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            韓國成功開發(fā)新型鋁硅鎂涂鍍層鋼板
            發(fā)表于:2022-3-11 15:03:48  

            作為提高鋼材耐腐蝕性的方法之一,通常會在鋼板表面涂覆其他金屬。盡管傳統(tǒng)的鍍鋅工藝可以提升鋼板耐腐蝕性,但鋅是一種有限的金屬資源,而其他金屬涂鍍層在防腐方面則存在先天不足,如鋁容易與海水中的氯離子反應(yīng),反而會加劇腐蝕,因此,在海洋領(lǐng)域的應(yīng)用受到一定限制。通過添加鎂和硅等其他元素,形成合金化涂鍍層,可以彌補這一不足。不過,傳統(tǒng)工藝是將鋼板浸入金屬鹽浴,鎂很難作為涂鍍層進行沉積。就在近期,韓國科研人員開發(fā)了一種全新的鋁硅鎂涂鍍層鋼板方案,相關(guān)成果在2021年11月刊載于國際腐蝕科學頂級期刊《腐蝕科學》第192卷,論文名稱為《PVD鎂涂鍍層及熱處理鋼板鋁硅鎂薄膜的超高耐腐蝕性》(Ultra-high corrosion resistance of Al-Mg-Si film on steel sheet formed by PVD Mg coating and heat treatment)。

            該新產(chǎn)品的研究開發(fā)由韓國海事海洋大學海洋系統(tǒng)工程系和海洋先進材料融合工程系牽頭,浦項全球研發(fā)中心浦項鋼鐵解決方案研究實驗室材料性能團隊參與。研究人員采用物理氣相沉積(PVD)的磁控濺射技術(shù)對鍍鋁鋼板(涂鍍層含有鋁和硅)進行鎂涂鍍。然后將涂鍍層暴露于375℃(707℉)的高溫下進行熱處理,加熱時間有所區(qū)別,并對涂鍍層形貌進行表征,最后,研究團隊對新涂鍍層進行標準鹽霧腐蝕試驗來檢測其耐腐蝕性,分別比較了加熱0min、5min或30min的新涂鍍層鋼板,以及普通鍍鋁鋼板和鍍鋅鋼板。

            試驗結(jié)果顯示,新涂鍍層鋼板的性能遠遠好于普通涂鍍鋼板。鍍鋁和鍍鋅鋼板試樣在鹽霧暴露800h后出現(xiàn)明顯的銹蝕現(xiàn)象。未經(jīng)熱處理的新涂鍍層鋼板試樣表現(xiàn)較好,但在1600h后開始出現(xiàn)嚴重腐蝕。經(jīng)過30min熱處理的鋼板試樣在2000h之前幾乎沒有生銹,但2000h后,銹跡明顯增多。這是由于熱處理加熱時間過長,對涂鍍層有一定的破壞作用。但對于熱處理5min的鋼板試樣而言,即使在2400h后試驗結(jié)束,也幾乎沒有發(fā)生腐蝕。

            經(jīng)過細致深入的檢查,研究團隊初步確定了涂鍍層的防腐機理。腐蝕產(chǎn)物也形成了兩層,其中,表層主要由鋁基腐蝕產(chǎn)物組成,內(nèi)腐蝕層由鋁、鎂和硅基產(chǎn)物組成。此外,腐蝕產(chǎn)物的內(nèi)層起到了屏蔽作用,可以更長時間保護鋼材免受腐蝕。與此同時,試樣的熱處理使得鎂更多遷移到基板中,進一步強化了屏蔽作用。

            值得注意的是,鹽霧腐蝕試驗與真實環(huán)境的腐蝕沒有直接關(guān)系。因為這種試驗手段采取了集中噴霧,可以加速完成正常環(huán)境下需要數(shù)年或數(shù)十年的腐蝕過程,而且并不能考慮所有的因素,如干濕循環(huán)和除普通鹽水外的其他腐蝕劑。但研究結(jié)果足以證實,這種新型合金涂鍍層具有很大的應(yīng)用潛力。

            該研究利用簡單的表面處理方案制備出高耐腐蝕性的鋼板,今后非常適用于船舶、海洋平臺和沿海設(shè)施,這對于節(jié)約能源和環(huán)境資源具有非常重要的意義,也有助于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。

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