·1168 北京科技大学学报 第34卷 弧喷涂的方法，利用Zn一Al-Mg-La-Ce合金丝材制 化曲线和电化学阻抗谱(EIS)测试.测试采用三电 备涂层，通过盐雾试验、能谱分析(EDS)、X射线衍 极体系，涂层试样为工作电极，铂片为辅助电极，饱 射分析(XRD)、扫描电镜观察(SEM)、极化曲线以 和甘汞电极(SCE)为参比电极，电化学试验溶液为 及电化学阻抗谱来对Zn一Al一Mg一La一Ce涂层的耐 0.5L质量分数为3.5%的NaCl溶液，测试时工作电 蚀性能进行研究. 极在溶液中静止稳定20min后以0.6mV·s-1的扫 描速率进行动电位极化曲线测试.电化学阻抗谱 1实验方法 (EIS)测试激励信号为幅值5mV的正弦波，扫描频 1.1试样制备 率范围为10mHz~100kHz 依次经过配料一→熔炼→连续铸造棒材→拉丝→ 1.4形貌观察与结构分析 精整等工序制造成品Zn-Al-Mg-La-Ce合金丝材 在Nicon-300型立式金相显微镜和TCI金相分 以制备涂层，涂层喷涂基体采用球墨铸铁，涂层试样 析系统下，随机取三个视场，采用灰度法测定孔隙 采用射吸式喷砂方式，磨料选用24目刚玉砂进行喷 率，以平均值作为涂层的孔隙率。采用EI 砂处理，压力为49~58.8N,通过控制电弧喷涂设备 Quanta250环境扫描电镜(ESEM)并结合能谱仪对 送丝速度来喷涂制备厚度约120um的Zn一Al-Mg一 热喷涂后Zn-Al-Mg-La-Ce涂层试样和盐雾试验 LaCe涂层（见图1）.涂层电弧喷涂工艺参数为： 后试样的形貌、组成等进行观察与分析.利用日本 电流100~120A,电压36V,喷涂距离150mm,气体 理学Dmax-RC旋转阳极X射线衍射仪分析腐蚀产 压力0.6MPa.喷涂后试样五个面用环氧树脂密封， 物的相组成.衍射条件为：C山靶的K为辐射源，管 只保留1cm的有效面积.电化学试样的制作是在 压40kV,电流为150mA,扫描范围28=10°~100°， 试样背面点焊引出铜导线，然后用环氧树脂进行试 步宽为0.02°，扫描速率为10°m-1 样封样. 2实验结果与讨论 1.2盐雾试验 盐雾试验按照ASTM B117一97标准进行，试验 2.1涂层组织观察与结构分析 设备为美国Q-Panel公司的Q-Fog CCT1100型循 图1为Zn-Al-Mg-La-Ce涂层表面的扫描电 环腐蚀盐雾箱.试验条件为：盐雾箱内温度控制在 镜照片.图2为Zn一Al-Mg-La-Ce涂层横截面的扫 35±1℃，采用质量分数为5±0.5%的中性NaCl溶 描电镜照片及能谱.由图1(a)可以看出，电弧喷涂 液进行连续盐雾，pH范围为6.5~7.2.盐雾时间设 Zn一Al-Mg-La-Ce涂层颗粒铺展充分，涂层组织均 定为768h,盐雾试验后的试样用去离子水冲洗、干 匀致密.图1(b)放大之后的微区观察发现颗粒多 燥后进行表面形貌观察和电化学测试，研究Z知一A1一 为细小圆球形，颗粒间咬合紧密，并且没有大的气孔 Mg-LaCe涂层的耐蚀性能 或夹杂.由于La和Ce等稀土元素的加入，喷涂过 1.3电化学测试 程中更加雾化了颗粒尺寸，从而提高了涂层的均匀 用PrincetonVMP3电化学工作站进行动电位极 致密性，经检测发现，涂层孔隙率为2.29%，表明涂 a 图1Zm一A-Mg-La-Ce涂层表面的扫描电镜像(a)及其放大照片(b) Fig.I SEM image (a)and its magnification (b)of the surface of a Zn-l-Mg-a-Ce coatings北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 弧喷涂的方法，利用 Zn--Al--Mg--La--Ce 合金丝材制 备涂层，通过盐雾试验、能谱分析( EDS) 、X 射线衍 射分析( XRD) 、扫描电镜观察( SEM) 、极化曲线以 及电化学阻抗谱来对 Zn--Al--Mg--La--Ce 涂层的耐 蚀性能进行研究． 