Forskning för korrosionsbeständighet hos varmdoppad galvalumebeläggning

Varmdoppade Zn55Al1.6Si galvalume-beläggningar har använts i stor utsträckning inom många områden som bilindustrin, varvsindustrin, maskinindustrin etc, inte bara på grund av dess bättre korrosionsskyddande prestanda än zinkbeläggningen, utan också på grund av dess låga kostnad (den priset på Al är lägre än det för Zn för närvarande). Sällsynta jordartsmetaller som La kan hindra beläggningstillväxt och öka beläggningsvidhäftningen, så de har använts för att skydda stål och andra metalliska legeringar mot oxidation och korrosion. Det finns emellertid endast få litteraturer publicerade om applicering av La i varmdoppad galvalumebeläggning, och i denna artikel undersöktes effekterna av La-tillsatsen på korrosionsbeständigheten hos den varmdoppade galvalumebeläggningen.

Experimentellt

[1] Varmdoppning

Varmdoppade Zn-Al-Si-La-legeringsbeläggningar innehållande 0,0.02 vikt-%, 0.05 vikt-%, 0.1 vikt-% och 0.2 vikt-% La applicerades på Ф 1 mm mjukt ståltråd. Processen var som följer: rengöring för att ta bort rost och smörjning med överljudsvåg (55 °C)→rengöring med vatten→ flussning (85 °C)→torkning (100~200 °C) varmdoppning (640~670 °C, 3~5 s).

[2]Viktminskningstest

Viktförlusttestet mättes med kopparaccelererad ättiksyrasaltspraytestning (CASS) och nedsänkningskorrosionstest utförda i en saltspraykammare och 3.5% NaCl-lösning. Efter testerna avlägsnades de frätande produkterna på mekanisk väg, sköljdes med rinnande vatten, torkades sedan med kallblästrad luft och viktminskningen mättes med elektronisk våg. I båda fallen tre parallel prover gjordes för att få mer exakta resultat. Testtiden var 120 timmar för CASS-test och 840 timmar för nedsänkningstest.

[3]Elektrokemiskt test

Elektrokemiskt test utfördes av IM6e elektrokemisk arbetsstation från Tyskland, med platinaplatta som motelektrod, mättad kalomelelektrod som referenselektrod och varmdoppad Zn-Al-Si-La-beläggning av mjukt ståltråd som arbetselektrod. Det korroderande mediet var 3.5 % NaCl-lösning. Ytan exponerad för testlösningen var 1 cm2. Mätningar med elektrokemisk impedansspektroskopi (EIS) utfördes med frekvensområdet från 10 kHz upp till 10 mHz, bredden på den sinusformade spänningssignalen var 10 mV (rms). Svaga polarisationskurvor registrerades i spänningsområdet från -70 mV till 70 mV var avsökningshastigheten 1 mV/s. I båda fallen startade experimentet inte förrän korrosionspotentialen förblev stabil (en variation på mindre än 5 mV på 5 min).

[4]SEM- och XRD-studier

Ytmorfologier för proverna undersöktes med SSX-550 svepelektronmikroskop (SEM) efter korrosionstesterna i saltspraykammaren och 3.5 % NaCl-lösning. Korrosionsprodukterna som bildades på ytan av proverna i saltsprayen och 3.5 % NaCl-lösning testades med PW-3040160 röntgendiffraktion (XRD).

resultat och diskussion

[1] Korrosionsbeständighet
[1.1] Viktminskning
Fig. 1 illustrerar resultaten av viktminskningstesterna i saltsprayskåpet och 3.5 % NaCl-lösning. Korrosionshastigheten för proverna i båda fallen minskade först med ökande La-halt upp till 0.05 vikt-% och ökade sedan med ytterligare ökande La-halt. Därför upplevdes den bästa korrosionsbeständigheten i beläggningarna innehållande 0.05 vikt-% La. Det visade sig att under nedsänkningstestet hittades röd rost tidigast på 0 vikt-% La-beläggningsytan i 3.5% NaCl-lösning, men tills nedsänkningstestet avslutades fanns det ingen röd rost på 0.05 vikt-% La-beläggningsytan .

2.1.2 Elektrokemiskt prov

Fig. 2 visar svaga polarisationskurvor för Zn-Al-Si-La-legeringsbeläggningar i 3.5 % NaCl-lösning. Det kan ses att formen på svaga polarisationskurvor visade få skillnader, och korrosionsprocessen för alla typer av legeringsbeläggningar styrdes av katodisk reaktion. Tafelpassningsresultaten baserade på de svaga polarisationskurvorna i fig. 2 presenteras i tabell 1. I likhet med viktminskningstestet fann man också att korrosionsbeständigheten hos galvalume-beläggningen kunde förbättras genom liten tillsats av La och minimum korrosionshastighet erhölls med 0.05 vikt% La.

Fig. 3 representerar Nyquist-diagrammen som registrerats för beläggningar med olika mängder La-tillsats exponerade för 3.5 % NaCl-lösning under 0.5 timmar. I samtliga fall fanns det två bågar som innebar tvåtidskonstanter. Den som uppträdde vid hög frekvens representerade dielektriska egenskaper hos legeringsbeläggningen, medan den med låg frekvens motsvarade den hos mjukt stålsubstrat i porerna (dvs. beläggningsdefekter). När La-tillsatsen ökade, ökade diametern på högfrekvent båge, denna effekt var mer uttalad i fallet med Zn55Al1.6Si0.05La-legeringsbeläggning. Med ytterligare ökning av La-innehållet minskade emellertid diametern på högfrekvent båge omvänt. Samtidigt lutade mitten av alla bågar till den fjärde kvadranten, vilket indikerar att spridningseffekten inträffade på elektrodytan. Under detta tillstånd kan bättre resultat erhållas genom att använda CPE (konstant faselement) istället för ren kapacitans, vilket visades av andra forskargrupper.