滲鋅和達克羅涂層在我國水環(huán)境中耐蝕性能研究

1、10裝備環(huán)境工程EQUIPMENTENVIRONMENTALENGINEERING第4卷第4期2007年08月滲鋅和達克羅涂層在我國水環(huán)境中耐蝕性能研究周學杰,張三平,鄭鵬華,楊昊,蕭以德(武漢材料保護研究所,武漢430030)摘要:,蝕性能。結果表明,達克羅耐蝕性較好,滲鋅涂層腐蝕嚴重,。關鍵詞:滲鋅;腐蝕中圖分類號:TG174.3文獻標識碼:A文章編號:1672-9242(2007)04-0010-04StudyofCorrosionResistanceofZincImpregnationandDacrometCoatingZHOUXue2jie,ZHANGSan2ping,ZHENGPe

2、ng2hua,YANGHao,XIAOYi2de(WuhanResearchInstituteofMaterialsProtection,Wuhan430030,China)Abstract:Corrosionresistanceofzincimpregnationanddacrometcoatingwasstudiedbyenvironmentalcorrosiontestandelectro2chemicalmeasurementtechniques.Theresultsshowedthatbothofthecoatingshaveseriouscorrosioninthemarineen

3、vironment;whileinfreshwaterandwaterofsalinelake,dacromethasexcellentcorrosionresistance,butzincimpregnationhasseriouscorrosion;andpassivationcanimprovethecorrosionresistanceofdacrometcoating.Keywords:dacoromet;zincimpregnation;waterenvironment;corrosion達克羅涂層是指用含有鋅片、鋁片、鉻酸酐、乙二醇等成分的糊狀處理液涂覆金屬基體,經高溫烘烤后,在

4、金屬基體表面形成一層有極佳耐蝕性的非裝飾涂膜。達克羅涂層是由多層金屬片迭加而成,由微小鋅(鋁)片及粘合鋅片的無機鉻合物組成,又由于鉻酸的鈍化作用,使達克羅涂層顯示出較好的耐蝕性。鋼鐵滲鋅處理能夠大幅度地提高鋼鐵材料的耐腐蝕性能。滲鋅處理所獲得的滲鋅層,亦稱為鋅/鐵合金,其電極電位低于鐵,但又高于鋅。它作為犧牲收稿日期:2007-06-01陽極防護,既可保護鐵,但又不像純鋅那樣犧牲得太快,所以具有更好的防腐效果。粉末滲鋅技術采用了原子滲透擴散原理,將滲鋅劑與鋼鐵制件置于滲鋅爐中加熱到一定的溫度,活性鋅原子會由表及里地擴散進入鋼鐵制件內部;同時也存在鐵原子由里向外擴散。這種反應擴散的結果,使得鋼鐵

5、制件表面形成一層鋅/鐵金屬間化合物,這就是滲鋅層。滲鋅涂層和達克羅涂層,由于鋅的陰極保護作用,均具有較好的耐腐蝕性能,劉建國對達克羅涂層在氯化鈉介質中的耐蝕機理進行了研究1;李海洪基金項目:國家自然科學基金(5989914222,50499330);國家科技基礎條件平臺建設項目(2005DKA104002CT23)作者簡介:周學杰(1965-),男,湖北武漢人,高級工程師,碩士,主要從事材料環(huán)境腐蝕與防護研究。第4卷第4期周學杰等:滲鋅和達克羅涂層在我國水環(huán)境中耐蝕性能研究11等采用電化學方法和中性鹽霧試驗,研究了粉末滲鋅和鋅鉻涂層在海洋環(huán)境中的耐蝕性能2。它們2試驗結果與討論2.1實際環(huán)境試

6、驗經實際環(huán)境腐蝕試驗后,涂層螺栓的腐蝕外觀如圖1-6所示。在實際水環(huán)境中的耐蝕性未見報道,為此對這2種涂層在武漢長江淡水、青島海水環(huán)境和青海格爾木鹽湖水中進行實際環(huán)境腐蝕試驗,同時在實驗室進行電化學測試,評價他們的耐蝕性能。1試驗方法試驗材料為滲鋅螺栓、處理的達克羅螺栓,coating種類m涂層厚度/滲鋅涂層10達克羅涂層810加封閉達克羅涂層810實際環(huán)境試驗時,將螺栓安裝在聚氯乙烯板上,在國家水環(huán)境試驗站武漢長江淡水站全浸區(qū),青島試驗站全浸、潮差和飛濺區(qū),青海格爾木鹽湖全浸區(qū)進行試驗。試驗按GB5776金屬材料在表面海水中常規(guī)暴露腐蝕試驗方法和GB6384船舶和海洋工程用金屬材料在表面海水

7、中常規(guī)暴露腐蝕試驗方法進行,暴露地點的水環(huán)境見表2。表2試驗站的環(huán)境因素Table2Environmentalfactorsofwaterinteststations武漢流速/(ms-1)溶解氧/(mgL-1)pH值0.400.910.37.541.85×10-3青島0.17.98.232格爾木02.567.040.90含鹽量/%電化學試驗采用傳統(tǒng)的三電極體系,飽和甘汞電極為參比電極,鉑電極為輔助電極,加涂層的螺栓試樣為工作電極,用絕緣涂層封樣,工作電極試樣面積1cm;測試儀器為LK2000電化學測試系統(tǒng)。Rp測試采用線性極化,掃描速度為0.4mV/s;2極化曲線測試采用動電位極化,

