热浸镀锌涂层形貌对有机涂层的附着力取决于锌浴Pb内容和Postgalvanising冷却方法

文摘

热浸镀锌涂料使用单独或与有机涂层(双系统)构成一个有效的防腐保护。涂层之间的附着力和锌底物起着至关重要的作用在双工系统的耐久性。激励过程的条件和合金添加剂加入锌浴影响机械和保护特性以及厚度、锌涂层的结构和表面形态。锌涂料的表面形态的影响,研究了有机涂层的附着力。测试在进行锌涂料生产与不同铅浴后内容和采用不同的冷却方法激励过程。指出,一个在水中快速冷却产生锌涂料具有精密结构,更适合油漆应用程序比风冷的,亮晶晶的小东西。

1。介绍

锌的能力来有效地防止钢材腐蚀已经知道200多年,使锌涂料广泛欣赏和使用世界各地1- - - - - -4]。除了锌、锌浴也包含合金添加剂影响生产涂料的性质。根据浴类型和温度、激励过程的持续时间,postgalvanising冷却方法,钢的类型,和表面处理激励之前,锌涂层的厚度不同,化学成分、相组成、形态、晶体结构的表面,外观,机械和腐蚀性能等。3- - - - - -19]。

一个添加合金元素影响锌涂料的形态在很多不同的方式。改变分享特定的添加剂的锌浴的晶体取向影响锌涂层,,反过来,导致差异的属性涂料(20.- - - - - -27]。锌涂层的防腐性能影响的合金添加剂,如合金添加剂含量之间的相关性和镀锌层表面的纹理以及其树突的形状。

铅、锡、铋锌浴中抑制锌成核,导致形成不同大小的闪烁发光。这些金属锌降低液体的表面张力,增加晶体生长的速度,形成更大的颗粒(20.,28,29日]。闪烁发光的出现密切相关锌晶体的取向和涂层的合金元素的分布。铅和铋在涂层不均匀分散,形成降雨雪在外部层。

如果添加到浴铅,锌镀层的晶体取向变化时获得的涂层相比,锌是唯一的金属浴。降低铅的底面(00.2)面向微晶,同时增加的份额面向高角度锥体飞机(20.1)22,23]。涂料与许多面向(00.2)和(20.1)的微晶更耐腐蚀涂料很少有面向(00.2)和(20.1)的微晶。此外,随着浴中的铅含量增加,闪烁发光的大小。腐蚀试验结果表明,分享特定成分的锌的晶体取向的组成系统,从而改变的影响下的含铅量锌浴,导致超过两个扩展所需的时间比镀锌钢板表面的腐蚀。

增加铅原子的数量在浴缸里导致基底晶体平面倾斜(29日),从而导致各种锌表面涂层类型。锌晶体的空间分布是影响闪烁发光的纹理,即。,大小,形状,和外观的元素。特定的树突亮晶晶的小东西可以平滑和光泽与粗糙(几种)或结构类似一个鸟的羽毛。

方法和冷却速率也树突的形成,重视的是过程中外部层,形成于iron-zinc系统的扩散过程,巩固了(19,21,27,30.]。

晶体核形成冷却过程中显示一个随机的空间定位和发展中的枝晶的略过冷的表面。在衬底的地方不是覆盖着平坦的树枝状晶体,表面束缚热空气流是允许的,在这些领域增加冷却速率。横向锌晶体的结晶随后发生。晶体的增长会持续到镀锌产品是放置在一个冷却介质。结构从而形成假设的如花似玉的锌闪烁发光。特权的增长方向的主要树突分支对应的结晶方向< 1100 >锌晶体。当锌核的基底平面的平面平行于衬底,其所有六< 1100 >方向平行于表面,和一个平面六角树突形成60⁰分支机构之间的角度。面向锌核通常是这样β比0基底平面的角度是不同的⁰和90年⁰(29日- - - - - -31日]。

