Mg和RE对电弧喷涂Zn-Al合金涂层耐腐蚀性能的影响

为了探究在ZnAl合金涂层中加入Mg、RE元素后对其耐腐蚀性能的影响,采用中性盐雾试验对电弧喷涂ZnAl合金涂层和ZnAlMgRE多元合金涂层进行了耐腐蚀性能研究,通过SEM/EDS和XRD对涂层腐蚀前后的结构和组成进行了分析,采用交流阻抗研究了腐蚀电化学机制。结果表明:Zn Al涂层和Zn Al MgRE涂层孔隙率分别为4.2%和3.6%,后者的孔隙率更低;经不同周期中性盐雾试验后,Zn Al MgRE涂层表面生成难溶的Mg、Al尖晶石型产物,电化学阻抗谱表明其具有更好的耐盐雾腐蚀性能。ZnAl合金中Mg的加入与Al共同使涂层在盐雾试验中形成难溶于水的腐蚀产物,通过阻碍Zn腐蚀产物的流失,最终形成致密的腐蚀产物层,提升自封闭效果; RE元素的加入细化了涂层组织,并使其更加致密。二者共同促使涂层及腐蚀产物层对腐蚀介质向基体中的渗透形成阻碍作用,进而达到更好的耐腐蚀效果。     

电弧喷涂锌铝伪合金涂层的耐中性盐雾腐蚀性能

Al含量超过15％的锌铝合金涂层脆性大,限制了其在钢铁防护中的应用。采用电弧喷涂技术在Q235钢表面制备出了纯锌涂层和含铝20％（质量分数）的锌铝伪合金涂层,通过中性盐雾试验及电化学极化测试研究了2种涂层在中性盐雾环境中的耐蚀性,并结合扫描电镜（SEbl）和x射线衍射仪（XRD）对涂层表面形貌及腐蚀产物的相结构进行了观测分析。结果表明：2种涂层均匀致密,孔隙率小,与基体结合良好;随盐雾试验时间增长,锌铝伪合金涂层表面形成了致密的腐蚀产物层,其屏蔽作用有效阻碍了腐蚀介质的渗入,使Q235钢的腐蚀速率快速降低。锌铝伪合金涂层的自腐蚀电流密度小于纯锌涂层,表现出更为优越的防腐蚀性能。     

几种电弧喷涂金属涂层在酸性土壤模拟液中的腐蚀行为

通过自然浸泡、动电位极化、电化学阻抗谱技术研究了电弧喷涂Zn、Zn15Al和316L不锈钢三种单层涂层和底层Zn或Zn15Al表层316L两种双层复合涂层喷涂试样在鹰潭酸性土壤模拟液中的腐蚀速率和腐蚀行为,以确定适合预应力高强混凝土管桩(PHC管桩)金属端头抗华南酸性土壤腐蚀的涂层体系.结果表明:Zn、Zn15Al、Zn-316L和Zn15Al-316L涂层均能明显抑制基体Q235钢的腐蚀;Zn和Zn15Al涂层表面的腐蚀产物膜致密且与涂层牢固结合,其耐蚀性指标随腐蚀时间延长而明显变好;腐蚀中后期Zn15Al涂层的耐蚀性指标稍优于Zn涂层;316L涂层的耐蚀性随腐蚀时间延长而急剧下降.     

电弧喷涂Al,Zn涂层和Al-Zn伪合金涂层的磨损性能

采用电弧喷涂制备了Al涂层、Zn涂层和Al-Zn伪合金涂层,在Falex试验机上测试了3种涂层的磨损性能。利用扫措电镜（SEM）、X－射线衍射分析（XRD）、能谱分析（EDX）等手段,地试样磨痕形貌及悄进行了分析。结果表明：Al涂层的磨损主要为粘着磨损和磨粒磨损,Zn涂层的磨损主要为氧化磨损,Al-Zn伪合金涂层的磨损兼有Al,Zn2种涂层磨损特征,但更接近于Zn涂层的磨损机理。3种电弧喷涂层中,Zn涂层的耐磨性能优于其他2种涂层,Al-Zn伪合金涂层的耐磨性能介于两者之间,但更接近于Zn涂层。在140℃以下,温度对3种涂层的磨损性能影响不显著。     

