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热浸镀钢材在海洋环境中腐蚀行为的对比研究

作　者: 邢少华
导　师: 张胜涛
学　校: 重庆大学
专　业: 化学工程
关键词: 热浸镀层干湿循环交替 EIS 飞溅区潮差区全浸区腐蚀
分类号: TG172.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

锌、铝由于其低廉的价格及良好的耐蚀性、牺牲阳极保护性能而作为镀层(热浸镀、热喷涂等)对钢基体实施保护应用到汽车、建筑、桥梁等行业。但是,目前有关镀层耐大气腐性能的研究仍以常规的实验手段为主,主要是是现场挂片。而有关镀层在海水不同区带(飞溅区、潮差区和全浸区)的腐蚀行为、腐蚀机理研究开展的很少,缺少镀层在海水的基础腐蚀数据。本文通过干湿交替循环交流阻抗法模拟研究镀层在海洋大气区的腐蚀机理以及不同干期时间对镀层腐蚀的影响;通过实海挂片、电化学交流阻抗技术并结合其它研究手段研究热浸镀层在飞溅区、潮差区和全浸区的腐蚀行为、腐蚀机理、进行热浸镀层在海水不同区带的腐蚀机制对比,得到的实验结果如下:由于腐蚀产物在镀层表面的沉积,热浸镀锌镀层(GI)、Zn-5%Al-0.03%RE镀层(GF)、Zn-55%Al-1.6%Si镀层(GL)的k值逐渐减小,最后,三种镀层的k值分别稳定在4.00mV、1.55mV和2.47 mV。GI、GF、GL镀层的腐蚀速度随着腐蚀的进行而逐渐减小,GL的耐蚀性最好,GF次之,GI最差,但在后期GF、GL镀层的局部腐蚀较GI镀层要严重。改变干湿循环的实验参数发现,干期时间越长,三种镀层的平均腐蚀速度越小,同时局部腐蚀也越严重。热浸镀锌等三种镀层在海水三个区带中的腐蚀暴露实验表明:GI镀层的腐蚀速度最大,GF镀层次之,GL镀层最小,但在海水中容易发生局部腐蚀。在海水腐蚀的三个区带,由于镀层表面氧气含量的差别,全浸区腐蚀速度最快,潮差区次之,飞溅区最慢,且全浸区的腐蚀速度较潮差区、飞溅区要快很多,而潮差区、飞溅区的腐蚀速度基本相当。镀层腐蚀形貌的显微结构分析和交流阻抗研究进一步证实了:锌铝合金镀层表现出最佳的耐蚀性能,但亦发生了严重的局部腐蚀。热浸镀锌镀层在全浸区、潮差区和飞溅区出现基体腐蚀的时间为3个月、6个月和12个月,锌铝合金在全浸区腐蚀12个月后亦发生基体腐蚀。本文通过对干湿交替交流阻抗法得到的实验结果分析知,镀层在干湿条件下的腐蚀主要受盐浓缩效应和氧气扩散速度的影响,而液膜厚度和腐蚀产物对对镀层腐蚀的影响都是通过对氧气扩散速度的影响来影响镀层的腐蚀速度。GI镀层在每个循环周期内的腐蚀可分为三个阶段,GF、GL可分为两个阶段。本文从热浸镀层的结构和海水环境的腐蚀特性出发,提出了热机镀层在海水飞溅区、潮差区“全面腐蚀期和基体腐蚀期、孔蚀期即全面腐蚀抑制期和基体腐蚀期”三阶段海水腐蚀机制;全浸区的“全面腐蚀期、全面腐蚀抑制期、孔蚀期和基体腐蚀期”四阶段海水腐蚀机制,并进一步揭示了镀层的组织结构与其海水腐蚀行为之间的相关性。热浸镀锌镀层在海水中的腐蚀速度最大,耐海水性质最差;热浸镀锌铝合金由于良好的耐全面腐蚀性能,从而表现出优异的耐海水腐蚀性能,其使用寿命为厚度相同的热浸镀锌镀层的2～6倍,但热浸镀锌铝合金孔蚀敏感性较高,易发生局部腐蚀,还有待于进一步研究。

