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沉浸辊耐锌铝腐蚀涂层的耐蚀性能研究

【摘要】:目前世界上普遍采用热镀锌、铝来提高钢铁制品的使用寿命,但此项工艺对所使用的设备要求非常苛刻。这是由于熔融的锌、铝会对钢铁沉浸辊、液态金属承装槽等钢铁制品造成腐蚀,进而导致其失效。因此,沉没辊需要经常更换及维修,这不仅降低了生产效率也提高了生产成本。工业上有使用耐蚀性较强的金属来制作沉没辊,但整体费用较高。采用基体表面覆盖防护涂层的方法,可以有效提高生产效率和控制成本。实验选用Al2O3-17%TiO2、ZrO2-8%Y2O3、NiCr-Cr3C2和Mo四种粉末,研究喷涂后的涂层对Zn-55wt%Al熔融金属液的耐腐蚀性。粘结层金属NiCrAlY采用超音速火焰喷涂方法沉积到碳钢试件上,随后上述四种材料采用等离子喷涂方法喷涂其上,制备出涂层。将试件放入570℃熔融锌铝液中,观察腐蚀过程。采用扫描电子显微镜对腐蚀前后的试件进行组织观察,利用能谱分析锌铝液体渗入涂层程度,使用Image-J图像处理软件计算涂层的孔隙率,使用X射线衍射仪检测涂层中新生成相并研究涂层失效机理。结果显示,涂层与基体结合较好,仅Al2O3-17%TiO2涂层略差。ZrO2-8%Y2O3涂层的孔隙率最大,约为15.2%,Al2O3-17%TiO2、NiCr-Cr3C2和Mo涂层的孔隙率分别为5.3%,9.8%和1.8%。在570℃熔融Zn-55wt%Al的环境下,ZrO2-8%Y2O3涂层的耐腐蚀时间最长为12天,最终因热震影响产生裂纹而失效。Mo涂层耐蚀时间其次,为10天,因氧化生成MoO3而失效。Al2O3-17%TiO2涂层耐蚀时间为9天,因产生裂纹最终失效。由于Ni在熔融金属液中与Zn、Al发生反应,NiCr-Cr3C2涂层耐蚀时间仅为6天。经过腐蚀试验可以发现,NiCr-Cr3C2涂层和Mo涂层不适合作为保护涂层。Al2O3-17%TiO2和ZrO2-8%Y2O3涂层的最长腐蚀时间都在10天左右,可以作为沉没辊上的耐锌、铝腐蚀涂层使用。

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