The objective of this study was to evaluate corrosion resistance of Zn-Al-Mg alloy coated steel in residential water with trace quantities of Cl-. Comparative evaluations were performed using two commercial coated steel products, GI and Galvalume, as reference samples. Examination of corrosion morphology and measurement of weight loss revealed that the Zn-Al-Mg alloy coated steel exhibited higher corrosion resistance than reference samples. This finding suggests that the alloy coated steel possesses long-term corrosion resistance not only in highly Cl- concentrated environments such as seawater, but also in environments with extremely low levels of Cl- found in residential water. The primary factor contributing to the superior corrosion resistance of the Zn-Al-Mg alloy coated steel in residential water is the formation of an inhibiting corrosion product composed primarily of two phases: Zn5(OH)6(CO3)2 and Zn5(OH)8Cl2·H2O. The preferential dissolution of Mg from the corroded coating layer can increase alkalinity, which might enhance the thermodynamical stability of Zn5(OH)6(CO3)2.
In recent years, Zn-Al-Mg alloy galvanized steel sheets have been widely used as coated steel sheets to support social capital in the infrastructure field. A feature of Zn-Al-Mg alloy-coated steel sheets is that they provide a better corrosion protection period than Zn-coated steel sheets. In this study, the corrosion resistance of a new Zn-Al-Mg alloy-coated steel sheet was investigated and compared to that of conventional commercially available coated steel sheets. The investigation confirmed that increasing the Mg concentration in the Zn-Al-Mg-coated steel sheet improved corrosion resistance, which was more than 10 times that of the galvanized steel sheet specified in JIS G 3302. The study findings also confirmed that the corrosion resistance reached more than twice that of the coated steel sheet specified in JIS G 3323. If such galvanized steel sheets are applied to social infrastructures that are exposed to severely corrosive environments, the service life of the infrastructure might be extended.
In the flux used in the batch galvanizing process, the effect of the component ratio of NH4Cl to ZnCl2 on the microstructure, coating adhesion, and corrosion resistance of Zn-Mg-Al ternary alloy-coated steel is evaluated. Many defects such as cracks and bare spots are formed inside the Zn-Mg-Al coating layer during treatment with the flux composition generally used for Zn coating. Deterioration of the coating property is due to the formation of AlClx mixture generated by the reaction of Al element and chloride in the flux. The coatability of the Zn-Mg-Al alloy coating is improved by increasing the content of ZnCl2 in the flux to reduce the amount of chlorine reacting with Al while maintaining the flux effect and the coating adhesion is improved as the component ratio of NH4Cl to ZnCl2 decreases. Zn-Mg-Al alloy-coated steel products treated with the optimized flux composition of NH4Cl·3ZnCl2 show superior corrosion resistance compared to Zn-coated steel products, even with a coating weight of 60 %.
This work was intended to investigate the effects of Zn content on microstructure and hardness of discontinuous precipitates (DPs) produced by continuous cooling (CC) in Mg-8%Al-X%Zn alloys with 0%, 0.5% and 1% of Zn contents (wt%). The DPs in the alloys possessed a wide range of (α+β) interlamellar spacings, which is attributed to the different transformation temperatures during CC. The higher Zn content resulted in the lower level of interlamellar spacings of the DPs, along with thinner and larger volume fraction of β phase layer in the DPs. It is noted that the DPs in the alloy with higher Zn content exhibited higher hardness, and that the ratio of increase in hardness of the DPs to that of the as-cast state was also increased with increasing Zn content. The reason was discussed on the basis of microstructural differences of the DPs in the Mg-8%Al-X%Zn alloys.
Al-Mg alloy, an open rack vaporizer(ORV) material was reported to be corroded in seawater environments though the ORV material was coupled to thermally sprayed Al-Zn alloy functioning a sacrificial anode. In addition, the corrosion behavior based on the calculated corrosion potential did not match the observed corrosion behavior. Hence, the goal of this study is to get better understanding on Al or Al-Mg alloy coupled to Al-Zn alloy and to provide the calculated corrosion potential representing the corrosion behavior of the ORV material by immersion test, electrochemical tests, and calculation of corrosion and galvanic potential. The corrosion potentials of Al and Al alloys also depended on alloying element as well as surface defects. The corrosion potentials of Al and Al-Mg alloy were changed with time. In the meantime, the corrosion potentials of Al-Zn alloys were not. The corrosion rates of Al-Zn alloys were exponentially increased with zinc contents. The phenomena were explained with the stability of passive film proved by passive current density depending on pH and confirmed by the model proposed by McCafferty. Dissimilar material crevice corrosion (DMCC) test shows that higher content of zinc caused Al-Mg alloy corroded more rapidly, which was due to the fact that higher corrosion rate of Al-Zn makes [$H^+$] and [$Cl^-$] more concentrated within pit solution to corrode Al-Mg alloy. Considering electrochemical reactions within pit as well as bulk in the calculation gives better prediction on the corrosion behavior of Al and Al-Mg alloy as well as the capability of Al-Zn alloy for corrosion protection.
