Výzkum odolnosti proti korozi žárového galvalového povlaku

Žárově ponořené galvalové povlaky Zn55Al1.6Si byly široce používány v mnoha oblastech, jako je automobilový průmysl, stavba lodí, strojírenský průmysl atd. cena Al je v současnosti nižší než cena Zn). Vzácné zeminy, jako je La, mohou bránit růstu vodního kamene a zvyšovat přilnavost vodního kamene, proto se používají k ochraně ocelí a jiných kovový slitiny proti oxidaci a korozi. Existuje však jen málo publikovaných publikací o aplikaci La v žárovém galvaluovém povlakování a v tomto článku byly zkoumány účinky přídavku La na korozní odolnost žárového galvalového povlaku.

Experimentální

[1] Namáčení za tepla

Povlaky ze slitiny Zn-Al-Si-La ponorené za tepla obsahující 0,0.02 hm. %, 0.05 hm. %, 0.1 hm. % a 0.2 hm. % La byly aplikovány na 1 mm drát z měkké oceli. Proces byl následující: čištění za účelem odstranění rzi a promaštění nadzvukovou vlnou (55 °C)→čištění vodou→ tavení (85 °C)→sušení (100~200 °C) ponoření do horka (640~670 °C, 3–5 s).

[2]Test hubnutí

Test úbytku hmotnosti byl měřen mědí urychleným solným sprejem s kyselinou octovou (CASS) a korozními testy ponorem provedenými v komoře se solnou mlhou a 3.5% roztokem NaCl. Po testech byly korozní produkty odstraněny mechanickými prostředky, opláchnuty tekoucí vodou, poté vysušeny studeným proudem vzduchu a úbytek hmotnosti byl změřen elektronickou váhou. V obou případech tři parallel vzorky byly vyrobeny pro získání přesnějších výsledků. Doba testování byla 120 hodin pro test CASS a 840 hodin pro test ponořením.

[3]Elektrochemický test

Elektrochemický test byl proveden elektrochemickou pracovní stanicí IM6e dodanou Německem, přičemž jako protielektroda byla použita platinová deska, jako referenční elektroda nasycená kalomelová elektroda a jako pracovní elektroda byl potažen drát z měkké oceli Zn-Al-Si-La potažený za tepla. Korozním prostředím byl 3.5% roztok NaCl. Povrchová plocha vystavená testovacímu roztoku byla 1 cm2. Měření elektrochemickou impedanční spektroskopií (EIS) byla provedena s frekvenčním rozsahem od 10 kHz do 10 mHz, šířka sinusového napěťového signálu byla 10 mV (rms). Slabé polarizační křivky byly zaznamenány v rozsahu napětí od -70 mV do 70 mV, rychlost skenování byla 1 mV/s. V obou případech experiment nezačal, dokud korozní potenciál nezůstal stabilní (kolísání méně než 5 mV za 5 minut).

[4]SEM a XRD studie

Povrchová morfologie vzorků byla zkoumána rastrovacím elektronovým mikroskopem SSX-550 (SEM) po korozních testech v komoře solné mlhy a 3.5% roztoku NaCl. Korozní produkty vytvořené na povrchu vzorků v solné mlze a 3.5% roztoku NaCl byly testovány pomocí PW-3040160 rentgenové difrakce (XRD).

Výsledky a diskuse

[1] Odolnost proti korozi
[1.1] Hubnutí
Obr. 1 ukazuje výsledky testů úbytku hmotnosti v solné mlze a 3.5% roztoku NaCl. Rychlost koroze vzorků v obou případech klesala nejprve se zvyšujícím se obsahem La až na 0.05 hm. % a poté se zvyšovala s dalším zvyšujícím se obsahem La. Proto byla nejlepší odolnost proti korozi zaznamenána u povlaků obsahujících 0.05 % hmotn. La. Bylo zjištěno, že během testu ponořením byla nejdříve nalezena červená rez na povrchu povlaku 0 % hm. La v 3.5% roztoku NaCl, avšak dokud neskončil test ponořením, nebyla na povrchu povlaku s obsahem 0.05 % hm. La žádná červená rez. .

2.1.2 Elektrochemický test

Obr. 2 ukazuje slabé polarizační křivky pro povlaky slitiny Zn-Al-Si-La v 3.5% roztoku NaCl. Je vidět, že tvar slabých polarizačních křivek vykazoval malé rozdíly a korozní proces všech druhů slitinových povlaků byl řízen katodickou reakcí. Výsledky Tafelovy fitinky založené na slabých polarizačních křivkách na obr. 2 jsou uvedeny v tabulce 1. Podobně jako u testu úbytku hmotnosti bylo také zjištěno, že odolnost proti korozi galvalume povlaku lze zlepšit malým přídavkem La a minimálním rychlost koroze byla získána s 0.05 hmotn. % La.

Obr. 3 představuje Nyquistovy diagramy zaznamenané pro povlaky s různým množstvím přídavku La vystavené působení 3.5% roztoku NaCl po dobu 0.5 hodiny. Ve všech případech se jednalo o dva oblouky, které znamenaly dvojnásobné konstanty. Ten, který se objevil při vysoké frekvenci, představoval dielektrickou charakteristiku slitinového povlaku, zatímco ten, který se objevil při nízké frekvenci, odpovídal substrátu z měkké oceli v pórech (tj. defekty povlaku). S rostoucím přídavkem La se zvyšoval průměr vysokofrekvenčního oblouku, tento efekt byl výraznější v případě povlaku slitiny Zn55Al1.6Si0.05La. S dalším zvyšováním obsahu La se však průměr vysokofrekvenčního oblouku nepřímo zmenšoval. Mezitím se střed všech oblouků naklonil ke čtvrtému kvadrantu, což naznačuje, že k disperznímu efektu došlo na povrchu elektrody. Za této podmínky lze dosáhnout lepších výsledků použitím CPE (konstantní fázový prvek) namísto čisté kapacity, což bylo prokázáno další výzkumné skupiny.