闪烁发光的大小与postdipping大大减少冷却速率(19,27,31日- - - - - -35]。更高的冷却速率增加固化锌晶体的成核密度和亮片的尺寸变得越来越小。

空气冷却缓慢锌涂料低硅钢导致重建Fe-Zn外层为一层的金属间化合物阶段。外薄层就变成了比在水中快速冷却。在这种情况下,一个外层的存在使涂层明亮和闪亮的外观。对于Sandelin和高硅钢,外η就可以完全转化为金属间化合物层Fe-Zn执行阶段如果冷却慢慢在空气中。在这种情况下,涂层成为灰色,粗糙,粗糙的(10]。

为了获得持久的双涂层,有必要实现良好的附着力的有机涂层锌涂层。本研究的主要目的是评估了锌涂层的表面形态影响涂漆的附着力取决于锌浴的含铅量,galvanisation方法利用以及冷却速率。实验的目的是定义锌浴成分,这样涂料可以获得不同的晶体学取向关系。达成这一目标通过引入不同量的合金添加剂浴缸和应用各种涂层冷却方法把样品从浴后,即、冷却的水和空气。

2。实验

2.1。样品

包含0.013% wt S235JR合金钢。Si(典型建筑钢)是用于测试。样品测量100 x 70毫米被削减从1毫米厚钢板和热浸镀锌在实验室设置。前实际敷金属过程中,样品的表面脱脂,在水中清洗,蚀刻在盐酸,然后再冲洗,提交给通量治疗,和干。样本之后,沉浸在锌浴不同Pb(表的内容1)。限制涂料基于PVC(聚氯乙烯)共聚物和丙烯酸树脂含有磷酸锌和云母氧化铁作为外部层双系统。油漆涂料应用刷到新鲜刺激和脱脂钢板后48小时内激励。油漆涂层厚度相似的锌涂料(表2)。在测试之前,所有涂料都是条件2周温度21°C±1°C,湿度40%±5%。

2.2。测试方法

样品的表面形态与日立s - 3400 n检查扫描电子显微镜(SEM)和二次电子(SE)和背散射电子探测器检测(疯牛病)。的化学成分进行了热NORAN能量色散x射线谱仪(EDS),系统六个微量分析系统。进行了测试在低真空30 Pa和加速电压15千伏。

晶体取向的镀锌和风冷样本与各种Pb含量是评估通过一个奥林巴斯SZX9与偏振光立体显微镜。这使得有可能揭示了不同晶向的镀锌板表面特定区域。

测试的保护特性的双系统和改变有机coating-zinc涂层附着力腐蚀影响因素的影响下,一个盐雾试验根据EN ISO 9227标准的应用。涂层退化评估根据EN ISO 4628标准,考虑到数量和缺陷的大小。执行的测试是在一个类型B1 Braive盐雾室。

有机涂层的附着力被扯下测量方法根据EN ISO 4624标准之前,期间和之后的盐雾测试。测试进行了使用一个假定,Defelsko液压设备。5的每种类型的准备测试样品。

3所示。结果与讨论

3.1。锌涂层微观结构

宏观测试显示,发达的闪烁发光的存在是一种特别的气冷式锌涂层表面产生凝固浴,是表现的锌和铅(图1)。

气冷式锌涂料生产浴含有0.4% Pb冰铜和光滑,和他们闪烁发光结构非常明显。锌晶体沉淀边界是清晰可见,尽管平坦,有很深的划痕和裂纹的表面。闪烁发光的区域不同的取向和外观可见:feather-shaped,叶面光滑,压痕,条纹10,11]。

气冷式锌涂料生产的铅浴与0.8%和1.2%有相似的外观。他们是平滑、有光泽非常独特的华丽的结构;然而,降水边界定义良好的深处形成和样品的表面上的划痕。在这种情况下,地区不同取向和外观的亮晶晶的小东西是可见的。

