鋅鎳涂層的噴涂制備工藝與腐蝕行為研究.pdf

1、鋅鎳合金具有高耐蝕性、低氫脆性、可焊性和機(jī)械加工性等優(yōu)良特性,特別適合于高強(qiáng)度鋼零件的表面防護(hù),不僅可以為基體提供良好的屏蔽保護(hù),還可以起到陰極保護(hù)作用。目前一般多采用電沉積技術(shù)制備鋅鎳合金鍍層,大量研究結(jié)果顯示,鋅鎳合金鍍層的耐蝕性?xún)?yōu)于純鋅鍍層。但做為電鍍工藝來(lái)講,其自身也存在一定缺陷:一是鍍層不能太厚,一般在十幾個(gè)微米左右;二是鍍液對(duì)環(huán)境造成極大污染。與電鍍相比,用噴涂工藝制備鋅鎳合金涂層有著工藝簡(jiǎn)單、節(jié)約材料以及對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)

2、,而且可以提高涂層的厚度,達(dá)到長(zhǎng)效保護(hù)。但是有關(guān)噴涂工藝制備高鎳含量鋅鎳合金涂層的研究還很少,主要困難是由于鎳的熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋅的熔點(diǎn),而且鎳含量越高,合金的脆性和熔點(diǎn)越大,使得符合噴涂條件的高鎳含量合金絲和合金粉難以制備。
　　 為了得到成分均勻的高鎳含量鋅鎳合金涂層,本文采用機(jī)械合金化技術(shù)進(jìn)行合金粉末制備,但是該技術(shù)所制得的合金粉末粒度會(huì)不可避免地發(fā)生細(xì)化,粉末活性很高,并不適合直接用于熱噴涂。因此,本文對(duì)鋅鎳涂層的研究提出了

3、兩種思路:一是選擇工藝簡(jiǎn)單且制造成本低廉的氧乙炔火焰噴涂工藝制備鋅鎳復(fù)合涂層,判斷鋅鎳復(fù)合涂層是否同樣具有較好耐蝕性;二是用機(jī)械合金化工藝制備鋅鎳合金粉末,并在此基礎(chǔ)上用冷噴涂工藝制備合金涂層,判斷球磨后合金粉末是否能達(dá)到冷噴涂要求,并研究涂層的耐蝕性。
　　 通過(guò)動(dòng)電位極化和電化學(xué)交流阻抗測(cè)試,并結(jié)合SEM、EDS和XRD分析,研究不同鎳含量鋅鎳涂層在海水介質(zhì)中的耐蝕性,并對(duì)兩種工藝條件下的涂層防護(hù)性能和腐蝕機(jī)理進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果

4、表明:(1)熱噴涂鋅鎳復(fù)合涂層厚度可達(dá)300μm以上,能起到長(zhǎng)效防護(hù)的作用。(2)用機(jī)械合金化工藝對(duì)鋅鎳混合粉末進(jìn)行12小時(shí)的高能球磨,部分粉末已經(jīng)實(shí)現(xiàn)合金化,并且粉末在冷噴涂過(guò)程中,合金化程度可得到進(jìn)一步提高,但由于粉末粒度過(guò)細(xì),涂層厚度只能達(dá)到15～19μm。(3)兩種噴涂工藝下的涂層在浸泡過(guò)程中都是鋅首先被腐蝕消耗,生成腐蝕產(chǎn)物附著于涂層表面,并且在產(chǎn)物膜下面形成鎳的富集層,延緩了涂層的腐蝕速率。涂層的電位Ecoor都是隨著涂層鎳

5、含量的增加而增加,鎳的加入可以提高涂層的穩(wěn)定電位,使其腐蝕電動(dòng)勢(shì)減小,同時(shí)鎳可以使陰極反應(yīng)中氧還原的過(guò)電位升高,從而降低腐蝕速率。但是鎳含量過(guò)高,都會(huì)使涂層發(fā)生腐蝕微電池作用,產(chǎn)生不利影響。(4)除了共同之處,兩種噴涂工藝下涂層的腐蝕行為還存在一些明顯差異:熱噴涂鋅鎳復(fù)合涂層孔隙較大,腐蝕產(chǎn)物在涂層內(nèi)部的堆積作用對(duì)涂層的耐蝕性產(chǎn)生重大影響,這些腐蝕產(chǎn)物在涂層內(nèi)外堆積附著,使得腐蝕電流不斷減小;冷噴涂鋅鎳合金涂層結(jié)構(gòu)致密,而且合金相中的鎳

6、可以起到穩(wěn)定Zn(OH)2,抑制其向ZnO轉(zhuǎn)化的作用,所以冷噴涂涂層在腐蝕形貌上較熱噴涂涂層要更加均勻致密。(5)熱噴涂鋅鎳復(fù)合涂層的耐蝕性以鎳含量20wt％為最佳,其電流Icorr穩(wěn)定值在1.24～1.87μA/cm2之間,電位Ecorr穩(wěn)定在-0.98～0.95V之間;冷噴涂鋅鎳合金涂層的耐蝕性以鎳含量15wt%為最佳,其電流Icorr穩(wěn)定值在0.64～0.96μA/cm2之間,電位Ecorr穩(wěn)定值在-0.86～0.84V之間。兩種