8、掃描速度為1mV/s,分別在淡水、氯化鈉(質量分數為3.5%)和格爾木鹽湖水中進行測試,所有實驗均在室溫進行,溶液未經除氧處理。1)滲鋅涂層螺栓。經1年實際環(huán)境試驗,在武漢淡水環(huán)境,螺栓表面還有較多滲鋅涂層,但局部有疏松紅銹,說明基材已開始腐蝕;在青島海洋環(huán)境,12裝備環(huán)境工程2007年08月滲鋅涂層已完全腐蝕,螺栓表面布滿紅銹;在實驗室的鹽湖水介質中進行浸泡試驗,實驗過程中滲鋅表面不斷有氣泡冒出,1月后滲鋅涂層基本腐蝕完全,但基體鐵未見明顯腐蝕。結果說明,滲鋅涂層在淡水環(huán)境中有1年以上耐蝕壽命,而在海洋環(huán)境和鹽湖水環(huán)境中耐蝕壽命不到1年。在鹽湖水中,鋅腐蝕較快,而螺栓基體鐵未見明顯腐蝕。分析

9、其原因,可能是由于鹽湖水中溶解氧少,基體鐵腐蝕輕微,陽極反應為鋅腐蝕,陰極反應為氫去極化,產生氫氣,其結果與噴鋅涂層在鹽湖水介質中腐蝕試驗一樣3有較多達克羅涂層,在全浸區(qū)表面較多紅銹,只有少量達克羅涂層,2年試驗后,加封閉的達克羅涂層腐蝕嚴重,表面均已布滿紅銹;在鹽湖水介質中經8個月試驗,表面局部露出鐵基體,但基體鐵未見明顯腐蝕,而在空氣中曝露后,很快產生紅銹,加封閉處理的達克羅涂層耐蝕性好于未封閉的,在實驗室進行浸泡試驗,4年達克羅涂層未見明顯變化。結果說明,達克羅涂層,在淡水環(huán)境中有1年以上的耐蝕壽命,4年試驗后涂層仍具有一定保護性,加封閉的達克羅涂層優(yōu)于未封閉的;在海洋環(huán)境中,除加封閉的

10、達克羅涂層在全浸和潮差區(qū)經1年腐蝕試驗仍有保護性能外,其余試樣涂層均已失去保護作用,2年試驗后加封閉的涂層也失去保護性能;在鹽湖水環(huán)境中,經4年試驗后,還有較多達克羅涂層,具有明顯的保護作用,加封閉的達克羅涂層優(yōu)于未加封閉的。2)達克羅涂層螺栓。在武漢淡水環(huán)境,1年試驗后,表面無明顯變化,經4年試驗,未封閉的涂層表面只剩少量涂層,有較多紅銹,加封閉處理的涂層螺栓,表面有較多的涂層,少量紅銹;在青島海洋環(huán)境1年試驗后,未封閉的達克羅螺栓在全浸、潮差和飛濺區(qū)腐蝕嚴重,表面均布滿紅銹;加封閉的達克羅螺栓在飛濺區(qū)腐蝕嚴重,達克涂層已完全腐蝕,表面布滿厚厚的深褐色紅銹;在潮差區(qū)腐蝕輕微,表面仍2.2電化

11、學試驗采用線性極化方法可以得到體系的極化電阻,用極化曲線外推法可以得到體系的腐蝕電流密度,第4卷第4期周學杰等:滲鋅和達克羅涂層在我國水環(huán)境中耐蝕性能研究13由Rp和icorr可以比較腐蝕速度大小,電化學測試結果見表3。表3電化學試驗結果Table3Theresultsofelectrochemistralexperiment淡水Ec/(V,sce)氯化鈉(質量分數為3.5%)-1.016鹽湖水-1.079-0.892)1.07×102.69×10-0.93)41.784滲鋅Rp/(cm-21.65×1024×1034.44×105.7.082

12、Acmicorr/(-2-3-3Ec/(V,sce)-1.4.67×103達克羅Rp/(cm-2-21.40×106.06×10AIc/(-5-4-2/(sce)-.701)3.96×102.6×10-0.7596.42×101.5×10-0.6981.3×105.5×10達克羅/(cm-2-2AcmIc/(碳鋼-5-4-5Ec/(V,sce)-0.632-0.653-0.532由結果可知,滲鋅和達克羅涂層在3種水環(huán)境中的腐蝕電位均小于碳鋼的腐蝕電位,說明它們對碳鋼均有陰極保護作用。滲鋅涂層的Icorr在

13、鹽湖水中最大,在淡水中最小,而Rp正好相反,說明在鹽湖水中腐蝕嚴重,在淡水中腐蝕小些,結果與實際環(huán)境試驗一致。達克羅涂層和加封閉的達克羅涂層,Icorr在氯化鈉介質中最大,在淡水中最小,Rp在淡水中最大,在氯化鈉介質中最小,說明達克羅涂層耐淡水性能優(yōu)于氯化鈉介質,加封閉處理的達克羅涂層耐蝕性優(yōu)于未封閉的達克羅涂層。另外達克羅涂層的Icorr在3種水環(huán)境中均小于滲鋅涂層,而Rp大于滲4)電化學測試結果與實際環(huán)境試驗結果一致,說明可用電化學方法快速評價它們的耐蝕性能優(yōu)劣和在不同介質中的腐蝕性。鋅涂層,說明達克羅涂層耐蝕性優(yōu)于滲鋅涂層,結果與實際環(huán)境試驗結果一致。3結語1)在水環(huán)境中,滲鋅和達克羅涂層對基材碳參考文獻:1劉建國.3.5%氯化鈉中達克羅涂層的耐蝕機理C/2004年腐蝕電化學及測試方法學術交流會論文集,2004:252-257.2李海洪,趙永韜.海洋環(huán)境中滲鋅層和鋅鉻涂層的耐鋼具有明顯陰極保護性能。2)在水環(huán)境中,耐蝕性由大到小順