ZnAl-LDH调控热处理Al-Zn-Si涂层的腐蚀防护机制及其在热冲压钢中的应用研究

本研究创新性地通过锌合金化技术显著提升热冲压用Al-Si涂层的腐蚀防护性能。文章系统阐明了ZnAl-LDH（层状双氢氧化物）在高温奥氏体化过程中对CO32-和Cl-等阴离子的插层行为及其对涂层电化学特性与屏蔽效应的影响机制，为开发高性能防护涂层提供了新策略。

　　

Highlight

材料与制备

采用1.2毫米厚22MnB5钢板，在Al-20±0.5 wt.% Zn-9.5 wt.% Si熔池中进行热浸镀，形成30微米厚的Al-Zn-Si涂层（简称AZS涂层）。该涂层通过在传统商用热冲压Al-Si涂层中添加Zn元素进行设计。同时，在22MnB5钢板上热浸镀Al-9.5 wt.% Si形成Al-Si涂层（简称AS涂层）。另以相同22MnB5基板制备镀锌钢板作为对照样本。

腐蚀抗性评估

图1展示了不同热处理条件下AZS涂层的盐雾试验（SST）和循环腐蚀测试（CCT）结果。AS涂层与Zn涂层的腐蚀测试结果详见补充材料（图S1）。通常，C测试以8小时为循环周期（雾化2小时–干燥4小时–湿润2小时），因此同时展示了换算后的循环次数。盐雾试验表明，新制备的AZS样本整体腐蚀抗性优于商业化AS涂层。

结论

本研究在四种不同热处理条件下制备了用于热冲压的Al-Zn-Si镀层钢。AZS 870-5样本表现出优于AS和Zn涂层的腐蚀抗性，而AZS 900-7的抗性相对较差。这表明Al、Zn、Si组分的恰当配比以及热处理引发的相变会显著影响腐蚀行为。导致腐蚀抗性差异的主要因素包括ZnAl-LDH（层状双氢氧化物）的屏蔽效应、腐蚀产物的电化学特性以及阳极保护持续时间。值得注意的是，ZnAl-LDH的成核生长时长和CO₃^2-、Cl^-等客体阴离子的插层时机对涂层防护性能具有决定性作用。