韓國(guó)開發(fā)新型合金涂層以提高鋼鐵耐腐蝕性能

近期，韓國(guó)的研究人員開發(fā)出一種新型合金涂層，通過在表面處理中增加一個(gè)簡(jiǎn)單的額外步驟，就可以顯著提高鋼鐵的耐腐蝕能力。

鋼材通常會(huì)被涂上其他金屬涂料以提高其耐腐蝕性能，但含鹽的海洋環(huán)境帶來了額外的挑戰(zhàn)。鋁是一種常見的防腐蝕涂層材料，但它本身往往會(huì)與海水中的氯離子發(fā)生反應(yīng)，容易生銹。

因此，韓國(guó)海事海洋大學(xué)(KMOU)的工程師開發(fā)了一種由鋁、鎂和硅(Al-Mg-Si)組成的新型合金涂層。該團(tuán)隊(duì)從鍍鋁鋼開始，也就是在鋁和硅的浴液中熱浸的鋼，對(duì)于缺少的成分“鎂”不能通過這種方法來實(shí)現(xiàn)，所以該團(tuán)隊(duì)使用物理氣相沉積法為鋼進(jìn)行涂層。最后，涂層被暴露在375 ℃的高溫下，持續(xù)不同的時(shí)間。

然后，研究小組通過對(duì)新涂層進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的鹽霧試驗(yàn)來測(cè)試其耐腐蝕性能。他們比較了被加熱0 min,5 min和30 min的新型合金試樣與普通的鍍鋁鋼板、鍍鋅鋼板試樣。果然，新涂層的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于其他材料。

鍍鋁和鍍鋅鋼板在800 h的鹽霧環(huán)境暴露后，出現(xiàn)了明顯的銹蝕。未經(jīng)過熱處理的新型合金表現(xiàn)較好，但在 1 600 h后也出現(xiàn)了明顯的腐蝕。經(jīng)過30 min熱處理的新型合金在2 000 h之前顯示出很少的銹蝕，在那之后銹蝕迅速增加。但表現(xiàn)尤為突出的是被加熱5 min的新型合金，即使在2 400 h后測(cè)試結(jié)束，也很少發(fā)生腐蝕。

經(jīng)過仔細(xì)分析，研究小組確定了該涂層的耐腐蝕特性的機(jī)理。即在材料表面形成了兩層“屏障”，靠近表面的大部分是鋁層，而更深層的則是由鋁、鎂和硅組成的合金層。這個(gè)內(nèi)層產(chǎn)生了一種較好的“屏蔽”效應(yīng)，保護(hù)鋼鐵更長(zhǎng)時(shí)間不受腐蝕。對(duì)試樣進(jìn)行的最初加熱就是通過允許鎂遷移到材料的更深處來幫助這個(gè)過程的形成。

值得注意的是，鹽霧試驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)世界中的材料的腐蝕速率沒有直接關(guān)系，也無法考慮到所有的環(huán)境因素，如濕潤(rùn)和干燥周期以及除普通鹽水外的其他腐蝕性介質(zhì)等。但這些試驗(yàn)結(jié)果確實(shí)表明，新的合金涂層具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

這項(xiàng)研究已發(fā)表在CorrosionScience雜志上。

(摘編自中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng))