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表面预处理对建筑钢材防腐性能的影响分析
摘要: 镀层是建筑结构用钢材防腐的表面处理方法中的常用操作方式之一,镀层的各项参数对钢结构防腐性能存在不同程度的影响。现对钢结构用钢q235b进行了电沉积镀镍、电沉积镀镍铜合金,并进行了乙酸盐雾试验和电化学腐蚀试验和分析。实验结果表明:表面镀层有效提高了建筑钢结构的抗腐蚀性能,且复合镀层较单一镀层的抗腐蚀效果更好;电沉积制备的表面镀层能使钢结构经过10天乙酸盐雾腐蚀后,其质量损失率降低了87.16%;腐蚀电位正移78.45%。
  abstract: coating is one of the most commonly used operation mode of building structure with surface treatment method of steel corrosion in the coating, the parameters have different effect on the corrosion performance of steel structure.this paper had electrodeposition of nickel-plating and electrodeposition of copper-nickel plating for construction steel steel q235b, and had the acetic acid salt spray test and electrochemical corrosion testing and analysis construction steel q235b. the results show that the surface coating can effectively improve the corrosion resistance of construction steel, and omposite coating has a better anti-corrosion effect than asingle composite coating; the surface coating prepared using the electrodeposition method via 10 days acetic acid salt spray corrosion made the mass loss rate of the steel structure decreased by 87.16% and corrosion potential shift by 78.45%.
  关键词: 钢材;表面镀层;防腐蚀性;电沉积
  key words: steel;surface coating;corrosion resistance;electro-deposition
  中图分类号:tl214+.6 文献标识码:a 文章编号:1006-4311(2013)20-0134-03
  0 引言
  无论是暴露于海洋环境或是工业大气中的钢结构,腐蚀的问题都相当突出,由此引起的经济损失和对人身安全的威胁十分严重,因此,采取有效的防腐措施,以减少这种腐蚀造成的损失极为重要。wwW.11665.COM表面镀层与钢材表面间的良好附着力是保证表面镀层有效防护寿命的前提,表面镀层的附着力与许多因素有关,其中镀层前表面处理的质量是决定表面镀层附着力的最主要因素。人们在建筑钢结构抗腐蚀性问题的解决过程中,尝试了包括自身材料变化、表面处理等多种方法,在一定程度上提高了建筑钢结构的抗腐蚀性,但离人们的希望值还较远,还需要人们不断的研究和突破[1-3]。本文以建筑钢结构用q235b为研究对象,并在其表面制备不同的镀层,通过中性盐雾腐蚀和碱液电化学腐蚀试验,研究表面镀层对建筑钢结构抗腐蚀性的影响。
  1 试验材料与方法
  1.1 试样制备 以市场购买的建筑钢结构用q235b钢为试样,试样的化学成分在q8型直读光谱仪和hw2000型红外硫磷分析仪中进行检测。化学成分测试结果为:c含量为0.189wt%、mn含量为1.362wt%、si含量为0.316wt%、s含量为0.027wt%、p含量为0.031wt%。试样成分符合技术要求。
  未制备表面镀层的q235b试样记为1号样。制备了表面镀层的试样分别为2号样、3号样和4号样,它们的表面镀层制备方法,如表1所示。表面镀层的具体制备过程如下所述:首先对2号和3号样进行脱脂处理,脱脂剂的成分为35g/磷酸三钠、35g/l碳酸钠、5g/l碳酸氢钠和30g/l氢氧化钠;脱脂温度为60℃±2℃;接着将试样放入30℃盐酸(浓度为25%)中活化60s以除去试样表面的钝化膜。然后分别进行电沉积镀镍、电沉积镀镍铜合金的表面处理。其中,电沉积镀镍的主要工艺参数,如表2所示。电沉积镀镍铜合金的主要工艺参数,如表3所示。
  1.2 抗腐蚀性测试 未经表面处理的建筑钢结构用q235b钢1号样,以及经过电沉积法制备表面镀层的2号样~4号样,其抗腐蚀性分别通过乙酸盐雾试验(aass试验)、电化学腐蚀试验进行测试。
  aass试验:试样的aass试验,在yws-250型盐雾腐蚀试验箱中进行。试验溶液为添加了适量冰乙酸的氯化钠水溶液,氯化钠的浓度为50g/l±5g/l的,试验箱中收集液的ph值在3.1~3.3之间,试验温度为35℃±2℃,试验时间为10天。试验前,在110℃烘箱中将试样烘干至恒重,并将其放置在真空干燥箱中冷却至室温后迅速称重,并记录试样的质量。试验的具体方法,按

