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、可焊性和機械加工性等優(yōu)良特性,特別適合于高強度鋼零件的表面防護,不僅可以為基體提供良好的屏蔽保護,還可以起到陰極保護作用。目前一般多采用電沉積技術制備鋅鎳合金鍍層,大量研究結果顯示,鋅鎳合金鍍層的耐蝕性優(yōu)于純鋅鍍層。但做為電鍍工藝來講,其自身也存在一定缺陷:一是鍍層不能太厚,一般在十幾個微米左右;二是鍍液對環(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單、節(jié)約材料以及對環(huán)境污染小等優(yōu)點

2、,而且可以提高涂層的厚度,達到長效保護。但是有關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遠遠高于鋅的熔點,而且鎳含量越高,合金的脆性和熔點越大,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,本文采用機械合金化技術進行合金粉末制備,但是該技術所制得的合金粉末粒度會不可避免地發(fā)生細化,粉末活性很高,并不適合直接用于熱噴涂。因此,本文對鋅鎳涂層的研究提出了

3、兩種思路:一是選擇工藝簡單且制造成本低廉的氧乙炔火焰噴涂工藝制備鋅鎳復合涂層,判斷鋅鎳復合涂層是否同樣具有較好耐蝕性;二是用機械合金化工藝制備鋅鎳合金粉末,并在此基礎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到冷噴涂要求,并研究涂層的耐蝕性。
　　 通過動電位極化和電化學交流阻抗測試,并結合SEM、EDS和XRD分析,研究不同鎳含量鋅鎳涂層在海水介質中的耐蝕性,并對兩種工藝條件下的涂層防護性能和腐蝕機理進行對比。結果

4、表明:(1)熱噴涂鋅鎳復合涂層厚度可達300μm以上,能起到長效防護的作用。(2)用機械合金化工藝對鋅鎳混合粉末進行12小時的高能球磨,部分粉末已經實現(xiàn)合金化,并且粉末在冷噴涂過程中,合金化程度可得到進一步提高,但由于粉末粒度過細,涂層厚度只能達到15～19μm。(3)兩種噴涂工藝下的涂層在浸泡過程中都是鋅首先被腐蝕消耗,生成腐蝕產物附著于涂層表面,并且在產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,使其腐蝕電動勢減小,同時鎳可以使陰極反應中氧還原的過電位升高,從而降低腐蝕速率。但是鎳含量過高,都會使涂層發(fā)生腐蝕微電池作用,產生不利影響。(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:熱噴涂鋅鎳復合涂層孔隙較大,腐蝕產物在涂層內部的堆積作用對涂層的耐蝕性產生重大影響,這些腐蝕產物在涂層內外堆積附著,使得腐蝕電流不斷減小;冷噴涂鋅鎳合金涂層結構致密,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