电弧喷涂Al-Zn-Si合金涂层的制备及耐海洋腐蚀性能研究

发布时间：2017-08-22 15:17

  本文关键词：电弧喷涂Al-Zn-Si合金涂层的制备及耐海洋腐蚀性能研究

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【摘要】：在海上大型钢结构的长效防腐蚀领域,热喷涂锌铝合金防腐涂层技术正逐步替代纯锌、纯铝涂层技术,因此,研究Al-Zn涂层的制备及其耐蚀性能对其应用具有重要的工程价值。本文利用正交试验的方法优化了电弧喷涂工艺参数,并采用优化后的工艺参数制备了Al-Zn-Si合金涂层与相同铝含量的Al-Zn伪合金涂层。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线衍射仪等分析了涂层腐蚀前后的组织。通过盐水全浸实验、中性盐雾实验、电化学测量技术,对比研究了相同铝含量的Al-Zn-Si合金涂层与Al-Zn伪合金涂层在不同模拟海洋环境下的耐蚀性能。为缩短实验时间,在涂层表面进行人工划叉破损处理,同时对部分涂层进行封孔后处理,研究封孔处理对涂层耐蚀性能的影响,并对Al-Zn-Si合金涂层的耐蚀机理进行了探讨。研究结果表明,优化后的最佳工艺参数为:喷涂电压28 V,喷涂电流180 A,喷涂距离150mm,空气压力0.6 MPa。Al-Zn-Si合金涂层与Al-Zn伪合金涂层厚度均约为200μm,且前者比后者组织成分更均匀,经过盐水全浸实验150 d、中性盐雾实验60 d,伪合金涂层比Al-Zn-Si合金涂层被腐蚀破坏更严重;涂层表面破损处均发生良好的自修复作用;封孔处理减轻了腐蚀破坏作用。Al-Zn-Si合金涂层与伪合金涂的腐蚀电流密度分别为2.482×10-5 A·cm-2、5.901×10-5A·cm-2,两涂层封孔处理后腐蚀电流密度分别为1.3×10-5 A·cm-2、1.35×10-5 A·cm-2。封孔处理后Al-Zn-Si合金涂层的电化学阻抗模值增加,Al-Zn-Si合金涂层的腐蚀产物主要为碱式氯化锌,锌铝羟基碳酸盐,碱式氯化铝。
【关键词】：Al-Zn-Si合金 Al-Zn伪合金 电化学测量 耐蚀性 封孔
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-29
• 1.1 金属材料在海洋环境中的腐蚀与防护13-19
• 1.1.1 金属材料腐蚀的危害13-14
• 1.1.2 海洋环境腐蚀特点14
• 1.1.3 金属材料在海洋环境中的防护措施14-17
• 1.1.4 海洋环境下金属材料腐蚀研究进展17-19
• 1.2 热喷涂技术19-22
• 1.2.1 电弧喷涂技术的原理19-21
• 1.2.2 电弧喷涂技术的特点21-22
• 1.3 电弧喷涂Zn-Al系长效防腐涂层及其发展现状22-26
• 1.3.1 Zn涂层22
• 1.3.2 Al涂层22-23
• 1.3.3 Zn-Al合金涂层23-24
• 1.3.4 电弧喷涂Zn-Al系涂层耐蚀性能研究进展24-26
• 1.4 封孔剂在Zn-Al系防腐涂层中的应用26-27
• 1.5 本文的研究内容，意义及实验方案27-29
• 1.5.1 研究内容及意义27
• 1.5.2 实验方案27-29
• 第二章 实验材料及方法29-34
• 2.1 实验材料与涂层制备29-30
• 2.1.1 实验材料29
• 2.1.2 涂层的制备29-30
• 2.2 涂层的组织结构分析30-31
• 2.2.1 涂层外观和孔隙率的测定30
• 2.2.2 涂层组织形貌的观察30
• 2.2.3 涂层成分及物相分析30
• 2.2.4 涂层结合强度的测试30-31
• 2.3 涂层的耐蚀性能测试31-32
• 2.3.1 盐水全浸实验31
• 2.3.2 中性盐雾实验31-32
• 2.3.4 电化学测量32
• 2.4 封孔处理32
• 2.5 实验仪器及设备32-34
• 第三章 电弧喷涂工艺参数优化及涂层组织结构分析34-46
• 3.1 电弧喷涂工艺参数的优化34-36
• 3.1.1 正交试验的原理34
• 3.1.2 正交试验方案设计34-36
• 3.2 正交试验结果分析36-39
• 3.3 涂层的组织结构分析39-44
• 3.3.1 涂层的宏观表面形貌39
• 3.3.2 涂层的显微组织结构39-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第四章 涂层在模拟海洋环境下的耐蚀性能46-72
• 4.1 涂层的耐盐水腐蚀性能46-58
• 4.1.1 涂层的盐水全浸实验腐蚀形貌46-53
• 4.1.2 腐蚀产物成分及物相分析53-58
• 4.2 涂层的耐中性盐雾腐蚀性能58-63
• 4.2.1 涂层的中性盐雾实验腐蚀形貌58-60
• 4.2.2 涂层腐蚀产物成分及XRD物相分析60-63
• 4.3 涂层的电化学腐蚀性能63-70
• 4.3.1 涂层自腐蚀电位的测量63-65
• 4.3.2 涂层的极化曲线测试65-66
• 4.3.3 Al-Zn-Si合金涂层的电化学阻抗谱测量66-70
• 4.4 Al-Zn-Si合金涂层的耐蚀机理探讨70-71
• 4.5 本章小结71-72
• 第五章 封孔处理对涂层耐蚀性能的影响72-83
• 5.1 封孔涂层的耐盐水腐蚀性能72-74
• 5.1.1 封孔涂层的盐水全浸实验腐蚀形貌72-74
• 5.2 封孔涂层的耐中性盐雾腐蚀性能74-75
• 5.2.1 封孔涂层的中性盐雾实验腐蚀形貌74-75
• 5.3 封孔涂层的电化学腐蚀性能75-81
• 5.3.1 封孔涂层自腐蚀电位的测量75-76
• 5.3.2 封孔涂层的极化曲线测试76-77
• 5.3.3 Al-Zn-Si合金封孔涂层的电化学阻抗谱测量77-81
• 5.4 本章小结81-83
• 第六章 总结与展望83-85
• 6.1 总结83-84
• 6.2 本文的创新点84
• 6.3 展望84-85
• 参考文献85-90
• 致谢90-91
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目91

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本文编号：719854