Effects of Zn addition on the microstructure and corrosion behavior of Mg-8%Al-(0-1)%Zn casting alloys were investigated. With increasing Zn content, the amount of ${\beta}(Mg_{17}Al_{12})$ phase increased, while ${\alpha}$-(Mg) dendritic cell size became reduced. The corrosion rate decreased continuously with the increase in the Zn content. The evaluation of the microstructural evolution indicates that the improved barrier effect of ${\beta}$ particles formed more continuously along the dendritic cell boundaries and the incorporation of more ZnO into the surface corrosion product, by which the absorption of $Cl^-$ ions is impeded, are responsible for the better corrosion resistance in relation to the Zn addition.
The reactive wetting behaviors of molten Zn-Al-Mg alloys on MnO- and amorphous (a-) $SiO_2$-covered steel sheets were investigated by the sessile drop method, as a function of the Al and Mg contents in the alloys. The sessile drop tests were carried out at $460^{\circ}C$ and the variation in the contact angles (${\theta}_c$) of alloys containing 0.2-2.5 wt% Al and 0-3.0 wt% Mg was monitored for 20 s. For all the alloys, the MnO-covered steel substrate exhibited reactive wetting whereas the $a-SiO_2$-covered steel exhibited nonreactive, nonwetting (${\theta}_c>90^{\circ}$) behavior. The MnO layer was rapidly removed by Al and Mg contained in the alloys. The wetting of the MnO-covered steel sheet significantly improved upon increasing the Mg content but decreased upon increasing the Al content, indicating that the surface tension of the alloy droplet is the main factor controlling its wettability. Although the reactions of Al and Mg in molten alloys with the $a-SiO_2$ layer were found to be sluggish, the wettability of Zn-Al-Mg alloys on the $a-SiO_2$ layer improved upon increasing the Al and Mg contents. These results suggest that the wetting of advanced high-strength steel sheets, the surface oxide layer of which consists of a mixture of MnO and $SiO_2$, with Zn-Al-Mg alloys could be most effectively improved by increasing the Mg content of the alloys.
In this study, the effects of Zn additions on the mechanical properties of Al-Si-Mg-Cu alloys were investigated by increasing the amount of Zn up to 8wt.%. As the Zn content was increased up to 6 wt.%, the yield strength and elongation changed linearly without any significant changes in the size and shape of the main reinforcement phase. However, it was confirmed by SEM observation that the Mg-Zn phase formed between the reinforcement phases when the amount of Zn added exceeded 7wt.%. A Mg-Zn intermetallic compound formed between the $Mg_2Si$ phase, becoming a crack initiation point under stress. Thus, the formation of the Mg-Zn phase may cause a sharp decrease in the elongation when Zn at levels exceeding 7 wt.%. It was also found that the matrix became more brittle with increasing the Zn content. From these results, it can be concluded that the formation of the Mg-Zn intermetallic compound and the brittle characteristics of the matrix are the main causes of the remarkable changes in the mechanical properties of this alloy system
To understand effects of cooling rates of coating layer on microstructures and corrosion behaviors of hot-dip alloy coated steel sheets (Zn-5%Al-2%Mg) in a neutral aqueous condition with chloride ion, a range of experimental and analytical methods were used in this study. Results showed that a faster cooling rate during solidification decreased the fraction of primary Zn, and increased the fraction of Zn-Al phase. In addition, interlamellar spacing became refined under a faster cooling rate. These modifications of the coating structure had higher open circuit potentials (OCP) with smaller anodic and cathodic current densities in the electrochemical potentiodynamic polarization. Surface analyses after a salt spray test showed that the increase in the Zn-Al phase in the coating formed under a faster cooling rate might have contributed to the formation of simonkolleite (Zn5(OH)8Cl2·H2O) and hydrotalcite (ZnAl2(OH)6Cl2·H2O) with a protective nature on the corroded outer surface, thus delaying the formation of red rust.
The use of Zn-Al-Mg alloy coatings for enhancing the corrosion resistance of steel sheets is gaining prominence over traditional Zn coatings. There is a growing demand for the development of thermal spray wires made from Zn-Al-Mg alloys, as a replacement for the existing wires produced using Al and Zn. This is particularly crucial to secure corrosion resistance and durability in the damaged areas of coated steel sheets caused by deformation and welding. This study focuses on the casting and extrusion processes of Zn-2Al-1Mg alloy for the fabrication of such spray wires and analyzes the changes in microstructure during the extrusion process. The Zn-2Al-1Mg alloy, cast in molds, was subjected to a heat treatment at 250 ℃ for 3 hours prior to extrusion. The extrusion process was carried out by heating both the material and the mold up to 300 ℃. Microstructural analysis was conducted using FE-SEM and EDS to differentiate each phase. The mechanical properties of the cast specimen were evaluated through compression tests at temperatures ranging from 200 to 300 ℃, with strain rates of 0.1 to 5 sec-1. Vickers hardness testing was utilized to assess the inhomogeneity of mechanical properties in the radial direction of the extruded material. Finite Element Analysis (FEA) was employed to understand the inhomogeneity in stress and strain distribution during extrusion, which aids in understanding the impact of heterogeneous deformation on the microstructure during the process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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