电弧喷涂工艺参数对Zn-Al伪合金制模涂层性能的影响

为了提高电弧喷涂模具的复制精度和使用寿命,研究了喷涂工艺参数变化对电弧喷涂制模中Zn-Al伪合金金属壳的硬度和致密性的影响.试验采用Zn丝作阴极,Al丝作阳极进行电弧喷涂.在固定喷枪移动速度和喷涂角度为90°的条件下,分析得出,送丝速度和喷涂距离对伪合金涂层硬度、孔隙率影响较小,而电弧电压和压缩空气压力对伪合金涂层硬度、孔隙率影响较大,并通过正交分析法得出了电弧喷涂制备Zn-Al伪合金涂层的最佳工艺参数:电弧电压30 V,送丝速度5m/min,喷涂距离200mm,压缩空气压力0.5 MPa.最后分析了不同工艺参数下涂层的金相组织.     

电弧喷涂钛涂层的耐硫酸腐蚀性能

钛具有优异的耐腐蚀性能,但以纯钛丝作为材料喷涂制备涂层的研究比较少。采用电弧喷涂方法制备了钛涂层,采用SEM、XRD分析了钛涂层的成分、形貌和组织,并研究了涂层厚度、温度以及硫酸浓度对涂层腐蚀速率的影响。结果表明:制备的钛涂层在20%硫酸中的耐蚀最优厚度为0.6 mm;在室温环境下耐浓硫酸腐蚀的性能优于稀硫酸,涂层能够在浓度高于60%浓硫酸环境中起到很好的防腐蚀作用;在60%浓硫酸中,钛涂层的最佳使用温度为60℃。     

应用于反应釜的超音速电弧喷涂涂层的耐蚀性

采用超音速电弧喷涂设备在钢板基体表面分别喷涂Al、Zn、316不锈钢(0CrNi12Mo2)和ERNiCu-7四种涂层,通过CHI660B电化学工作站测试了四种涂层在60%H2SO4溶液中的稳态极化曲线和Tafel斜率,利用金相显微镜和X射线衍射等方法进行了腐蚀前后的组织分析.结果表明,四种喷涂材料中,ERNiCu-7喷涂层的防腐蚀效果完全符合反应釜的耐蚀性要求,适合推广应用.     

冷喷涂制备TiAl_3-Al复合层及其抗高温氧化性能

为了提高γ-TiAl合金的抗高温氧化性能,采用冷喷涂技术在γ-TiAl合金基体上喷涂纯Al层后进行热扩散处理,制备了厚约250μm的TiAl3-Al复合涂层,研究了该涂层在950℃下的长时间高温氧化行为,用X射线衍射仪(XRD)分析了复合涂层的相组成,用场发射电子显微镜研究了其形貌,用电子探针分析了其成分。结果表明:冷喷涂纯Al层致密,存在少量微裂纹和微气孔;TiAl3-Al复合涂层和基体之间生成了TiAl3相,TiAl3与Al的界面有空洞;γ-TiAl合金高温氧化70 h即失重,氧化产物为TiO2和Al2O3的混合物;TiAl3-Al复合涂层进入稳态氧化阶段后,增重缓慢,遵循近抛物线规律,高温氧化1 000 h后涂层仍完好,氧化产物主要为Al2O3相,还有微量的TiO2及钛氮化合物;TiAl3-Al复合涂层提高了γ-TiAl合金的抗高温氧化性能。     

高温下电弧喷涂层中铝铬元素向金属基体界面的扩散

铁基合金电弧喷涂铝或铬涂层可以用于高温氧化防护.铝或铬涂层在加热条件下会发生金属元素向铁合金基体内的扩散,Al和Cr元素的扩散可以显著提高钢铁基体的抗氧化能力和抗高温腐蚀能力.通过对电弧喷涂Al,QAl9-2,0Cr25Al5以及 Fe-Al复合丝涂层在高温加热过程中界面元素的扩散研究,探讨了Al和Cr元素的扩散规律及相互影响.结果表明:铝喷涂层试样高于700 ℃加热可以发生Al元素向工件基体方向的扩散,其扩散深度与原始喷涂层厚度密切相关;电弧喷涂的QAl9-2层和0Cr25Al5层都具有"自结合"性质,可以提高涂层与工件的结合强度;并且在加热过程中也有一定程度的Al元素向基体方向的扩散.     