由于在水中快速冷却,形成表面光滑,没有一个定义良好的闪烁发光。自发扩散的过程发生后,样本从浴缸被突然打断了将样品在水里。这导致停止闪烁发光的树突的生长,由于其结构开始像薄蕨类植物的叶子(图2)。

3.2。锌涂层形貌

所有的样品的表面,在水和空气中,这两个冷却了大量微裂隙不同形态(数字3和4)。沉淀的大多是球状和定向排列与现有的微裂隙。BSE图像清楚显示,这些沉淀物的平均原子序数远远大于矩阵就是明证的他们对黑暗的亮度矩阵。化学成分考试通过轮胎式龙门吊的沉淀进行显微分析(使用与EDS能谱仪)表明,沉淀只包含Pb(图5);锌的存在在轮胎式龙门吊microanalyses表明辐射激发区域的大小大于沉淀。

检查表面的测试结果在水和空气中冷却后明确指出几个特征差异。锌涂层的表面冷却在水中沉淀在锌矩阵,分布在整个表面均匀,无论浴(图中的铅浓度3)。沉淀的形态没有改变在每种情况下球形。然而,它们的大小是不同的。浴中的铅浓度降低,沉淀成了小直径从ca。1μ示例指定为m 1.2 Pb /水低于0.5μ0.4米的Pb /水样本。

锌矩阵中的铅沉淀分配不均匀表面的气冷式锌涂料。他们也倾向于被安排在一个有组织的方式在一个区域(图4)。沉淀是安排在链微裂隙平行,因此定义他们的特权在微裂隙方向到广袤的区域。的复合涂层的表面在这些领域几乎是相同的,说明了数据6和7根据样品生产浴最高和最低Pb内容。之间可以画一个清晰的边界地区铅沉淀的不同安排。之间的分离边界地区拥有一个不同的方向显示Pb不足;没有沉淀的直接邻近边界(图4 (b))。

铅沉淀形成后在空气中冷却彼此之间不同的大小(图8)。两个大相径庭沉淀大小品种最常观察到:小,均匀分布在锌沉淀矩阵,即。,the background, and large, often in the form of interconnected, small precipitates containing discontinuities and with pores in the middle. The difference in the size between the large and small Pb precipitates was one order of magnitude; the small precipitates had a diameter below 1 μ米,而在10大同行测量μm。大型铅沉淀被安排在镀锌层表面变形呈现(图9)。

在气冷式锌涂料的情况显然发达闪烁发光,特定区域的表面有一个大大多样化的晶体取向所证明的样本Pb(图0.810)。在更高的放大,在取向转变边界缺陷的一个重要区别是可见的(图10 (b))。连续线划定不同方向之间的界限,而虚线表示内部取向不匹配的影响。

3.3。油漆涂料的附着力

有机涂层的附着力的水冷式锌涂层比风冷的,前后600小时的盐雾接触(图11)。然而,没有明显的差异观察有机涂层的附着力和铅浓度锌浴。可见的区域差异与不同安排的Pb表面沉淀和大型沉淀许多不连续的存在可能会降低锌涂层的耐蚀性和涂漆的附着力双工系统。

表面涂漆是紧张和保护,这是证明了缺乏锌腐蚀产物在这种薄涂层;600 h后锌表面平滑、有光泽的腐蚀测试。

4所示。总结

测试结果表明,表面形态之间有很强的相关性的热浸镀锌涂料和锌表面有机涂层的附着力。结构、形貌和晶体取向的热浸镀锌锌涂料明显影响锌浴的组成、比例的合金元素如铅,以及冷却后涂层的方法从热锌浴中进行了采样。水冷却限制了自发的锌闪烁发光快速发展,导致涂层的形成与精密结构众多,虽然小,但晶体核。然而,自由冷却空气允许晶体的生长,即。,the dendrites, which developed in various crystallographic directions. The zinc coatings thus obtained demonstrated various forms of the zinc spangle. The particular “leaves” of the spangle were smooth and glossy and matte (several types) or had a structure resembling a bird’s feather. Such differentiation of the coating surface as well as the numerous small Pb precipitates present there, including agglomerates of these precipitates arranged in an organised manner and in parallel to the visible grain boundaries and cracks, were not conducive to ensuring good paint adhesion. The surfaces of the zinc coatings containing a spangle did not constitute a good substrate for applying paint coatings, not only because they required thicker paint coatings to achieve a smooth and uniform surface [32),但也由于问题实现良好的附着力。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

