关于锌铝伪合金涂层的介绍

关于锌铝伪合金涂层的介绍
1. 1 特点
若用成分相同的两根金属丝作为电弧的熔化极, 喷出后便得到成分为该金属丝的涂层。使用两根不同成分的线材喷涂时, 便得到这两种材料的伪合金涂层( 金属学中∀ 伪合金#一词通常指由于时间、温度等条件不够, 未达到合金平衡状态的一种多元金属组织, 如伪珠光体等)。
这种涂层的显著特点是: ∃ 具有较长的耐腐蚀寿命, 用盐雾加速试验表明, 其防腐蚀寿命可达80年以上, 在30年使用期内无需维护; 30年以后, 仅需在电弧喷涂层上涂刷封闭涂料和面层, 无须重新拷铲和喷涂金属, 体系的底层经久有效。% 电弧喷层与金属基体具有优良的结合力(可达10 MPa以上) , 喷涂层以液固黏结、机械镶嵌和少量合金方式与基体金属相结合, 受到轻微的弯曲、冲击或碰撞也能确保涂层不脱落、不起皮、结合牢固、防腐长久有效, 这一点是其他表面防腐涂层难以达到的。&电弧喷涂锌、铝或锌铝合金涂层的防腐蚀原理为阴极保护中的牺牲阳极保护, 在腐蚀环境下, 即使防腐蚀涂层局部破损, 周边喷涂层仍具有保护钢铁基体的效果。
1. 2 锌铝伪合金涂层的电化学保护原理
为了利用牺牲阳极金属(如锌或铝等) 保护钢铁, 人们曾选用过多种涂层作为防腐蚀系统的底层,如富锌底漆、显微鳞片状富锌涂层、电镀锌、热浸镀锌、热浸镀锌铝合金、喷涂锌铝合金丝和喷涂锌铝伪合金等[ 3 ~ 7 ] 。用盐雾加速腐蚀试验的方法[ 8~ 12]筛选, 证明喷涂高含铝量的锌铝伪合金涂层的防腐蚀性能优于对比试验的其他涂层(富锌底漆、镀锌等)。当对比试样出现红棕色锈斑时, 喷涂高含铝量的锌铝伪合金涂层表现良好, 基本没有红棕色锈斑。覆盖锌、铝和锌铝伪合金涂层的阴极保护作用优于涂膜的原理图如图3所示[ 6] 。
1. 3 高含铝量锌铝伪合金涂层的制备
锌铝伪合金喷涂层主要采用电弧喷涂法获得。以两根同样直径的金属丝作为电弧的熔化极, 一根铝丝一根锌丝。电弧喷涂时, 以同样的送丝速度送出, 便会得到平均成分各占50% (体积)的伪合金涂层。
采用二次风进行熔丝喷涂的原理如图4所示,在喷嘴中心的一次风将熔融金属喷出的同时, 在锥形金属雾柱的外围施加二次风, 除了增加金属雾粒喷射到钢板表面的速度之外, 还可以加强雾粒表面的氧化。这样, 除了金属喷涂层的成分(平均成分)做到体积比为1: 1 (质量比为2. 7: 7. 3) 之外, 喷涂层后表面的氧化物还会大量增加。
1. 4 锌铝伪合金的组织结构特点
锌铝伪合金的组织结构主要是锌和铝两种金属的机械混合物, 还含有少量的锌铝合金。锌铝伪合金涂层的力学性能和化学性能兼有锌、铝两种涂的特点。因为两种材料的熔点相差不是很大, 可以进行这种组合。此外, 不同材料组合可以得到多种伪合金, 如锌铝镁伪合金, 铝镁伪合金等。锌铝伪合金的显微组织由纯锌相、纯铝相和一些锌铝合金相组成。在100~ 500倍左右的显微组织图中可以清楚地看到这些金属相的分布状态。因为电弧的温度很高, 两种纯金属丝呈熔融分散的状态喷向钢表面, 而钢的表面是常温, 高温金属急冷后呈纯铝相和纯锌相, 只有两种金属的接触介面附近才能通扩散形成固溶体或固溶体与纯铝、纯锌混合的合金。
从液态金属变成固态金属结晶体需具备两个条件, 一是有原子活动的能量(热状态), 二是有扩散的时间。两种纯金属喷出时热状态下接触的部分具备这两个条件, 因而就产生了少量锌铝合金。据文献介绍, 涂层中铝元素越多且分布较分散时, 有利于氧化铝的生成, 对钢铁起保护作用。图5 为钢铁基体和锌铝伪合金层, 可以鉴别出纯铝相、纯锌相、合金相和氧化物。
1. 5 锌铝伪合金涂层的性能
( 1)电化学性能 介于锌涂层和铝涂层之间近于锌涂层, 因此能对钢铁起很好的阴极保护作用。
( 2)力学性能 介于锌涂层和铝涂层之间近于铝涂层, 有较高的硬度和抗冲击性能。
1. 6 体积分数和质量分数
如果两根不同金属的丝, 其直径和进给速度相同, 将得到金属体积比为1∋1的伪合金喷涂层。如果两根丝的直径不同或送丝速度不同, 则可得到不同体积比的伪合金涂层。用两根成分相同的合金丝(二元或多元合金)喷出的涂层其成分与合金丝相同。但实践表明, 要制备含铝量较高的锌铝合金丝是非常困难的, 这一点从图6也可以看出。
有人指出[ 14] , 当锌铝伪合金涂层中铝含量为30% (质量分数)时, 会得到理想的防腐蚀性能。我国的锌铝伪合金喷涂层的含铝量已经接近这一目标。