Какой бы полезной ни была сталь, ее основным недостатком может быть ее уязвимость к коррозии. Исследователи из Кореи разработали новое покрытие из сплава, которое повышает устойчивость стали к ржавчине за счет простой дополнительной обработки поверхности.
Сталь часто покрывают другими металлами, чтобы улучшить ее коррозионную стойкость, но соленая морская среда создает дополнительную проблему. Алюминий - распространенное антикоррозионное покрытие, но сам по себе имеет свойство вступать в реакцию с ионами хлора в морской воде и легко ржавеет.
Поэтому для нового исследования инженеры Корейского морского и океанского университета разработали новое покрытие из сплава алюминия, магния и кремния (Al-Mg-Si). Команда начала с алюминизированной стали, которая представляет собой сталь, которая была подвергнута горячему погружению в ванну из алюминия и кремния для покрытия. Недостающий ингредиент - магний - нельзя нанести с помощью этого метода, поэтому команда покрыла сталь методом вакуумного напыления конденсацией из паровой фазы. Наконец, покрытие затем подвергали воздействию высокой температуры 375°C в течение разного времени.
Затем команда проверила коррозионную стойкость нового покрытия, подвергнув его стандартному испытанию в солевом тумане. Они сравнили версии нового сплава, которые нагревали в течение нуля, пяти или 30 минут, а также обычный стальной лист с алюминиевым покрытием и оцинкованный стальной лист.
И, конечно же, новое покрытие показало себя намного лучше, чем другие материалы. Алюминированные и оцинкованные стальные листы показали значительную ржавчину после 800 часов воздействия солевого тумана. Новый сплав, не прошедший термообработку, показал себя лучше, но к 1600 часам он подвергся значительной коррозии. Сплав, который подвергался термообработке в течение 30 минут, показал очень мало следов ржавчины до отметки 2000 часов, но ближе к этому времени коррозия быстро нарастала. Но явным отличием был сплав, который нагревали в течение пяти минут. Даже когда испытание закончилось через 2400 часов, коррозии было очень мало.
Инфографика, объясняющая новое покрытие из антикоррозионного сплава. Фото: Park t al (2021)
При более тщательном рассмотрении, группа определила механизм, лежащий в основе антикоррозионных свойств покрытия. Продукты образовывали два слоя - тот, который располагался ближе к поверхности, в основном был основан на алюминии, а тот, что глубже, состоял из алюминия, магния и кремния. Этот внутренний слой создавал экранирующий эффект, который дольше защищал сталь от коррозии. Первоначальный нагрев образцов помог этому процессу, позволив магнию проникнуть глубже в материал.
Важно отметить, что испытания в солевом тумане не имеют прямой корреляции с реальной скоростью коррозии - в конце концов, они представляют собой концентрированный залп вредного воздействия, разработанный для ускорения процесса, который в нормальных условиях может занять годы или десятилетия. Они также не могут принимать во внимание все факторы, такие как циклы смачивания и сушки и другие коррозионные агенты, кроме простой соленой воды. Но результаты показывают, что новое покрытие из сплава имеет большой потенциал.
«Наше исследование показывает, как можно производить сталь с высокой коррозионной стойкостью, просто изменив протокол обработки поверхности», - говорит профессор Мён-Хун Ли, ведущий автор исследования. «Это делает его очень важным для экономии энергии и ресурсов окружающей среды».
Исследование было опубликовано в журнале Corrosion Science.
Источник: KMOU
