韓國開發新型合金涂層，顯著提高鋼鐵耐腐蝕性能
2022-01-11 11:11:05
作者：腐蝕與防護 來源：腐蝕與防護
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據New Atlas報道，盡管鋼鐵的用途非常廣泛，但是這種材料有一個突出的弱點是容易受到腐蝕。近期，韓國的研究人員開發出一種新型合金涂層，通過在表面處理中增加一個簡單的額外步驟，就可以顯著提高鋼鐵的耐腐蝕能力。
鋼材通常會被涂上其他金屬以提高其耐腐蝕性能，但咸濕的海洋環境帶來了額外的挑戰。鋁是一種常見的防腐蝕涂層材料，但它本身往往會與海水中的氯離子發生反應，容易生銹。
因此，韓國海事海洋大學（KMOU）的工程師開發了一種由鋁、鎂和硅（Al-Mg-Si）組成的新型合金涂層。該團隊從鍍鋁鋼開始，也就是在鋁和硅的浴液中熱浸的鋼，對于缺少的成分“鎂”不能通過這種方法來實現，所以該團隊使用物理氣相沉積法為鋼進行涂層。最后，涂層被暴露在375°C的高溫下，持續不同的時間。
然后，研究小組通過對新涂層進行標準的鹽霧試驗來測試其耐腐蝕性能。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，新涂層的性能遠遠好于其他材料！
鍍鋁和鍍鋅鋼板在800小時的鹽霧暴露后出現了明顯的銹蝕。未經過熱處理的新型合金表現較好，但在1600小時后出現了明顯的腐蝕。經過30分鐘熱處理的合金在2000小時之前顯示出很少的銹蝕，在那之后銹蝕迅速增加。但表現尤為突出的是被加熱5分鐘的新型合金，即使在2400小時后測試結束，也很少發生腐蝕。
經過仔細分析，研究小組確定了該涂層的耐腐蝕特性背后的機理。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。這個內層產生了一種較好的“屏蔽”效應，保護鋼鐵更長時間不受腐蝕。對試樣進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過程的形成。
值得注意的是，鹽霧試驗與現實世界中的腐蝕率沒有直接關系，也無法考慮到所有的環境因素，如濕潤和干燥周期，以及除普通鹽水外的其他腐蝕劑等。但這些試驗結果確實表明，新的合金涂層具有很大的發展潛力。
“我們的研究揭示了如何利用表面處理的簡單改變來生產高度抗腐蝕的鋼材，”該研究報告的主要作者Myeong-Hoon Lee教授說道，“這使其對節約能源和保護環境等非常有意義。”
這項研究已發表在《Corrosion Science》雜志上。
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