งานวิจัยด้านความต้านทานการกัดกร่อนของการเคลือบกัลวาลูมแบบจุ่มร้อน

การเคลือบกัลวาลูมแบบจุ่มร้อน Zn55Al1.6Si มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์ การต่อเรือ อุตสาหกรรมเครื่องจักร ฯลฯ เนื่องจากไม่เพียงแต่มีคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อนได้ดีกว่าการเคลือบสังกะสีเท่านั้น แต่ยังมีราคาที่ต่ำอีกด้วย ( ราคาของ Al ต่ำกว่า Zn ในปัจจุบัน) ดินหายากเช่น La สามารถขัดขวางการเจริญเติบโตของตะกรันและเพิ่มการยึดเกาะของตะกรัน ดังนั้นจึงถูกนำมาใช้เพื่อปกป้องเหล็กและอื่น ๆ โลหะ โลหะผสมต่อต้านการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม มีงานวรรณกรรมเพียงไม่กี่ชิ้นที่ตีพิมพ์เกี่ยวกับการใช้ La ในการเคลือบแกลวาลูมแบบจุ่มร้อน และในบทความนี้ ได้มีการศึกษาผลกระทบของการเติม La ต่อความต้านทานการกัดกร่อนของสารเคลือบแกลวาลูมแบบจุ่มร้อน

การทดลอง

[1] จุ่มร้อน

การเคลือบโลหะผสม Zn-Al-Si-La แบบจุ่มร้อนที่มี 0,0.02wt.%, 0.05wt.%, 0.1wt.% และ 0.2wt.% La ถูกนำไปใช้กับลวดเหล็กอ่อน Ф 1 มม. กระบวนการมีดังนี้: การทำความสะอาดเพื่อขจัดสนิมและจารบีด้วยคลื่นเหนือเสียง (55 °C) →การทำความสะอาดด้วยน้ำ→ ฟลักซ์ซิ่ง (85 °C) →การทำให้แห้ง (100~200 °C) การจุ่มร้อน (640~670 °C, 3～5 วิ).

[2]การทดสอบการลดน้ำหนัก

การทดสอบการลดน้ำหนักวัดโดยการทดสอบสเปรย์เกลือกรดอะซิติกแบบเร่งด้วยทองแดง (CASS) และการทดสอบการกัดกร่อนแบบจุ่มในห้องพ่นเกลือและสารละลาย NaCl 3.5% หลังจากการทดสอบ ผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะถูกลบออกด้วยวิธีการทางกล ล้างด้วยน้ำไหล จากนั้นทำให้แห้งด้วยลมเป่าเย็นและการสูญเสียน้ำหนักที่วัดด้วยตาชั่งอิเล็กทรอนิกส์ ในทั้งสองกรณี สามปาralสุ่มตัวอย่างเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น เวลาในการทดสอบคือ 120 ชั่วโมงสำหรับการทดสอบ CASS และ 840 ชั่วโมงสำหรับการทดสอบการแช่

[3]การทดสอบไฟฟ้าเคมี

การทดสอบทางเคมีไฟฟ้าดำเนินการโดยสถานีงานไฟฟ้าเคมี IM6e ที่จัดหาโดยเยอรมนี โดยใช้เพลตแพลตตินัมเป็นอิเล็กโทรดสำหรับเคาน์เตอร์ อิเล็กโทรดคาโลเมลอิ่มตัวเป็นอิเล็กโทรดอ้างอิง และการเคลือบด้วยลวดเหล็กอ่อนเคลือบ Zn-Al-Si-La แบบจุ่มร้อนเป็นอิเล็กโทรดที่ใช้งานได้ ตัวกลางที่กัดกร่อนคือสารละลาย NaCl 3.5% พื้นที่ผิวที่สัมผัสกับสารละลายทดสอบคือ 1 ซม.2 การวัดค่าอิมพีแดนซ์อิมพีแดนซ์ไฟฟ้า (EIS) ดำเนินการด้วยช่วงความถี่ตั้งแต่ 10 kHz ถึง 10 mHz ความกว้างของสัญญาณแรงดันไฟฟ้าไซน์คือ 10 mV (rms) กราฟโพลาไรซ์แบบอ่อนถูกบันทึกที่ช่วงแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ -70 mV ถึง 70 mV อัตราการสแกนคือ 1 mV/s ในทั้งสองกรณี การทดลองไม่เริ่มต้นจนกว่าศักยภาพในการกัดกร่อนจะคงที่ (ความแปรผันน้อยกว่า 5 mV ใน 5 นาที)