镁合金热化学反应热喷涂Al2O3基复相陶瓷涂层的性能

为了提高镁合金的耐磨、耐蚀等性能,以Al2O3+TiO2为陶瓷骨料,加入Al+B2O3+TiO2放热反应体系,采用氧乙炔火焰喷涂技术在AZ31B镬合金表面制备Al2O3基复相陶瓷涂层,研究了复合陶瓷涂层的形貌、致密性、相结构、热震性能、耐磨性和耐蚀性,并与普通热喷涂陶瓷涂层进行了比较.结果表明:热化学反应热喷涂层表面陶瓷粒子的熔化率较高,呈熔岩状;热化学反应热喷涂过程中发生热化学反应,涂层中有TiB2等新相生成;热化学反应热喷涂层的抗热震性、致密性、耐磨性、耐蚀性均优于普通热喷涂层,清漆封孔可使热化学反应热喷涂层的致密性大幅提高,几乎不发生腐蚀.     

电弧喷涂法镁合金AZ31表面改性与性能研究

研究了电弧喷涂距离和喷涂电压对会展设计用AZ31合金显微形貌、显微硬度、耐盐雾腐蚀和电化学性能的影响。结果表明,在喷涂距离为120 mm、150 mm和180 mm时,随着喷涂电压的降低,表面涂层的显微硬度整体呈现先增加而后降低的趋势,在喷涂电压为28 V时显微硬度最大;在相同喷涂距离下,随着喷涂电压的下降,涂层平均腐蚀深度都在喷涂电压为28 V时取得最小值;当喷涂距离为150mm、喷涂电压为28 V时涂层的自腐蚀电位要明显高于其它电弧喷涂工艺下涂层的,是AZ31合金较为适宜的电弧喷涂工艺;采用电弧喷涂得到的涂层的自腐蚀电位相对AZ31镁合金基材发生了正向移动,耐腐蚀性能得到明显提高。     

钢桥梁电弧喷涂纳米封闭复合涂层体系设计

为了解决大型桥梁钢箱梁的长效防腐蚀问题,以浙江舟山连岛工程西堠门大桥防腐蚀工程为依托,结合电弧喷涂防腐蚀技术和纳米改性封闭涂层技术,提出了电弧喷涂纳米封闭复合涂层体系的设计思路,对比了电弧喷涂长效防腐传统方案与创新设计方案,对不同腐蚀环境下推荐设计采用不同的电弧喷涂金属涂层材料,对比分析了纳米封闭涂层与普通环氧底层的技术指标,简述了电弧喷涂纳米封闭复合涂层施工各工序的质量要求和检测方法。     

大跨径钢箱梁桥面锌系防腐蚀涂层研究

钢桥面防腐蚀涂层介于钢箱梁桥面板与桥面沥青铺装层2种完全不同的材料之间,既是钢桥面的防腐蚀涂层、防水涂层,又是二者的连接层.因此,对该防腐蚀涂层的腐蚀失效问题及其对钢桥面沥青混凝土铺装层弱化的影响规律进行研究具有实际意义.通过电化学腐蚀试验、涂层结合力试验、XRD分析等方法,研究了在环氧沥青和改性沥青混凝土2种钢桥面铺装层下的无机富锌、环氧富锌和电弧喷锌涂层的腐蚀性能以及涂层与钢桥面板间结合性能,考察了涂层腐蚀对桥面铺装层抗剪切性能的影响.结果表明:喷锌防腐蚀涂层与桥面板之间的结合力受制于钢板除锈预处理方式,喷砂处理的涂层结合力优于抛丸处理;铺装层的抗剪切能力受防腐蚀涂层腐蚀产物影响,锌系涂层的可溶性腐蚀产物破坏了钢桥面铺装体系界面的连续性,锌系涂层腐蚀使铺装层抗剪切强度下降1倍左右,喷锌涂层腐蚀对铺装层结合性能的影响大于富锌涂料涂层.     