全文目录

中文摘要  5-7
英文摘要  7-12
1 绪论  12-34
  1.1 海水腐蚀的特点及控制措施  13-18
    1.1.1 海水腐蚀的特点及主要影响因素  13-16
    1.1.2 海水腐蚀的防护措施  16-18
  1.2 大气腐蚀  18-21
    1.2.1 大气腐蚀简介  18-19
    1.2.2 大气腐蚀的影响因素  19-20
    1.2.3 大气腐蚀的研究手段  20-21
  1.3 交流阻抗原理简介  21-22
  1.4 电化学界面模型  22-28
  1.5 热浸镀锌、锌铝合金钢  28-32
    1.5.1 热浸镀锌镀层的耐蚀性  29-30
    1.5.2 热浸镀锌铝合金镀层的耐蚀性  30-32
  1.6 目前研究存在问题与不足  32
  1.7 研究目的、意义及内容  32-34
2 镀层大气腐蚀模拟研究  34-74
  2.1 引言  34-35
  2.2 干湿交替循环实验  35-37
    2.2.1 电极准备  35-36
    2.2.2 干湿交替实验设计  36-37
    2.2.3 交流阻抗模拟镀层大气腐蚀  37
  2.3 干湿交替循环实验结果与讨论  37-63
    2.3.1 干湿交变条件下的腐蚀模拟研究  37-38
    2.3.2 Stern-Geary 公式斜率研究  38-39
    2.3.3 湿期时间对热浸镀层腐蚀行为的影响  39-61
    2.3.4 干湿交替条件腐蚀后热浸镀层表面分析  61-62
    2.3.5 热浸镀层干湿循环交替条件下的腐蚀机理  62-63
  2.4 热浸镀钢板大气腐蚀的电化学阻抗研究  63-71
    2.4.1 实验  63-64
    2.4.2 Zn-5%Al-0.03RE％镀层钢板阻抗数据拟合、分析  64-68
    2.4.3 Zn-55%Al-1.6Si％镀层钢板阻抗数据拟合、分析  68-71
  2.5 小结  71-74
3 镀层海水不同区带腐蚀行为机理研究  74-124
  3.1 引言  74
  3.2 实验准备  74-78
    3.2.1 青岛海域海水性质  74-75
    3.2.2 实海挂片  75-77
    3.2.3 热浸镀锌、锌铝合金镀层的海水腐蚀形貌显微分析  77
    3.2.4 电化学阻抗研究  77-78
  3.3 热浸镀锌在海洋环境中的腐蚀行为研究  78-91
    3.3.1 热浸镀锌在海洋环境中腐蚀原始形貌  78-79
    3.3.2 热浸镀锌腐蚀失重量  79-80
    3.3.3 热浸镀锌钢板的海水腐蚀形貌显微分析  80-88
    3.3.4 热浸镀锌镀层在海洋环境中腐蚀行为的电化学阻抗研究  88-91
  3.4 Zn-5%Al-0.03%RE 镀层钢板在海洋环境中的腐蚀行为研  91-104
    3.4.1 Zn-5%Al-0.03%RE 镀层钢板在海洋环境中腐蚀原始形  91-93
    3.4.2 Zn-5%Al-0.03%RE 镀层钢板腐蚀失重  93-94
    3.4.3 Zn-5%Al-0.03%RE 镀层钢板的海水腐蚀形貌显微分  94-101
    3.4.4 Zn-5%Al-0.03%RE 镀层腐蚀的电化学阻抗研  101-104
  3.5 Zn-55%Al-1.6%Si 镀层钢板在海洋环境中的腐蚀行为研  104-116
    3.5.1 Zn-5%Al-1.6% Si 镀层钢板在海洋环境中腐蚀原始形  104-105
    3.5.2 Zn-55%Al-1.6%Si 镀层钢板腐蚀失重  105-107
    3.5.3 Zn-55%Al-1.6%Si 镀层钢板的海水腐蚀形貌显微分  107-114
    3.5.4 Zn-55%Al-1.6%Si 镀层腐蚀的电化学阻抗研  114-116
  3.6 GI、GF、GL 镀层钢板在海洋环境中的腐蚀行为对比研究  116-117
  3.7 热浸镀钢板在海洋环境中腐蚀机理分析  117-121
  3.8 小结  121-124
4 总结论  124-128
  4.1 本论文的主要结论  124-125
    4.1.1 镀层大气腐蚀行为、机理  124-125
    4.1.2 镀层海水不同区带腐蚀行为、腐蚀速度、腐蚀机理  125
  4.2 本论文的创新点  125-126
  4.3 对后续工作的建议  126-128
致谢  128-130
参考文献  130-136
附录  136-137

热浸镀钢材在海洋环境中腐蚀行为的对比研究

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