[4]การศึกษา SEM และ XRD

สัณฐานวิทยาของพื้นผิวของตัวอย่างได้รับการตรวจสอบโดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด SSX-550 (SEM) หลังจากการทดสอบการกัดกร่อนในห้องพ่นเกลือและสารละลาย NaCl 3.5% ผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของตัวอย่างในสเปรย์เกลือและสารละลาย NaCl 3.5% ได้รับการทดสอบโดยใช้การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (XRD) PW-3040160

ผลลัพธ์และการอภิปราย

[1] ความต้านทานการกัดกร่อน
[1.1] การลดน้ำหนัก
รูปที่ 1 แสดงผลการทดสอบการลดน้ำหนักในตู้พ่นเกลือและสารละลาย NaCl 3.5% อัตราการกัดกร่อนของตัวอย่างในทั้งสองกรณีลดลงในตอนแรกโดยเพิ่มปริมาณ La ขึ้นเป็น 0.05wt.% แล้วเพิ่มขึ้นตามปริมาณ La ที่เพิ่มขึ้นต่อไป ดังนั้น จึงมีประสบการณ์การต้านทานการกัดกร่อนที่ดีที่สุดในสารเคลือบที่มี 0.05wt.%La พบว่าระหว่างการทดสอบการแช่ พบการเกิดสนิมแดงเร็วที่สุดบนพื้นผิวเคลือบ 0wt.%La ในสารละลาย NaCl 3.5% อย่างไรก็ตาม จนกระทั่งการทดสอบการแช่สิ้นสุดลง ไม่มีสนิมแดงบนพื้นผิวเคลือบ La 0.05wt.% .

2.1.2 การทดสอบเคมีไฟฟ้า

รูปที่ 2 แสดงเส้นโค้งโพลาไรซ์ที่อ่อนแอสำหรับการเคลือบโลหะผสม Zn-Al-Si-La ในสารละลาย NaCl 3.5% จะเห็นได้ว่ารูปร่างของเส้นโค้งโพลาไรซ์ที่อ่อนแอนั้นมีความแตกต่างกันเล็กน้อย และกระบวนการกัดกร่อนของการเคลือบโลหะผสมทุกชนิดถูกควบคุมโดยปฏิกิริยาแคโทดิก ผลการติดตั้ง Tafel ตามเส้นโค้งโพลาไรซ์ที่อ่อนแอในรูปที่ 2 แสดงไว้ในตารางที่ 1 เช่นเดียวกับการทดสอบการลดน้ำหนัก ยังพบว่าความต้านทานการกัดกร่อนของสารเคลือบ Galvalume สามารถปรับปรุงได้โดยการเพิ่ม La และค่าต่ำสุดเล็กน้อย ได้รับอัตราการกัดกร่อนด้วย 0.05wt.%La

รูปที่ 3 แสดงแผนภาพ Nyquist ที่บันทึกไว้สำหรับการเคลือบด้วยการเติม La ในปริมาณที่แตกต่างกันซึ่งสัมผัสกับสารละลาย NaCl 3.5% เป็นเวลา 0.5 ชั่วโมง ในทุกกรณี มีส่วนโค้งสองส่วนซึ่งหมายถึงค่าคงที่สองเท่า แบบที่ปรากฏที่ความถี่สูงแสดงถึงคุณลักษณะไดอิเล็กทริกของการเคลือบอัลลอยด์ ในขณะที่แบบที่ความถี่ต่ำนั้นสอดคล้องกับพื้นผิวเหล็กอ่อนในรูพรุน (เช่น ข้อบกพร่องของการเคลือบ) เมื่อการเติม La เพิ่มขึ้น เส้นผ่านศูนย์กลางของส่วนโค้งความถี่สูงก็เพิ่มขึ้น ผลกระทบนี้เด่นชัดมากขึ้นในกรณีของการเคลือบโลหะผสม Zn55Al1.6Si0.05La ด้วยการเพิ่มเนื้อหา La ต่อไป เส้นผ่านศูนย์กลางของส่วนโค้งความถี่สูงจึงลดลงแบบผกผัน ในขณะเดียวกัน จุดศูนย์กลางของส่วนโค้งทั้งหมดเอนไปที่จตุภาคที่สี่ ซึ่งบ่งชี้ว่าเอฟเฟกต์การกระจายเกิดขึ้นบนพื้นผิวอิเล็กโทรด ภายใต้เงื่อนไขนี้ ผลลัพธ์ที่ดีกว่าสามารถได้รับโดยใช้ CPE (องค์ประกอบเฟสคงที่) แทนความจุบริสุทธิ์ซึ่งแสดงให้เห็นโดย กลุ่มวิจัยอื่นๆ