镁锂合金冷喷铝防护涂层的喷丸强化及耐腐蚀性能

为提高镁锂合金表面冷喷涂纯铝涂层的腐蚀防护性能,在镁锂合金LA43M表面先利用冷喷涂技术制备薄纯铝涂层,再进行喷丸强化处理得到高耐蚀的纯铝涂层.研究了在不同喷丸入口压力下,喷丸撞击基体时动能的变化规律以及单位面积作用喷丸密度对涂层组织形貌的影响.结果 表明:在入口压力为1 MPa、喷丸密度为5.00×103个/cm2的条件下,可获得均匀致密且结合良好的纯铝涂层.喷丸强化后的纯铝涂层具有更高的开路电位、更低的腐蚀电流密度,在中性盐雾试验600 h后,表面未发生腐蚀,说明喷丸强化冷喷涂纯铝涂层能够有效保护基体不被腐蚀.     

纯钛材表面电弧喷涂铝层的高温抗氧化性能及机制

为了提高钛材的高温抗氧化性能,采用电弧喷涂方法在纯钛材表面制备了铝涂层,并对其进行800℃,64 h的连续氧化,从铝涂层的微观组织变化,探讨了其高温抗氧化机制。结果表明:电弧喷涂铝涂层可以显著提高纯钛材的高温抗氧化性能;在加热过程中,电弧喷涂的铝涂层发生熔化、扩散,形成了以Al3Ti相为主的扩散层,该富铝相提供充足的铝元素,在涂层表面形成连续的Al2O3,从而对纯钛基体提供有效的高温氧化防护作用。     

冷喷涂锌镍合金层的组织结构及耐蚀性

为了探讨冷喷涂制备锌镍合金的可行性及其制成的涂层的耐蚀性,采用机械合金化制备了不同镍含量的锌镍合金粉末,将其冷喷涂于Q235钢表面制成锌镍合金层,通过动电位极化测试、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等研究了其在海水中的腐蚀行为。结果表明:机械合金化能使部分锌镍粉末合金化,冷喷涂过程使合金化程度进一步提高;锌镍合金冷喷涂层在海水中浸泡时,锌首先被溶解生成致密产物,产物膜下形成镍的富集层,延缓了涂层的腐蚀速率;镍的加入可以提高涂层的稳定电位,降低涂层腐蚀速率,但镍含量过高会使涂层发生腐蚀微电池作用,含镍15%的冷喷涂锌镍合金层的耐蚀性最佳;镍可以稳定Zn(OH)2,抑制其向ZnO转化,使得冷喷涂层腐蚀形貌均匀致密。     

长效防腐蚀涂层体系热带海水环境中22年的腐蚀行为

钢结构在海洋环境中腐蚀严重,为了提供好的防护体系,对金属热喷涂涂层(Zn、Al、Al-Me-Re和Zn-Al)经封闭涂装处理的复合防护体系和以无机富锌为底涂层的重防腐蚀体系,在榆林海水环境下进行连续22 a的长期曝露试验.结果表明:在全浸、潮差和飞溅区,Zn+聚氨酯有机涂层防腐蚀体系在海洋环境中的防腐蚀寿命小于4 a;Al+有机涂层体系、Zn-Al+有机涂层体系和Al-Me-Re+有机涂层体系的防腐蚀寿命大于16 a,尤其在榆林全浸区防腐蚀寿命大于22 a;无机富锌+8401有机涂层体系,在全浸、潮差和飞溅区防腐蚀寿命可达16 a.说明Al+有机涂层、Zn-Al+有机涂层和Al-Me-Re+有机涂层体系在海洋环境中具有优异的防腐蚀性能.     

