纯Zn、纯Al和Zn-Al合金涂层未发生腐蚀时的扫描电镜(SEM)形貌对比见图4-1。由图4-1可以看出,纯Zn、纯Al和Zn-Al合金涂层在腐蚀前,其表面形貌没有明显差异,其组织结构相似,表面都比较粗糙,有看似空隙和裂纹的结构存在。浸渍600h腐蚀试验后的涂层表面SEM形貌及元素能谱分析(EDS)结果如图4-2所示。由SEM形貌图可以看出,纯Zn涂层经一段时间腐蚀后,其表面形成了松散的腐蚀产物,该腐蚀产物无法有效地阻止腐蚀介质的渗入。相比较而言,纯Al和Zn-Al合金涂层腐蚀试验后仍然比较致密,且腐蚀产物有阻塞孔隙的作用,使腐蚀介质无法进一步渗入涂层内,从而提高了涂层的耐蚀性能。
图4-1 纯Zn、纯Al和Zn-Al合金涂层在腐蚀前的SEM形貌图
从纯Zn涂层腐蚀后表面形貌分析[图4-2(a)]可以看出,涂层腐蚀产物呈絮状,且比较疏松。纯Zn涂层一直处于活性溶解阶段,涂层靠自身不断生成的腐蚀产物来堵塞孔隙,从而降低腐蚀速率。但由于腐蚀产物的易溶性,涂层并不能形成有效的阻挡层,因此,该防护涂层的防腐效能大大降低。结合纯Zn涂层腐蚀产物EDS图谱分析可知,纯Zn涂层的腐蚀产物主要由Zn的氧化物和碳酸盐化合物组成,并有Fe元素存在(7.6 wt%),说明纯Zn涂层在有的区域已发生了腐蚀穿透现象,使得钢铁基体发生了腐蚀。虽然涂层的防腐性能与涂层厚度成正比,可以考虑适当增加纯Zn涂层的厚度,但由于其腐蚀产物是疏松的,其自封闭效果微弱。
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图4-2 纯Zn、纯Al和Zn-Al合金涂层腐蚀后SEM形貌及EDS分析谱
由纯Al涂层腐蚀产物EDS图谱分析[图4-2(b)]可知,纯Al涂层腐蚀产物种类较少,主要是由于Al在腐蚀过程形成了较致密的保护膜使得涂层不易腐蚀。由腐蚀产物的分析可以看到,产物中没有Fe元素,说明钢铁基体得到了很好的保护。
由Zn-Al涂层腐蚀产物的EDS分析图谱[图4-2(c)]可知,Zn-Al涂层在腐蚀过程中既生成了含Al的保护膜,又生成了Zn的腐蚀产物。腐蚀产物中虽然也发现了少量Fe元素,说明有小部分区域发生了穿透现象,但与纯Zn涂层腐蚀产物相比,Fe的含量明显较低。
从以上的观察和分析可以看到,纯Al和Zn-Al涂层表现出了更好的耐蚀性,涂层有良好的自封闭效果,表现出较强的防腐效果,而纯Zn涂层的防腐效果较差。
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