引用

1. p . LiberskiAntykorozyjne Powłoki Zanurzeniowe(防腐热浸镀锌涂料)2013年,PolitechnikaŚląska(波兰)。
2. p . Liberski h·卡尼亚、p .波多尔斯基和a . TatarekInżynieria Powierzchni,卷2,p。2007(波兰)。
3. p .马斯河和p . Peissker Eds。手册的热浸镀锌、Wiley-VCH 1 -德国,2011年魏因海姆。
4. w·d·舒尔茨和m .蒂埃尔一般热浸镀锌,尤金·g·Leuze -公斤,30-36,2012页。
5. h·卡尼亚和p . Liberski协同的影响,镍、Bi和Sn除了锌浴在生长动力学和涂层的结构,”诉讼的IOP会议35卷。材料科学与工程,2012。视图:谷歌学术搜索
6. h·卡尼亚,”涂料的结构中获得Zn-31Al-3Mg批量热浸浴的方法,”诉讼的IOP会议35卷。材料科学与工程,2012。视图:谷歌学术搜索
7. h·卡尼亚,”涂料的结构中获得Zn-7Al-3Mg批量热浸浴的方法,”物理化学材料力学,9卷,p。496年,2012年。视图:谷歌学术搜索
8. g . Vourlias n . Pistofidis g . Stergioudis, d . Tsipas”合金元素对结晶行为的影响以及镀锌涂料的特性,“晶体研究和技术39卷,问题1,p。23日,2004年。视图:谷歌学术搜索
9. h·卡尼亚和p . Liberski协同影响的增加,镍和铅,锌浴在涂料、生长动力学和结构”固态现象,第212卷,第115页,2014年。视图:谷歌学术搜索
10. a . Krolikowska和m . Zubielewicz Rożnorodnośćcynkowych powłok zanurzeniowych我jej wpływ na właściwości antykorozyjne -热浸镀锌涂料的多样性。类型和保护特性。”Ochrona przed Korozją卷,56号10,430年,页2013(英语)。视图:谷歌学术搜索
11. p .舒伯特等。金属,53卷,不。9日,第719 - 631页,1999年。
12. p·舒伯特和W.-D。舒尔茨:“这苏珥是Wirkung冯Zusatzen苏珥Zinkschmelze Schichtbildung贝姆Feuerverzinken死去,汪汪汪”材料和腐蚀53卷,第672 - 663页,2002年。视图:谷歌学术搜索
13. 美国Vala,涂层腐蚀研讨会,劳合社(Lloyd’s)海事学院,伦敦,英国,2012年。
14. 李y”,热浸锌的腐蚀行为和zinc-aluminium涂料在钢在海水中,“《材料科学,24卷,不。4 p。355年,2001年。视图:谷歌学术搜索
15. h·c·施et al .,“热浸5%的寿命评估Al-Zn涂料在氯离子环境中,“表面涂层技术,卷150,不。1,p。70年,2002。视图:谷歌学术搜索
16. j . Wesolowski和l . Ciura Jakościowy我ilościowy rozwoj kąpieli cynkowej国防后勤局cynkowania zanurzeniowego,”Ochrona przed Korozją,52卷,不。10,383年,页2009(波兰)。视图:谷歌学术搜索
17. p . Liberski a Skupińska, m . Nowicka-Nowak”的化学成分的影响锌浴涂料获得的生长动力学和结构上b500sp钢铁、”固态现象,第246卷,第135页,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. p . Pokorny j . Kolisko l . Balik p·诺瓦克,“钢的化学成分对结构的影响的热浸镀锌涂层,”Metalurgija,55卷,不。1,p。115年,2016。视图:谷歌学术搜索
