论文部分内容阅读
电弧喷涂法是提高钢铁材料耐蚀性能和涂装性能，延长其使用寿命的非常经济、有效的防腐手段之一。本文采用电弧喷涂法首次制备了Zn-Al-Mg-RE-Si合金涂层，研究了合金涂层中Mg元素含量对涂层物理性能和耐蚀性能的影响。通过煮沸法、维氏硬度法、对偶试样拉伸实验分别检测了涂层的孔隙率、显微硬度以及涂层与基体的结合强度;通过SEM分析了元素含量对涂层致密性的影响;通过XRD分析了腐蚀前后涂层成分和元素含量的变化;通过CASS试验及极化曲线和电化学阻抗谱法，分析了元素含量对涂层耐蚀性的影响，得到结论如下: (1)电弧喷涂法制备Zn-Al-Mg-RE-Si合金涂层的孔隙率在13％以下，涂层在Mg含量达到2％时孔隙率最低、显微硬度最大;合金涂层与基体的结合强度随着Mg含量的增加而减小;Zn-Al-Mg-RE-Si合金涂层的耐蚀性能明显优于纯Al涂层和Zn18A10.5Mg涂层，其腐蚀过程分为两个阶段:腐蚀抑制期(0h～192h)、基体腐蚀期(192h～360h)。 (2)Zn-Al-Mg-RE-Si合金涂层中存在比较多的非平衡组织，Zn、Al、Mg、RE、Si元素以伪合金或者合金形式存在于涂层中并以非平衡组织的形式出现在涂层中;涂层与基体的结合主要以机械铆合为主;基体和涂层的结合处出现了30～40μm的渗层，存在显微冶金结合;涂层中出现耐蚀的Al-Mg合金和Al-Si合金;涂层腐蚀产物的微晶比较多，腐蚀过程存在晶粒细化;Mg含量2％涂层的腐蚀产物的X-射线衍射比其他涂层样散漫，微晶更多，腐蚀产物中除了出现Mg的硅酸盐以外，基本以无定形的物质形式出现，如Zn5(OH)8Cl·2H2O、Mg3Cl(OH)5·4H2O、Al0.088Mg0.956O3Si0.956等，在腐蚀抑制期的自封闭效果最好。 (3)Zn-Al-Mg-RE-Si合金涂层腐蚀前，随着Mg含量的增加，涂层腐蚀电位逐渐正移;Mg含量达到2％时其腐蚀电流密度在腐蚀前以及腐蚀120h和216h后，均达到最小;Mg含量2％的涂层在腐蚀抑制期和基体腐蚀期腐蚀最为缓慢;合金涂层腐蚀前，呈现Warburg阻抗的特征，而腐蚀120h和216h后，没有出现Warburg阻抗的特征;Mg含量2％涂层的电化学反应电阻在腐蚀抑制期和基体腐蚀期都是显著大于其他涂层。 (4)通过综合比较涂层物理性能和耐蚀性能，得到一种优化合金涂层:Mg含量2％的Zn-Al-Mg-RE-Si合金涂层。