电弧喷涂耐海水腐蚀金属涂层的研究进展

电弧喷涂金属涂层作为钢结构表面防护的一种重要措施,经过几十年的发展,已成为成熟的表面工程技术和产业。同时,随着新的喷涂工艺、设备和材料的不断研发,电弧喷涂金属涂层应用领域日益广泛。与此同时,使用电弧喷涂技术进行防腐的缺点也日益突出,尤其是喷涂过程中存在有害物质排放等问题,严重制约了其发展。电弧喷涂制备的涂层孔隙率低、微观组织致密、结合强度高且经济性好。相比于其他传统防腐技术,电弧喷涂金属涂层应用于钢结构的表面防护具有如下优势:(1)电弧喷涂沉积效率高、操作容易,便于现场施工;(2)涂层在海洋苛刻腐蚀环境中服役时间长。然而,电弧喷涂耐海水腐蚀金属涂层的服役环境介质不同,对涂层的耐蚀性能提出了更高的要求。因此,近几十年来除研究电弧喷涂工艺参数外,科研工作者们着力研发多功能、高性能的喷涂材料,并取得了丰硕成果,同时充分利用电弧喷涂技术的优势可显著提高涂层的性能。目前电弧喷涂金属涂层材料正朝着复合化、新型化方向发展。目前,用于钢结构表面防护且已取得广泛应用的喷涂材料有锌/铝及其合金、镍基合金、铁基合金和铜基合金等。其中锌、铝及其合金是使用最早且最广泛的喷涂材料;镍基合金可通过加入铬、钼等抗点蚀、缝隙腐蚀的合金元素,提高材料的耐蚀性能;铁基合金中添加少量Mo等元素,能有效抑制晶界腐蚀发生;铜基合金中加入1%的锡,能抑制合金脱锌过程并提高其力学性能。近几年的研究重点为多种合金材料复合及新型合金材料的使用,以电弧喷涂技术为手段制备耐腐蚀涂层,可实现涂层功能和性能的双提升。本文以分析钢结构在近海岸海洋环境各区域带的腐蚀规律为基础,比较了目前用于钢结构表面腐蚀防护的方法及其优缺点,阐述了电弧喷涂涂层的研究现状和防腐机理。从电弧喷涂耐海水腐蚀涂层的微观组织结构、涂层性能及防腐机理等方面,分析了电弧喷涂金属涂层防腐面临的问题并展望了其前景,以期为工业领域钢结构表面的长效防护提供参考。     

ERNiCu-7超音速电弧喷涂涂层的耐蚀性

本文研究了利用超音速电弧喷涂设备在反应釜内表面喷涂ERNiCu-7涂层，通过采用AI、Zn、0CrNil2M02三种涂层材料做对比试验，利用CHl660B电化学工作站，测试四种材料在60％oHzSOt溶液中的稳态极化曲线和Tafel斜率，并利用金相显微镜和X射线衍射等方法进行腐蚀前后的组织分析。结果表明：ERNiCu-7喷涂层的防腐蚀效果完全符合反应釜的耐蚀性要求。     

铝锌合金在镁合金AZ91D中的扩渗机理及腐蚀性能研究

采用包埋铝和锌的方法在镁合金AZ91D表面制备了铝-锌合金化涂层,并且利用x射线衍射、能谱分析研究了该涂层的组织和耐腐蚀性能。该涂层外层为AlMg2Zn, Mg7Zn3 和Mg17Al12 金属间化合物层;内层为Mg17Al12金属间化合物分布于α-Mg晶界。研究表明,与镁合金基体相比较在质量分数为3.5wt.% NaCl扩渗层显示出较好的耐腐蚀性能。盐雾腐蚀说明,Al-Mg-Zn合金化扩渗层对于降低腐蚀速率起到有效作用。此外,合金化扩渗层与基体的结合是冶金结合,且涂层的显微硬度显著提高。