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韓國(guó)開(kāi)發(fā)新型合金涂層，顯著提高鋼鐵耐腐蝕性能

2022-01-11 11:11:05 作者：腐蝕與防護(hù) 來(lái)源：腐蝕與防護(hù) 分享至：

據(jù)New Atlas報(bào)道，盡管鋼鐵的用途非常廣泛，但是這種材料有一個(gè)突出的弱點(diǎn)是容易受到腐蝕。近期，韓國(guó)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種新型合金涂層，通過(guò)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)被涂上其他金屬以提高其耐腐蝕性能，但咸濕的海洋環(huán)境帶來(lái)了額外的挑戰(zhàn)。鋁是一種常見(jiàn)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(kāi)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(kāi)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(guò)這種方法來(lái)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°C的高溫下，持續(xù)不同的時(shí)間。

然后，研究小組通過(guò)對(duì)新涂層進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的鹽霧試驗(yàn)來(lái)測(cè)試其耐腐蝕性能。他們比較了被加熱0分鐘、5分鐘和30分鐘的新型合金試樣，以及普通的鍍鋁鋼板和鍍鋅鋼板試樣。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小時(shí)的鹽霧暴露后出現(xiàn)了明顯的銹蝕。未經(jīng)過(guò)熱處理的新型合金表現(xiàn)較好，但在1600小時(shí)后出現(xiàn)了明顯的腐蝕。經(jīng)過(guò)30分鐘熱處理的合金在2000小時(shí)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分鐘的新型合金，即使在2400小時(shí)后測(cè)試結(jié)束，也很少發(fā)生腐蝕。

經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，研究小組確定了該涂層的耐腐蝕特性背后的機(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基，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(guò)允許鎂遷移到材料的更深處來(lái)幫助這個(gè)過(guò)程的形成。

值得注意的是，鹽霧試驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)世界中的腐蝕率沒(méi)有直接關(guān)系，也無(wú)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劑等。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?/span>

“我們的研究揭示了如何利用表面處理的簡(jiǎn)單改變來(lái)生產(chǎn)高度抗腐蝕的鋼材，”該研究報(bào)告的主要作者M(jìn)yeong-Hoon Lee教授說(shuō)道，“這使其對(duì)節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境等非常有意義。”

這項(xiàng)研究已發(fā)表在《Corrosion Science》雜志上。

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