Έρευνα για την αντίσταση στη διάβρωση της επίστρωσης Galvalume εν θερμώ

Οι επικαλύψεις θερμής εμβάπτισης Zn55Al1.6Si galvalume έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε πολλούς τομείς όπως η αυτοκινητοβιομηχανία, η ναυπηγική, η βιομηχανία μηχανημάτων κ.λπ., λόγω όχι μόνο της καλύτερης αντιδιαβρωτικής απόδοσής τους από αυτή της επίστρωσης ψευδαργύρου, αλλά και του χαμηλού κόστους της (το η τιμή του Al είναι χαμηλότερη από αυτή του Zn επί του παρόντος). Οι σπάνιες γαίες όπως το La μπορούν να εμποδίσουν την ανάπτυξη αλάτων και να αυξήσουν την πρόσφυση αλάτων, επομένως έχουν χρησιμοποιηθεί για την προστασία χάλυβα και άλλων μεταλλικός κράματα κατά της οξείδωσης και της διάβρωσης. Ωστόσο, υπάρχουν μόνο λίγες βιβλιογραφίες που έχουν δημοσιευθεί σχετικά με την εφαρμογή του La σε επίστρωση θερμού εμβαπτισμένου γαλαξίου και σε αυτό το έγγραφο διερευνήθηκαν οι επιδράσεις της προσθήκης La στην αντοχή στη διάβρωση της επικάλυψης γαλαξιακού θερμού εμβαπτισμένου.

Πειραματικός

[1] Ζεστή εμβάπτιση

Επιστρώσεις κραμάτων Zn-Al-Si-La με εμβάπτιση εν θερμώ που περιείχαν 0,0.02 wt, 0.05 wt.%, 0.1 wt.% και 0.2 wt.% La εφαρμόστηκαν σε σύρμα από μαλακό χάλυβα Φ 1 mm. Η διαδικασία ήταν η εξής: καθαρισμός για αφαίρεση σκουριάς και λίπανσης με υπερηχητικό κύμα (55 °C)→ καθαρισμός με νερό→ ροή (85 °C) → στέγνωμα (100~200 °C) εν θερμώ (640~670 °C), 3~5 δευτ.).

[2]Τεστ απώλειας βάρους

Η δοκιμή απώλειας βάρους μετρήθηκε με δοκιμή ψεκασμού άλατος οξικού οξέος με επιτάχυνση χαλκού (CASS) και δοκιμές διάβρωσης με εμβάπτιση που πραγματοποιήθηκαν σε θάλαμο ψεκασμού άλατος και διάλυμα NaCl 3.5%. Μετά τις δοκιμές, τα διαβρωτικά προϊόντα αφαιρέθηκαν με μηχανικά μέσα, ξεπλύθηκαν με τρεχούμενο νερό, στη συνέχεια στέγνωσαν με ψυχρό αέρα και η απώλεια βάρους μετρήθηκε με ηλεκτρονική ζυγαριά. Και στις δύο περιπτώσεις, τρεις ετralλήφθηκαν δείγματα για να ληφθούν πιο ακριβή αποτελέσματα. Ο χρόνος δοκιμής ήταν 120 ώρες για τη δοκιμή CASS και 840 ώρες για τη δοκιμή εμβάπτισης.

[3]Ηλεκτροχημική δοκιμή

Η ηλεκτροχημική δοκιμή διεξήχθη από σταθμό ηλεκτροχημικής εργασίας IM6e που παρέχεται από τη Γερμανία, λαμβάνοντας ως αντίθετο ηλεκτρόδιο πλάκα πλατίνας, ως ηλεκτρόδιο αναφοράς κορεσμένο ηλεκτρόδιο καλομέλας και ως ηλεκτρόδιο εργασίας σύρμα από μαλακό χάλυβα επιστρώσεων Zn-Al-Si-La. Το διαβρωτικό μέσο ήταν διάλυμα NaCl 3.5%. Η επιφάνεια που εκτέθηκε στο διάλυμα δοκιμής ήταν 1 cm2. Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις με φασματοσκοπία ηλεκτροχημικής σύνθετης αντίστασης (EIS) με το εύρος συχνοτήτων από 10 kHz έως 10 mHz, το πλάτος του ημιτονοειδούς σήματος τάσης ήταν 10 mV (rms). Οι καμπύλες ασθενούς πόλωσης καταγράφηκαν στο εύρος τάσης από -70 mV έως 70 mV, ο ρυθμός σάρωσης ήταν 1 mV/s. Και στις δύο περιπτώσεις, το πείραμα δεν ξεκίνησε έως ότου το δυναμικό διάβρωσης παρέμεινε σταθερό (διακύμανση μικρότερη από 5 mV σε 5 λεπτά).

