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华中科技大学 博士学位论文 钢材热浸镀55%Al-Zn合金工艺及其性能的研究 姓名：李华飞 申请学位级别：博士 专业：材料学 指导教师：郑家燊;俞敦义 2001.1.1 华中科技大学博士学位论文 摘 要 f热浸镀是提高钢铁耐蚀性能的有效途径之一。55％A1．zn镀层是～种新的防 、 护镀层，它兼有镀铝层和镀锌层的优点，在国外已得到大量生产和广泛使用，国 ， 内对此镀层的研究刚起步，只有个别厂家采用国外专利技术生产该镀层钢管。 本文在分析比较熔剂法和钝化法热镀A卜zn合金工艺的基础上，采用钝化法 ‘ 热镀55％A卜zn新技术，通过正交实验研制出了一种合适的PS型钝化剂、最佳钝化 ： 处理及热浸新工艺条件。／结果表明：采用这种新技术获得的55％A1．zn镀层表面 ： 连续、平滑、光亮，无漏镀、虚镀等缺陷，镀层厚度在40～50岬之间，镀层质 量和厚度符合zBJ36011．89标准要求。同时还研究了除油方法、酸洗方法、预热、 提升速度和冷却方式对镀层质量和厚度的影响。_ 利用扫描电镜、电子探针等手段观察分析了用钝化法得到的55％A1．zn镀层 的表面、断面组织及各个相的化学成分，并用x射线衍射测定了中间化合物层的 相结构。结果表明：55％Al—zn镀层由A1．zn合金层和中间化合物层组成，A1．zn ． 台金层由枝晶富铝相和枝晶间富锌相组成；中间化合物层又可细分为两层，它主 要山金属问化合物构成。、} 首次分析了钝化法热镀55％A卜Zn时中间化合物层的生长动力学过程，得出中 下中间化合物层厚度x与热浸时间t的关系式为：1．323爿2+O．013x3=100f。 本工作采用静态失重法、极化曲线法、交流阻抗法等方法，首次研究了 55％A卜zn镀层钢板在硫化氢盐水中的腐蚀规律及其腐蚀机理，并比较了55％Al～zn 镀层钢板、镀zn钢和碳钢在硫化氢盐水中的耐蚀性能。(结果表明：55％A1．zn镀 层在硫化氢盐水中具有很好的耐蚀性能，其耐蚀性能是镀zn钢的2～3倍，是碳 氢抽水中的腐蚀过程和腐蚀形态与镀层组织结构、硫化氢浓度和时问有关； ’ 55％Al—zn镀层经后钝化处理，其耐蚀性能明显提高。55％A】-zn镀层在硫化氢盐 水中的腐蚀属于氢去极化腐蚀，它在自然腐蚀电位下的交流阻抗谱图均为单一容 ÷ 抗弧。、 本文首次根据55％AI-zn镀层的中间化合物层化学成分熔炼得到了中间相合 会，并探讨了中间相合金在硫化氢盐水中的耐蚀性能及其耐腐蚀机理。试验发现： · 至少提高l倍以上。当55％Al-zn镀层受到腐蚀时，枝晶间富锌相由于腐蚀电位较 负(约为-1040～1020mV)首先被腐蚀，其腐蚀特性类似于纯锌镀层，富锌相相对 于钢基体和镀层的其它组分为阳极，因而具有牺牲性阳极电化学防护作用。伴之 产生的腐蚀产物被富铝相的网络结构所滞留，填充在枝晶间的网隙处，并逐步在 镀层表面形成一层具有阻挡作用的产物膜起到抑制腐蚀的作用。随着富锌相的逐 华中科技大学博士学位论文 渐被消耗，腐蚀行为转向为富铝相的腐蚀，此时的腐蚀电位较前期有较大的升高， 接近于纯铝镀层在该体系中的腐蚀电位(约为．750～730mV)。当富铝相也被逐渐 腐蚀掉后，腐蚀行为转向为中间化合物层的腐蚀。正是由于55％Al-zn镀层的这 种独特的腐蚀机制，因此其耐蚀性比相同厚度的传统zn镀层有很大的提高，这正 I 是镀锌层所不如的。) - 研究了55％A1．zn镀层钢板的抗氧化性能和拉伸性能，结