מחקר עבור עמידות בפני קורוזיה של ציפוי Galvalume טבול בחום

ציפויי galvalume Zn55Al1.6Si טבולים בחום היו בשימוש נרחב בתחומים רבים כגון תעשיית רכב, בניית ספינות, תעשיית מכונות וכו', לא רק בגלל הביצועים האנטי-קורוזיביים הטובים יותר משל ציפוי אבץ, אלא גם בגלל העלות הנמוכה שלו (ה המחיר של אל נמוך מזה של Zn כיום). כדורי אדמה נדירים כגון La יכולים לעכב את צמיחת האבנית ולהגביר את הידבקות האבנית, ולכן הם הופעלו כדי להגן על פלדות ועוד. מתכתי סגסוגות נגד חמצון וקורוזיה. עם זאת, יש רק ספרות מועטה שפורסמה על היישום של La בציפוי galvalume טבול חם, ובמאמר זה נחקרו ההשפעות של תוספת La על עמידות בפני קורוזיה של ציפוי galvalume טבול חם.

ניסויי

[1] טבילה חמה

ציפויי סגסוגת Zn-Al-Si-La טבולים בחום המכילים 0,0.02%, 0.05%, 0.1wt.% ו-0.2wt.% La מיושמים על חוט פלדה קלה של 1 מ"מ. התהליך היה כדלקמן: ניקוי להסרת חלודה ושימון באמצעות גל על-קולי (55 מעלות צלזיוס) → ניקוי באמצעות מים → שטף (85 מעלות צלזיוס) → ייבוש (100~200 מעלות צלזיוס) טבילה חמה (640~670 מעלות צלזיוס, 3 ~ 5 שניות).

[2]בדיקת ירידה במשקל

מבחן הירידה במשקל נמדד על ידי בדיקת תרסיס מלח חומצה אצטית מואצת בנחושת (CASS) ובדיקות קורוזיה בטבילה שבוצעו בתא התזת מלח ובתמיסת NaCl 3.5%. לאחר הבדיקות, המוצרים המאכלים הוסרו באמצעים מכניים, נשטפו במים זורמים, לאחר מכן יובשו על ידי אוויר בפיצוץ קר והירידה במשקל נמדדה על ידי משקל אלקטרוני. בשני המקרים, שלושה ע"שralדגימות lel נעשו כדי לקבל תוצאות מדויקות יותר. זמן הבדיקה היה 120 שעות עבור מבחן CASS ו-840 שעות עבור מבחן טבילה.

[3]בדיקה אלקטרוכימית

בדיקה אלקטרוכימית בוצעה על ידי תחנת עבודה אלקטרוכימית IM6e שסופקה על ידי גרמניה, תוך שימוש בלוח פלטינה כאלקטרודת נגד, אלקטרודת קלומל רוויה כאלקטרודת ייחוס, וציפויי Zn-Al-Si-La טבילה חמה כאלקטרודת עבודה. המדיום המאכל היה תמיסה של 3.5% NaCl. שטח הפנים שנחשף לתמיסת הבדיקה היה 1cm2. מדידות ספקטרוסקופיה של עכבה אלקטרוכימית (EIS) בוצעו כאשר טווח התדרים נע מ-10 קילו-הרץ עד 10-מ-הרץ, רוחב אות המתח הסינוסואידי היה 10 mV (rms). עקומות קיטוב חלשות נרשמו בטווח המתח של -70 mV ל-70 mV, קצב הסריקה היה 1 mV/s. בשני המקרים, הניסוי לא התחיל עד שפוטנציאל הקורוזיה נשאר יציב (שינוי של פחות מ-5 mV ב-5 דקות).

[4]מחקרי SEM ו-XRD

מורפולוגיות פני השטח של הדגימות נבדקו על ידי מיקרוסקופ אלקטרוני סורק SSX-550 (SEM) לאחר בדיקות הקורוזיה בתא ריסוס המלח ותמיסת 3.5% NaCl. תוצרי הקורוזיה שנוצרו על פני הדגימות בתרסיס המלח ובתמיסת 3.5% NaCl נבדקו באמצעות PW-3040160 דיפרקציית רנטגן (XRD).

תוצאות ודיון

[1] עמידות בפני קורוזיה
[1.1] ירידה במשקל
איור 1 ממחיש את תוצאות בדיקות הירידה במשקל בארון תרסיס המלח ובתמיסת 3.5% NaCl. קצב הקורוזיה של הדגימות בשני המקרים ירד תחילה עם הגדלת תכולת La עד 0.05wt.% ולאחר מכן עלה עם עלייה נוספת בתכולת La. לכן, העמידות הטובה ביותר בפני קורוזיה נחוותה בציפויים המכילים 0.05wt.%La. נמצא שבמהלך בדיקת הטבילה, חלודה אדומה נמצאה המוקדם ביותר על פני ציפוי 0wt.%La בתמיסת 3.5% NaCl, אולם עד לסיום בדיקת הטבילה, לא הייתה חלודה אדומה על פני ציפוי 0.05wt.% La .

2.1.2 בדיקה אלקטרוכימית

איור 2 מציג עקומות קיטוב חלשות עבור ציפויי סגסוגת Zn-Al-Si-La בתמיסת NaCl של 3.5%. ניתן לראות שצורת עקומות קיטוב חלשות הראתה הבדלים מעטים, ותהליך הקורוזיה של כל מיני ציפויי סגסוגת נשלט על ידי תגובה קתודית. תוצאות התאמת Tafel המבוססות על עקומות הקיטוב החלשות באיור 2 מוצגות בטבלה 1. בדומה למבחן הירידה במשקל, נמצא גם שניתן לשפר את עמידות הקורוזיה של ציפוי הגלוואלום על ידי תוספת קטנה של La והמינימום שיעור קורוזיה התקבל עם 0.05wt.%La.

איור 3 מייצג את דיאגרמות Nyquist שנרשמו עבור ציפויים עם כמויות שונות של תוספת La חשופה לתמיסת 3.5% NaCl למשך 0.5 שעות. בכל המקרים, היו שתי קשתות שמשמעו קבועי שני זמן. זה המופיע בתדר גבוה ייצג מאפיין דיאלקטרי של ציפוי הסגסוגת, בעוד זה בתדירות נמוכה תואם לזה של מצע הפלדה העדינה בנקבוביות (כלומר פגמי ציפוי). ככל שתוספת La גדלה, הקוטר של קשת בתדר גבוה גדל, השפעה זו הייתה בולטת יותר במקרה של ציפוי סגסוגת Zn55Al1.6Si0.05La. עם זאת, עם הגדלת תכולת La, קוטר הקשת בתדר גבוה ירד הפוך. בינתיים, מרכז כל הקשתות נטה אל הרביע הרביעי, מה שמצביע על כך שהשפעת הפיזור התרחשה על פני האלקטרודה. בתנאי זה, ניתן להשיג תוצאות טובות יותר על ידי שימוש ב-CPE (אלמנט פאזה קבוע) במקום קיבול טהור אשר הודגם על ידי קבוצות מחקר אחרות.