1 实验方法 1. 1 试样制备 依次经过配料→熔炼→连续铸造棒材→拉丝→ 精整等工序制造成品 Zn--Al--Mg--La--Ce 合金丝材 以制备涂层，涂层喷涂基体采用球墨铸铁，涂层试样 采用射吸式喷砂方式，磨料选用 24 目刚玉砂进行喷 砂处理，压力为 49 ～ 58. 8 N，通过控制电弧喷涂设备 送丝速度来喷涂制备厚度约 120 μm 的 Zn--Al--Mg-- La--Ce 涂层( 见图 1) ． 涂层电弧喷涂工艺参数为: 电流 100 ～ 120 A，电压 36 V，喷涂距离 150 mm，气体 压力 0. 6 MPa． 喷涂后试样五个面用环氧树脂密封， 只保留 1 cm2 的有效面积． 电化学试样的制作是在 试样背面点焊引出铜导线，然后用环氧树脂进行试 样封样． 1. 2 盐雾试验 盐雾试验按照 ASTM B117—97 标准进行，试验 设备为美国 Q--Panel 公司的 Q--Fog CCT1100 型循 环腐蚀盐雾箱． 试验条件为: 盐雾箱内温度控制在 35 ± 1 ℃，采用质量分数为 5 ± 0. 5% 的中性 NaCl 溶 液进行连续盐雾，pH 范围为 6. 5 ～ 7. 2． 盐雾时间设 定为 768 h，盐雾试验后的试样用去离子水冲洗、干 燥后进行表面形貌观察和电化学测试，研究 Zn--Al-- Mg--La--Ce 涂层的耐蚀性能． 图 1 Zn--Al--Mg--La--Ce 涂层表面的扫描电镜像( a) 及其放大照片( b) Fig． 1 SEM image ( a) and its magnification ( b) of the surface of a Zn-Al-Mg-La-Ce coatings 1. 3 电化学测试 用 PrincetonVMP3 电化学工作站进行动电位极 化曲线和电化学阻抗谱( EIS) 测试． 测试采用三电 极体系，涂层试样为工作电极，铂片为辅助电极，饱 和甘汞电极( SCE) 为参比电极，电化学试验溶液为 0. 5 L 质量分数为3. 5% 的 NaCl 溶液，测试时工作电 极在溶液中静止稳定 20 min 后以 0. 6 mV·s － 1 的扫 描速率进行动电位极化曲线测试． 电化学阻抗谱 ( EIS) 测试激励信号为幅值 5 mV 的正弦波，扫描频 率范围为 10 mHz ～ 100 kHz． 1. 4 形貌观察与结构分析 在 Nicon--300 型立式金相显微镜和 TCI 金相分 析系统下，随机取三个视场，采用灰度法测定孔隙 率，以平均值作为涂层的孔隙率． 采 用 FEI Quanta250环境扫描电镜( ESEM) 并结合能谱仪对 热喷涂后 Zn--Al--Mg--La--Ce 涂层试样和盐雾试验 后试样的形貌、组成等进行观察与分析． 利用日本 理学 Dmax--RC 旋转阳极 X 射线衍射仪分析腐蚀产 物的相组成． 衍射条件为: Cu 靶的 Kα1为辐射源，管 压 40 kV，电流为 150 mA，扫描范围 2θ = 10° ～ 100°， 步宽为 0. 02°，扫描速率为 10°·m － 1 ． 2 实验结果与讨论 2. 1 涂层组织观察与结构分析 图 1 为 Zn--Al--Mg--La--Ce 涂层表面的扫描电 镜照片． 图 2 为 Zn--Al--Mg--La--Ce 涂层横截面的扫 描电镜照片及能谱． 由图 1( a) 可以看出，电弧喷涂 Zn--Al--Mg--La--Ce 涂层颗粒铺展充分，涂层组织均 匀致密． 图 1( b) 放大之后的微区观察发现颗粒多 为细小圆球形，颗粒间咬合紧密，并且没有大的气孔 或夹杂． 由于 La 和 Ce 等稀土元素的加入，喷涂过 程中更加雾化了颗粒尺寸，从而提高了涂层的均匀 致密性，经检测发现，涂层孔隙率为 2. 29% ，表明涂 ·1168·