热喷锌涂层与富锌涂层在大气环境及模拟加速试验中的腐蚀研究

摘要

大气腐蚀是钢铁材料最普遍的腐蚀失效形式，而在钢结构表面涂覆锌、铝或锌铝合金等金属涂层是目前主要的大气腐蚀防护方法。本课题以Q235钢为基体，在其表面分别制备了热喷锌涂层、喷锌复合涂层和富锌涂层，并利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)观察分析了3种涂层的微观结构。将3种涂层在长沙大气中进行现场暴露实验，并开展室内循环喷雾加速腐蚀试验，利用SEM、EDS、XRD分析了涂层室内外腐蚀过程及结果的相关性。综合利用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和SEM研究了3种涂层在大气腐蚀模拟液浸泡实验中的腐蚀行为，并探讨其腐蚀机理。得到以下结论:
　　 热喷锌涂层表面粗糙，分布着大小不一的孔隙，由粗糙疏松的外层和紧密的内层两部分组成。在浸泡初期，粗糙疏松层的微观缺陷被致密的腐蚀产物堵塞，随着浸泡时间的延长，腐蚀不断向涂层内部扩展，腐蚀产物逐渐堆积并更加致密，提高了涂层浸泡后期的耐蚀性能。
　　 而对于喷锌复合涂层，有机涂料覆盖了热喷锌涂层表面的大部分面积，并渗入了粗糙外层的孔隙等缺陷中，减小了锌涂层的反应面积和孔隙率，阻碍了腐蚀介质和腐蚀产物的扩散，从而延迟了底层锌的腐蚀反应。相比于热喷锌涂层，喷锌复合涂层的自腐蚀电位明显正移，自腐蚀电流密度降低了约3倍，表明封闭处理大大提高了热喷锌涂层在大气腐蚀模拟液中的耐蚀性能。
　　 富锌涂层中的锌粉颗粒大小均匀，涂层中的孔洞和缝隙较少，涂层的致密性较高，在浸泡初期具有对腐蚀液的阻挡作用，随着浸泡时间的延长，腐蚀性介质渗入涂层并与锌粉发生反应，涂层表现为阴极保护作用，随着浸泡时间的进一步延长，锌粉的腐蚀产物堵塞了腐蚀介质的扩散通道，此时腐蚀产物的屏蔽作用成为最主要的保护机制。
　　 3种涂层在长沙大气环境下，腐蚀失重均与暴露时间呈线性关系，并得出了相应的线性回归方程。循环喷雾实验显著提高了3种涂层的腐蚀速率，腐蚀失重均与实验时间符合线性规律，腐蚀产物与大气暴露主要腐蚀产物相同，因此可用于模拟3种涂层在长沙大气环境中的腐蚀。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 前言

1．2 大气腐蚀

1．2．1 分类

1．2．2 影响因素

1．2．3 研究方法

1．3 钢铁表面防腐技术

1．3．1 热喷涂防腐

1．3．2 富锌涂层防腐

1．4 本论文的研究意义及主要内容

第二章 实验材料与实验方法

2．1 实验材料

2．1．1 热喷锌涂层的制备

2．1．2 富锌涂层的制备

2．2 实验方法

2．2．1 大气暴露实验

2．2．2 循环盐雾实验

2．2．3 失重检测

2．2．4 扫描电镜分析

2．2．5 X射线衍射分析

2．2．6 电化学测试

第三章 涂层的物理性能检测

3．1 涂层的微观形貌及成分分析

3．2 喷锌涂层的密度和孔隙率

3．3 小结

第四章 大气暴露腐蚀实验研究

4．1 腐蚀形貌观察

4．2 腐蚀产物分析

4．3 腐蚀动力学特征

4．4 小结

第五章 循环盐雾加速腐蚀实验研究

5．1 腐蚀形貌观察

5．2 腐蚀产物分析

5．3 腐蚀动力学特征

5．4 小结

第六章 大气腐蚀模拟液中的腐蚀行为研究

6．1 热喷锌及喷锌复合涂层的腐蚀行为研究

6．1．1 极化曲线分析

6．1．2 电化学阻抗谱分析

6．2 富锌涂层的腐蚀行为研究

6．2．1 极化曲线分析

6．2．2 电化学阻抗谱分析

6．3 小结

第七章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文