中华人民共和国国家标准gb/t 10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验标准》进行[4],每天取出试样,称量记录试样的质量损失。试样表面盐雾腐蚀产物的清除,按照中华人民共和国国家标准gb/t 16545-1996《金属和合金的腐蚀 腐蚀试样上腐蚀产物的清除》进行[5],然后用无水乙醇将试样清洗三遍,并吹干至恒重后再称重、记录和计算试样的质量损失率。同时,采用mx-6r型金相显微镜观察试样表面并拍照。 电化学腐蚀试验:试样的电化学腐蚀试验,采用lk98b型微机电化学分析系统进行测试。测试采用三电极体系,其中选择铂黑电极为辅助电极、甘汞电极为参比电极、q235b钢试样制备的电极为工作电极;电解液为6mol/l的氢氧化钾溶液,测试温度为25℃±1℃、塔菲尔曲线扫描速度为0.002v/s。制作工作电极时,需要将塔菲尔曲线测试面磨平、抛光;然后将铜线焊在测试面以外的另一面上,用石蜡密封好除测试面以外的所有面。为了除去试样的表面氧化物,试样测试前先进行-1.2v恒电位极化180s。
  2 试验结果及讨论
  2.1 aass试验结果及讨论 未经表面处理的建筑钢结构用q235b钢1号样,以及经过电沉积法制备表面镀层的2号样~4号样,经过10天aass试验后,试样的质量损失率变化情况,如图1所示;各试样腐蚀后的表面形貌,如图2-图5所示。
  从图1可知,未经表面处理的建筑钢结构用q235b钢(1号样)在aass试验过程中,其质量损失最严重;当乙酸盐雾腐蚀240h后,试样的质量损失率达到14.8%。当q235b钢试样经过电沉积制备表面镀层后,在乙酸盐雾腐蚀环境中的质量损失率显著下降。其中,表面电沉积镀镍的2号样在240h后的质量损失率降为9.7%;表面电沉积镀镍铜合金的3号样降为5.6%;质量损失率下降幅度最大的是表面电沉积镀镍后再电沉积镀镍铜合金的4号样从14.8%降为1.9%,下降了87.16%。表面电沉积镀镍和镀镍铜合金,能明显改善q235b建筑钢结构的耐乙酸盐雾腐蚀性能。这主要是因为金属镍具有很强的钝化能力,在建筑钢结构表面能迅速生成一层极薄的钝化膜,从而使得表面电沉积镀镍层能使q235b建筑钢结构有效抵抗乙酸盐雾腐蚀介质的侵蚀,提高钢结构的抗腐蚀性能。而镍铜合金表面镀层较之单一的镀镍层,其表面钝化膜抵御腐蚀介质的能力更强,能更好的改善q235b建筑钢结构表面镀层的抗腐蚀能力,从而更有效的提高建筑钢结构在乙酸盐雾环境下的抗腐蚀能力。电沉积镀镍后再进行电沉积镍铜合金,能使表面镀层更加致密,其抗乙酸盐雾腐蚀性能更强,能更好的延长建筑钢结构的使用寿命。
  从图2~图5可以看出,未经表面处理的q235b建筑钢结构1号样,腐蚀现象最为严重,试样表面出现大片腐蚀坑和大量分散的腐蚀点。相比而言,经过电沉积获得表面镀层的钢结构试样,其腐蚀现象明显减弱。钢结构试样的腐蚀程度从大到小依次是:1号样>2号样>3号样>4号样。经过电沉积镀镍后再电沉积镀镍铜合金处理的钢结构试样腐蚀程度最轻,试样表面仅出现了少量的腐蚀点。再次证明,电沉积表面镀层能有效改善q235b建筑钢结构在乙酸盐雾环境下的抗腐蚀能力。从提高建筑钢结构抗腐蚀性能的角度出发,电沉积镀镍后再电沉积镀镍铜合金是制备建筑钢结构表面镀层的较优方法。
  2.2 电化学腐蚀试验结果及讨论 未经表面处理的建筑钢结构用q235b钢1号样,以及经过电沉积法制备表面镀层的2号样~4号样,经过电化学腐蚀试验后,试样的塔菲尔曲线(25℃±1℃、扫描速度为0.002v/s),如图6所示。从图6可知,通过电沉积在钢结构表面制备镀层后,钢结构试样的腐蚀电位正移。其中电沉积镀镍后再电沉积镀镍铜合金处理的钢结构试样,其正移幅度最大,从-1.16v正移至-0.25v,正移了78.45%。众所周知,腐蚀电位正移,材料的抗腐蚀性能提高。所以,从电化学腐蚀试验结果也可以看出,表面镀层的制备有利于提高建筑钢结构的抗腐蚀性能,且电沉积镀镍后再电沉积镀镍铜合金的复合处理较单一镀层的抗腐蚀效果更为明显。
  3 结论
  ①电沉积镀镍、电沉积镀镍铜合金,均能有效改善q235b建筑钢结构的抗腐蚀性能;且电沉积镀镍后再电沉积镀镍铜合金的复合处理较单一镀层的抗腐蚀效果更好。②与未进行表面处理的q235b建筑钢结构相比,电沉积镀镍后再电沉积镀镍铜合金的钢结构,经过10天乙酸盐雾腐蚀后,其质量损失率从14.8%降为1.9%,下降了87.16%。③与未进行表面处理的q235b建筑钢结构相比,电沉

积制备的表面镀层能使钢结构试样的腐蚀电位正移;其中电沉积镀镍后再电沉积镀镍铜合金处理的钢结构试样,其正移幅度最大,从-1.16v正移至-0.25v,正移了78.45%。
  参考文献:
  [1]陈国虞,张政权,王在忠.海洋大气中钢结构用锌铝伪合金喷涂层防腐蚀体系[j].热处理,2011,26(1):10-16.
  [2]罗顺,刘立斌,陈和兴,等.低压等离子喷涂nicocralyta涂层微观结构及抗氧化性能[j].热加工工艺,2009,38(14):109-114.
  [3]张洪奎,张宁,曹旦夫.沿海地区钢结构的腐蚀及防腐涂层[j].油气储运,2012,31(2):135-138.
  [4]gb/t 10125-1997,ics 25.220.40-1997,人造气氛腐蚀试验盐雾试验标准[s].
  [5]gb/t16545-1996, ics 25.220.41-1996,金属和合金的腐蚀 腐蚀试样上腐蚀产物的清除[s].
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  •  作者:佚名 [标签: 预处理 性能 预处理 力学性能 金属表面 ]
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