19. s . k . Shukla比比萨哈,b . d . Triathi和r . Avtar”工艺参数对镀锌的结构和属性表,“《材料工程和性能,19卷,不。5,650年,页2010。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
20. 大肠Pavlidou et al .,“修改锌涂层的生长方向与元素添加到电镀槽,“材料的信件,卷59,p。1619年,2005年。视图:谷歌学术搜索
21. n Pistofidis et al .,“综合效应的镍和铋在热浸锌涂层的结构,“材料的信件,第61卷,第2007页,2007年。视图:谷歌学术搜索
22. h . Asgari m . r . Toroghinejad和m . a . Golozar”材质,耐腐蚀和形态学的热浸镀锌的锌涂料、”应用表面科学,第253卷,第6769页,2007年。视图:谷歌学术搜索
23. h . Asgari m . r . Toroghinejad和m . a . Golozar”(00.2)和(20.1)之间的关系结构组件和耐腐蚀的热浸镀锌锌涂料、”材料加工技术杂志》上,卷198,不。1 - 3,54页,2008年。视图:谷歌学术搜索
24. p . r . Sere j . d . Culcasi c i Elsner和a . r . Di Sarli”关系结构和热浸镀锌钢板的耐蚀性,”表面涂层技术,卷122,不。2 - 3,143年,页1999。视图:谷歌学术搜索
25. f . a . Fasoyinu f·温伯格,亮晶晶的小东西在镀锌钢板涂层,形成“冶金和材料交易Bp . 548,卷。21日,1990年。视图:谷歌学术搜索
26. Elsner j . d . Culcasi c i, a . r . Di Sarli“锌晶体大小对镀锌钢变形的影响和电化学行为,”材料研究学报,12卷,不。3,p。273年,2009年。视图:谷歌学术搜索
27. a·k·辛格·g·杰哈,s . Chakrabarti”闪烁发光形成热浸镀锌钢板及其对耐蚀性能的影响,“腐蚀卷,59号2,p。189年,2003年。视图:谷歌学术搜索
28. a·r·马德尔“镀锌钢的冶金,”材料科学进展,45卷,p。191年,2000年。视图:谷歌学术搜索
29. 美国9月,p . Peetsalu和m . Saarna”方法来评估热浸镀锌涂层的外观,“农学期刊》的研究,生物系统工程特殊问题1,229年,页2011。视图:谷歌学术搜索
30. j . Strutzenberger和j . Faderl凝固,亮晶晶的小东西热镀锌锌涂层的形成。”冶金和材料交易p . 631,卷。29日,1998年。视图:谷歌学术搜索
31. s . Chang和j . c . Shin”添加锑对热浸镀锌的影响涂料、”腐蚀科学,36卷,不。8,1425年,页1994。视图:谷歌学术搜索
32. t·拉和f . Potecasu装饰表面通过热zyncking。”国际保护科学杂志》上,1卷,不。2,p。93年,2010年。视图:谷歌学术搜索
33. 彭s . et al .,“形态和锑隔离亮片的批量热浸镀锌涂料、”应用表面科学卷,256年,第5020 - 5015页,2010年。视图:谷歌学术搜索
34. l . Jin-tang et al .,“晶体研究的热浸镀锌钢板上亮晶晶的小东西,”中国有色金属协会的事务,17卷,p。351年,2007年。视图:谷歌学术搜索
35. t·拉a . Ciocan l . Balint, o . Mitoseriu”表面保护钢板与合金、锌Zn-Fe”材料科学论坛卷,636 - 637,p . 985, 2010。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2018 Marzena Nowicka-Nowak等。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。