论文总字数：20735字

摘 要

本文采用三种玻璃粉末密封P355NL1钢上的电弧喷涂铝涂层。 通过在质量分数3.5％的NaCl溶液（PH值为6.5）中的浸泡测试和电化学测量来研究密封后Al涂层的耐腐蚀性。通过扫描电子显微镜（SEM），X射线衍射（XRD），傅立叶变换红外光谱（FTIR）评估玻璃封孔层的形貌，相组成和化学结构。结果表明，电弧喷涂铝涂层表面的开孔完全被密封层覆盖，厚度约为10微米，玻璃粉可渗透涂层缺陷。在质量分数为3.5％的NaCl溶液（pH值为6.5）中进行浸泡试验后，三种玻璃粉末的密封比电弧喷涂铝涂层具有更好的耐腐蚀性。但三层玻璃粉末密封层的表面变得比较松散，特别是400℃和500℃玻璃粉末的密封层。根据XRD和FTIR分析，密封层中的K ，Na 和Ca² 可被NaCl溶液中的H 捕获。根据电化学腐蚀结果，与不密封的铝涂层相比，三种玻璃封孔都具有更好的阳极腐蚀电位和更低的阳极腐蚀电流密度，玻璃密封层可显着提高铝涂层的耐腐蚀性能。而相比之下，在680℃下的玻璃粉末的密封具有更好的耐腐蚀性和结构稳定性。

关键词：电弧喷涂铝涂层 玻璃粉末 封孔 耐腐蚀性能

Effect of glass sealings on the corrosion resistance of arc sprayed Al coating

Abstract

Three series of glass powders were employed to seal arc sprayed Al coatings on P355NL1 steel in this paper. The corrosion resistance of Al coating after sealing was investigated by immersion tests and the electrochemical measurements in 3.5wt.% NaCl solution (with a pH value of 6.5). The morphologies, phase compositions and chemical structure of the glass sealing layers were evaluated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction(XRD), fourier transform infrared spectrum(FTIR). The results show that the open pores on the surface of arc sprayed Al coatings are entirely covered by the sealing layers with a thickness of about 10 microns, and the glass powders can permeate the coating defects. After immersion tests in 3.5 wt.% NaCl solution (a pH value of 6.5), the sealings with three series of glass powders have better corrosion resistance than that of the arc sprayed Al coating. But the top surface of the sealing layers with three glass powders become relatively loose, especially for the sealing layers with 400℃ and 500℃ glass powders. According to the analyses of XRD and FTIR, K , Na , and Ca² in the sealing layers can be captured by H in NaCl solution. Compared with the unsealed Al coating, all three glass sealings have more positive corrosion potential and lower corrosion current density in anode according to the electrochemical corrosion results, and the corrosion resistance of Al coating can be all enhanced significantly by the glass sealing layers. By comparison, the sealing with 680℃ glass powder has better corrosion resistance and structure stability.

Key Words: Arc sprayed aluminum coating; Glass powders; Sealing; Corrosion resistance

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 课题研究目的和研究内容 1

1.1 课题研究的背景及意义 1

1.2 涂层孔隙的研究进展 1

1.3 课题研究内容及方法 4

第二章 实验设备及过程 5

2.1 实验内容 5

2.2 实验细节 5

2.2.1 电弧喷涂铝涂层工艺 5

2.2.2 腐蚀测试 8

2.2.3 分析 9

2.3 小结 10

第三章 表征结果与分析 11

3.1 SEM图像及分析 11

3.1.1 未密封前的铝涂层SEM图像 11

3.1.2 不同玻璃粉密封后的SEM图像 11

3.1.3 SEM图像分析 14

3.2 X射线衍射图谱及分析 15

3.3 密封前后的红外光谱比较及分析 16

3.4 密封前后的极化曲线和Tafel线性分析 18

3.5 经济性分析 19

3.4 小结 20

第四章 结论 21

参考文献 22

致谢 25

第一章 课题研究目的和研究内容

1.1 课题研究的背景及意义

为了增强各类金属基体在许多恶劣环境下的抗腐蚀性能，需对材料表面进行许多保护措施以延长材料的使用时长。近年来，由于热喷涂技术的成熟，在各类工程方面得到广泛的应用，特别是纯铝涂层或各种复合涂料已应用于合金基材，以形成阳极保护和相结合的隔离，对基底提供良好保护。各类金属基底会在铝涂层表面形成致密均匀的氧化膜，且成本低廉，耐腐蚀性好，机械性能高。由于电弧喷涂技术具有生产效率高、涂层性能优异、可大面积施工、可在野外现场施工作业，安全、经济等优点^[1]。

改革开放以来，伴随着电弧喷涂技术和设备的快速发展，拥有长效保护期的电弧喷涂涂层在各类研究中占据了主导位置，在工业生产中，电弧喷涂通常用于大面积喷涂，而火焰喷涂多用于局部修补。电弧喷涂铝合金涂层对大部分恶劣环境下工作的合金钢设备都能提供很好的保护。虽然电弧喷涂铝及铝合金涂层可以提供较好的保护，但其保护性能的好坏取决于涂层的耐腐蚀性。经研究发现，有许多微区缺陷存在于涂层表面。若涂层表面的缺陷没有贯穿整个涂层，腐蚀性物质无法直接触碰基体表面，则其不会直接与基体发生化学或电化学腐蚀，从而导致腐蚀；但是如果涂层表面有通孔存在，腐蚀介质就可以顺利的通过通孔，直接到达基体的表面，涂层和基体就会被不断腐蚀，腐蚀产物会不断积累，最终龟裂、脱落，从而失去保护功能。因此必须对涂层进行封孔处理，减少涂层表面的开孔数目，使涂层密封能力提高，复合涂层界面阻抗增大，从而提高耐蚀性^[2]。

1.2 涂层孔隙的研究进展

由于低合金钢合适的机械性能，低成本和良好的性能而广泛应用于船舶，桥梁，高铁和海上平台。然而，低合金钢在一些工业和海洋条件下容易被腐蚀，这也限制了它们的应用。一种有效的减少腐蚀的方法是在低合金钢的表面上制备保护涂层，例如金属涂层，油漆和添加抑制剂。在各种类型的保护涂层中，金属涂层已被广泛用于改善低合金钢的耐腐蚀性。为了延缓腐蚀，物理气相沉积（PVD），化学气相沉积（CVD），化学镀，热浸和热喷涂是最常用的方法。与其他涂层工艺相比，双丝电弧喷涂法制备防腐蚀涂料因其操作简单，成本低，沉积速率快，涂层材料不同而备受关注^[3]。然而，由于腐蚀介质从开孔中渗透，所以在电弧喷涂铝涂层的顶表面上形成小的开孔和液滴，这使得铝涂层产生局部腐蚀。特别是对于一些通孔，金属基材会直接与腐蚀性溶液接触，低合金金属会迅速腐[8]。因此，提高电弧喷涂铝涂层的耐腐蚀性是一个重要问题。为了提高耐腐蚀性，通常使用密封剂密封电弧喷涂铝涂层的表面孔隙。 我们知道，密封处理主要包括有机密封和无机密封。环氧树脂，溶胶-凝胶，酚树脂和聚甲基硅氧烷树脂通常用作有机密封剂，它们通常在涂料表面固化。而且，有机密封剂可以渗入层状涂层中的孔隙或裂缝。 因此，经过有机封孔处理后，电弧喷涂铝涂层的耐腐蚀性能大大提高。与有机密封相比，无机密封具有更好的机械强度，耐高温性和耐磨性，并得到广泛研究。无机密封剂主要包括原硅酸钠，锌的热扩散，磷酸铝，铈基密封剂和沸水。尽管已经研究了许多密封剂来密封电弧喷涂铝涂层，但是很少有研究用玻璃粉末密封电弧喷涂铝涂层。

请支付后下载全文，论文总字数：20735字