热浸镀Al-Zn-In-Si和Al-Zn-Sn-Si镀层的耐腐蚀性能及微观组织研究

热浸镀Al-Zn-In-Si和Al-Zn-Sn-Si镀层的耐腐蚀性能及微观组

织研究

热浸镀铝是一种简单高效的表面镀层技术,钢铁镀铝后可以增强其耐腐蚀、耐候及抗高温氧化等诸多性能,从而减少了钢铁因腐蚀而造成的严重经济损失,延长了钢材的使用寿命,提高了经济效益。由于热浸镀铝层表面的纯铝易钝化,除了在含有较高Cl-的环境中外,一般情况下为阴极性镀层,在镀层有缺陷的情况下不能对基体提供有效的阴极保护,所以国外发展了具有全介质牺牲阳极性能的55%Al-43.4%Zn-1.6%Si合金镀层,但55%Al-43.4%Zn-1.6%Si合金镀层的耐蚀性明显低于热浸镀纯铝。

为此,本文借鉴铝合金牺牲阳极的原理,对热浸镀纯铝进行改进,以期研究出一种既具有全介质牺牲阳极性能、而耐蚀性又好于55%Al-43.4%Zn-1.6%Si合金镀层的热浸镀铝层。本文通过在铝液中添加Zn、In、Sn等合金元素,采用熔剂法制备了表面光滑平整的热浸镀Al-Zn-Si、Al-Zn-In-Si、Al-Zn-Sn-Si镀层试样。

实验中首先研究了添加Zn、In、Sn元素对镀层的极化曲线和全浸腐蚀实验失重的影响,其次分析了热浸镀Al-Zn-In-Si、Al-Zn-Sn-Si镀层的组成、结构,最后研究了热浸镀Al-Zn-In-Si、 Al-Zn-Sn-Si镀层在Cl-浓度下降时极性逆转的情况,得出如下结论：(1)在热浸镀Al-Zn-Si镀层中,综合确定含4%Zn、5%Zn、6%Zn的热浸镀层的耐蚀性较好；在Al-Zn-In-Si镀层中,综合确定

Al-5%Zn-0.02%In-0.1%Si热浸镀层的耐蚀性最好；在Al-Zn-Sn-Si镀层中,综合确定Al-4%Zn-0.06%Sn-0.1%Si热浸镀层的耐蚀性最好,其次是

Al-5%Zn-0.06%Sn-0.1%Si镀层。(2)所有添加Zn、In、Sn的热浸铝镀层的组织都是由表面的富铝层和内部的合金层组成,且镀层与基体间为冶金结合。

富铝层由Al和白色针状FeAl3组成,合金层中铁铝金属间化合物为Fe2Al5和FeAl3,与纯铝镀层相同。(3)在0.12%NaCl溶液中,当电位达稳态时,纯铝镀层的开路电位与铁的开路电位出现了交叉并稳定在-0.66V左右,纯铝镀层由阳极性镀层变为阴极性镀层,铁变成了阳极,发生了极性逆转。

(4)直至Cl-浓度下降为零,按电位由高到低的顺序依次为：

Al-5%Zn-0.02%In-0.1%Si、Al-4%Zn-0.06%Sn-0.1%Si及

Al-5%Zn-0.06%Sn-0.1%Si的三种镀层,其稳态开路电位总是负于铁的开路电位,总是阳极性镀层,不发生极性逆转。(5)三种镀层Al-5%Zn-0.02%In-0.1%Si、

Al-4%Zn-0.06%Sn-0.1%Si及Al-5%Zn-0.06%Sn-0.1%Si在3.5%NaCl全浸实验中腐蚀速度低于纯锌镀层和55%Al-43.4%Zn-1.6%Si镀层；而在3.5%NaCl中

Al-4%Zn-0.06%Sn-0.1%Si镀层和Al-5%Zn-0.06%Sn-0.1%Si镀层腐蚀电位低于55%Al-43.4%Zn-1.6%Si镀层和纯锌镀层,对钢有更强的保护作用。

Al-5%Zn-0.02%In-0.1%Si、 Al-4%Zn-0.06%Sn-0.1%Si及

Al-5%Zn-0.06%Sn-0.1%Si三种镀层既有比较强的耐腐蚀性,又可以作为牺牲阳极性镀层使用,至此本文实现了设想的研究目的。