使用微X射线荧光分析低合金钢的腐蚀研究

低合金钢是腐蚀高度敏感。出于这个原因由该材料制成的部件和结构通常由锌（Zn）涂层保护。锌覆盖膜可抑制腐蚀，但具有的缺点是，一旦它被损坏 - 甚至在一个小面积only-腐蚀套在甚至更严重的相比未受保护的部分。可以通过代入Zn镀层BYA的ZnAl涂层，另外含有铝（Al）来避免这种效果。

本文介绍了涂有Zn AN的低合金钢部件的检查，并使用（微X射线荧光）微XRF损坏保护层后进行腐蚀处理。所涉及的元素的分布分析有助于改善对腐蚀过程的理解和Al对腐蚀减少的影响。

仪器

是与进行分析Bruker M4 Tornado 2D Micro-XRF光谱仪．本仪器功能：

• 大真空室最多to200×300×125立方毫米的样本大小
• 用于“动态”分布分析的快速X-Y-Z TurboSpeed级
• 使用高亮度x射线管结合x射线光学有效激发荧光，使管辐射到光斑大小小于25µm
• 甲硅driftdetector（SDD）对于X射线检测具有最高计数率的能力

样本

将样品低合金，其被区别对待的钢件。份或者涂覆有电的Zn层或浸涂在的ZnAl合金在约熔化。600℃。

图1。（a）钢样品层结构与涂层和受损区域，（b）制备样品的结构（抛光部分）

在样品的一小块面积（如图1A中所示）除去涂层。随后将样品在50℃下在海水中腐蚀64小时。对于分布分析，将样品嵌入环氧树脂中。因为涂层和腐蚀层相对较薄，所以样品以5.7℃的角度抛光。这导致层的人为放大层10倍。根据结构如图1所示。1B。以这种方式制备的样品如图2所示。注意零件中心的强腐蚀效果，这是除去保护涂层的区域。

图2。样品为分析准备，黄色矩形表示分析面积

分析

对不同处理的样品进行分析，采用以下参数进行元素映射:

• 映射面积：约。20×5平方毫米
• 步长：20μm
• 测量时间：每像素10毫秒，总数小于1小时

Zn和ZnAL涂覆样本的多元素分布在图3中描绘。3和文件。这两个图都显示左侧和右侧的Zn涂层区域（绿色）和中间中移除Zn涂层的区域。两个图的上部的红色区域显示抛光的基材（Fe）。Cl（蓝色）和S（紫色）底部的截面从环氧树脂含有Cl和S，覆盖抛光样品的一部分。也可以在腐蚀层中的裂缝内发现元件。它们是海水处理的残留物。图4中的Al的分布。4是浅蓝色。它浓缩在钢（Fe）和Zn涂层之间的涂覆区域内。

图3。海水处理后Zn涂层钢的多元素分布，线扫描区域

图4。海水处理后ZNAL涂层钢的多元素分布，线扫描区域

对比图3和图4的元素分布边界可以得出，常规Zn涂层比ZnAl涂层对腐蚀更敏感。从ZnAl涂层得到的铝明显地直接在钢件表面形成一层。

更详细的信息可以从垂直于层系统的线扫描中获得(图3和图4中的黄色矩形表示为改进测量统计而扩大的线)。这些线扫描可以从地图数据中计算出来，因为所有像素都保存了完整的光谱。为了更好地理解腐蚀保护的差异，对每个样品的两个不同区域进行了线扫描，一个在涂层完整的区域(线扫描(a))，另一个在涂层被去除的区域(线扫描(b))。此外，元素浓度归一化为沿“100”线的每个元素的最高浓度。本程序的目的是拟合高浓度元素(Fe, Zn)与低浓度元素(Al, S, Cl)在相同的Y轴范围内。这种方法的优点是可以很容易地发现所有元素浓度的变化(这也是本次研究的目的)。缺点是，这些线和刻度不能反映元素的绝对浓度，在次要元素的线中统计噪声很明显。结果如图5a至6b所示。

图5。(a)镀锌材料的线扫描(图3中的(a))， (b):图3中Zn被去除和材料腐蚀区域的线扫描(图3中的(b))

图。图5A示出了图5A中的线扫描（A）的线性元件分布。3垂直于Zn涂层区域中的层系统。在样品的顶部，分别在线扫描的左侧，Fe强度（红色）高，因为​​它来自基材。在涂层（绿色）的Zn强度增加时，它显着降低。左侧的S（紫色）和Cl（蓝色）的较高强度是腐蚀渗透到侧面的效果，也可以作为主腐蚀区的左右的紫色区域可见。由于环氧树脂中的含量，CL增加了线的右侧。Fe和Zn之间的锋利边界表明腐蚀保护完好无损。

图5B示出了扫描线B的在图3中在相同的样品中，其中锌除去的区域中的元素分布。这里Fe的分布，因为它是由腐蚀过程扩散到腐蚀区域缓慢下降。锌缓慢增加，由于同样的过程。他们在环氧树脂含量的结果 - 无论Cl和S于行扫描右侧再次增加。一般来说国贸部中可以看出，由于铁在腐蚀面积扩散的腐蚀防护效果较差。

图6。(a) znal涂层材料的线扫描(图4中的(a))， (b)线扫描(图4中的b)，在涂层被去除的区域

图6a和图的元件分布。图6B相同的海水处理之后但与涂层的ZnAl示出了样品的分布。Fe的涂覆的面积的减小（图6a，图线扫描一个4）非常强。铝主要集中在钢的顶部和Zn镀层几乎不含铝。钢铁和保护涂层，但由Al层（也比较图3和图4）到达钢阻塞之间再次穿透。在右侧S和氯的增加作为环氧嵌入的结果。

另外，在不含Zn组成的区域（图6的（b，在图线B扫描。4）中的Fe强度显著降低，但在Al intensityis非常低。Cl和锌的浓度也低于该区域。它们增加如以及在环氧S上。

结论

与之相关的微XRF分布分析M4龙卷风在短时间内提供丰富的结果。通过样品制备(包埋和角度磨削)，可以看到所有层，深入研究腐蚀过程。

从这里提出的调查，可以得出结论，即使在用合金的ZnAl完整保护层的腐蚀保护的情况下是更有效的比的Zn仅涂覆。因为铝集中在层直接在钢表面上提供额外的保护。此外，铝可以看出，以减少甚至在申请人如属损坏的保护层腐蚀。

此信息已采购，从Bruker Nano Analytics提供的材料进行审核和调整。欧洲杯足球竞彩

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