高能高频电脉冲沉积设备在20钢上获得了表面平整、厚度均匀的锌涂层，对比研究了涂层试样与未涂层试样在80C的自来水和65C的自来水、海水中的耐蚀性能。通过对电位-时间关系曲线的监测发现，在80C海水浸泡181h和65C自来水中浸泡4h后出现了锌-铁电偶对电位极性逆转现象，使锌涂层由阳极性转变为极性，并使腐蚀形态由均匀的全面腐蚀转变为不

2、均匀的局部腐蚀，使锌涂层失去了应有的保护作用。研究确定锌涂层较为适宜的使用环境在80C时为自来水、在65C时为海水。建议在选用锌作防护涂层时针对实际使用环境测试电位和腐蚀情况，避免由于涂层工作环境选择不当而引发相反的效果。［关键词］电脉冲沉积技术；锌涂层；耐蚀性能［中图分类号］TO153.1［文献标识码］A［文章编号］1001-156（02001）06-0013-03锌涂层是一种有效的常温防护涂层，获得锌涂层的工艺方实验材料为20钢，尺寸为35>15>3。试样经除油、打磨、清法通常有电镀、渗镀和热镀等，应用这些技术在工业上可进行大洗、干燥后用于沉积锌涂层

3、及腐蚀实验。规模生产，而且获得的锌涂层厚度均匀、表面质量较好［1~3］。然沉积锌涂层的设备是自制的高能高频EPD设备，主要包括脉冲电源和电极两部分。脉冲电源［6］是一个RC弛张式脉冲发而对形状复杂的工件和大型部件的局部施镀以及对已经投入生产使用设备的维护和现场操作则难以实现。生器，由直流电源、限流电阻和储能电容三部分组成充电回路。电脉冲沉积技术（EPD）是一种利用短周期、高频率电脉冲在硬件设计参数为：调压器输入220V，输出0~220V；整流桥选用金属基体上沉积电极材料的脉冲电弧微焊过程［4］。主要优点是：KBPC35，电流为20A；熔断器限流20A；电

4、容参数是C=33/2!F1工艺、设备简单，可在空气中进行，所获涂层与基材为冶金结合，（100V），C2=33!F（100V），C3=66!F（100V）；电阻为R1=具有优异的结合力；材料表面仅在1~100!S瞬间受热，然后迅速3.4"（400W），R2=6.8"（200W）。输出直流电压E=63V，最冷却，表面可以得到微晶层或非晶层，基体不会发生退火或热变大短路电流Imax=18.53A，脉冲频率f=709~2837Hz，一次放电形；可沉积涂层种类广泛，如合金涂层、金属间化合物涂层、难熔脉冲能量E=0.033~0.131J。金属合金涂层、金属陶瓷涂层等

5、；可对部件表面实行局部沉积，一#.!浸泡试验般几何形状的平面和曲面均可进行［5］。虽然传统EPD仍存在一些不足之处，如沉积层表面粗糙度较大、涂层厚度较薄、效率较低将沉积锌涂层的试样与未涂层试样分别浸泡在人造海水和等，但应用EPD进行锌涂层的沉积具有工艺技术灵活、设备简自来水中，用恒温水浴分别加热至80C和65C，通过测量腐蚀单、操作简便等特点，如能适当改进沉积设备，提高脉冲能量和频前后的差重确定腐蚀速率。同时监测涂层试样和未涂层试样相率，进而提高涂层厚度和沉积效率，有望在工业生产中获得广泛对于甘汞电极的电位变化，以及它们之间相对电位和变化，观察应用。试样

6、的腐蚀状况以及与锌-铁电偶对电位极性变化的关系。用高能高频电脉冲沉积设备［6］在20钢上获得了表面平整、自来水为民用自来水，人造海水的主要成分见文献［7］。质量较好的锌涂层，针对某些石化工业换热设备的工况条件，对#.$微观分析比进行涂层试样与未涂层试样在一定温度的人造海水和自来水中自然浸泡腐蚀实验，监测涂层试样和未涂层试样的电位-时间用扫描电镜（SEM）观察涂层及浸泡后腐蚀产物的表面形貌，关系曲线，确定锌-铁电偶对在实验条件下的电位极性变化情况，结合X光电子能谱（EDX）对试样表面及截面成分进行分析。并对涂层和腐蚀产物进行宏观和SEM、EDX等微观分析，

7、以评价电脉冲沉积锌涂层的耐蚀性能。!结果与讨论#实验方法!.#锌涂层分析图1是SEM观察锌涂层的表面形貌和截面形貌。图1a的锌#.#试样制备涂层表面形貌显示用EPD技术沉积的锌涂层较为光滑、平整，表面质量较好，证明高频高能量EPD技术可以用来实施锌防护涂［收稿日期］2000-12-19层的沉积。图1b是沉积锌涂层试样的截面观察。图中左侧是20［基金资助］国家自然科学基金（59801002）和腐蚀科学国家重点实验室资助项目钢基体，照片中间是致密的锌涂层，其厚度约为20!m，在基体和MateriaIsJun.200l!"CorrosionBe1aviorof

8、ZnEIectro-PuIseDepositedMiIdSteeIProtect