[4]Μελέτες SEM και XRD

Οι επιφανειακές μορφολογίες των δειγμάτων εξετάστηκαν με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης SSX-550 (SEM) μετά τις δοκιμές διάβρωσης στον θάλαμο ψεκασμού άλατος και διάλυμα NaCl 3.5%. Τα προϊόντα διάβρωσης που σχηματίστηκαν στην επιφάνεια των δειγμάτων στο ψεκασμό άλατος και το διάλυμα NaCl 3.5% δοκιμάστηκαν χρησιμοποιώντας PW-3040160 περίθλαση ακτίνων Χ (XRD).

Αποτελέσματα και συζήτηση

[1] Αντοχή στη διάβρωση
[1.1] Απώλεια βάρους
Το Σχήμα 1 απεικονίζει τα αποτελέσματα των δοκιμών απώλειας βάρους στο θάλαμο ψεκασμού αλατιού και διάλυμα NaCl 3.5%. Ο ρυθμός διάβρωσης των δειγμάτων και στις δύο περιπτώσεις μειώθηκε αρχικά με αύξηση της περιεκτικότητας σε La έως και 0.05% κατά βάρος και στη συνέχεια αυξήθηκε με περαιτέρω αύξηση της περιεκτικότητας σε La. Ως εκ τούτου, η καλύτερη αντοχή στη διάβρωση παρατηρήθηκε στις επιστρώσεις που περιέχουν 0.05 wt.%La. Διαπιστώθηκε ότι κατά τη δοκιμή εμβάπτισης, κόκκινη σκουριά βρέθηκε νωρίτερα στην επιφάνεια επικάλυψης 0wt.%La σε διάλυμα NaCl 3.5%, ωστόσο, μέχρι να τελειώσει η δοκιμή εμβάπτισης, δεν υπήρχε κόκκινη σκουριά στην επιφάνεια επικάλυψης 0.05wt.% La .

2.1.2 Ηλεκτροχημική δοκιμή

Το Σχήμα 2 δείχνει ασθενείς καμπύλες πόλωσης για επικαλύψεις κραμάτων Zn-Al-Si-La σε διάλυμα NaCl 3.5%. Μπορεί να φανεί ότι το σχήμα των καμπυλών ασθενούς πόλωσης παρουσίαζε λίγες διαφορές και η διαδικασία διάβρωσης όλων των ειδών επικαλύψεων κραμάτων ελεγχόταν με καθοδική αντίδραση. Τα αποτελέσματα προσαρμογής Tafel με βάση τις καμπύλες ασθενούς πόλωσης στο Σχήμα 2 παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Παρόμοια με τη δοκιμή απώλειας βάρους, βρέθηκε επίσης ότι η αντίσταση στη διάβρωση της επικάλυψης galvalume θα μπορούσε να βελτιωθεί με μικρή προσθήκη La και το ελάχιστο Ο ρυθμός διάβρωσης λήφθηκε με 0.05 wt.%La.

Το Σχήμα 3 αντιπροσωπεύει τα διαγράμματα Nyquist που καταγράφηκαν για επικαλύψεις με διαφορετικές ποσότητες προσθήκης La που εκτέθηκαν σε διάλυμα NaCl 3.5% για 0.5 ώρα. Σε όλες τις περιπτώσεις, υπήρχαν δύο τόξα που σήμαιναν σταθερές δύο χρόνου. Αυτό που εμφανιζόταν σε υψηλή συχνότητα αντιπροσώπευε διηλεκτρικό χαρακτηριστικό της επικάλυψης κράματος, ενώ εκείνο σε χαμηλή συχνότητα αντιστοιχούσε σε αυτό του υποστρώματος από μαλακό χάλυβα στους πόρους (δηλαδή ελαττώματα επίστρωσης). Καθώς η προσθήκη La αυξανόταν, η διάμετρος του τόξου υψηλής συχνότητας αυξήθηκε, αυτό το φαινόμενο ήταν πιο έντονο στην περίπτωση επικάλυψης κράματος Zn55Al1.6Si0.05La. Με την περαιτέρω αύξηση της περιεκτικότητας σε La, ωστόσο, η διάμετρος του τόξου υψηλής συχνότητας μειώθηκε αντίστροφα. Εν τω μεταξύ, το κέντρο όλων των τόξων έγειρε στο τέταρτο τεταρτημόριο, υποδεικνύοντας ότι το φαινόμενο διασποράς συνέβη στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου. Κάτω από αυτήν την κατάσταση, καλύτερα αποτελέσματα μπορούν να ληφθούν χρησιμοποιώντας CPE (στοιχείο σταθερής φάσης) αντί για καθαρή χωρητικότητα που αποδείχθηκε από άλλες ερευνητικές ομάδες.