Corrosion of zinc alloy coatings after accelerated corrosion tests and removal of corrosion products

The topic of this Master Thesis is the corrosion resistance of zinc – based coatings after accelerated corrosion tests and the removal of their corrosion products. The objective is to assess the best method to eliminate zinc corrosion products for a correct estimation of weight loss values and corrosion rates. Three zinc coatings are considered: Zn, ZnAl3.5Mg3.0 and ZnAlxMgy. The employed cleaning procedures are glycine etching, chromic acid etching, dry ice blasting and some of their combinations. GDOES analysis of soil corrosion samples show that chromic acid pickling is more effective than glycine in removing zinc corrosion products. Both techniques perform better on Zn than ZnAl3.5Mg3.0. SEM inspections demonstrate that both approaches are unable to eliminate corrosion products along the entire cross section. However, chromic acid etching is very powerful in cleaning surface corrosion products, whose appearance remains quite dense in the case of glycine. Dry ice blasting proves to be highly selective towards zinc corrosion products without damaging the coating beneath. Nevertheless, both dry ice blasting and glycine pickling are inefficient in removing the totality of corrosion products. The combination of the two treatments exhibits better results than single practices. Besides, the only methods providing a complete removal of zinc corrosion products are chromic acid etching and its combination with dry ice blasting. This finding arises from the visual observation of specimens and the investigation of mass loss curves, resembling the trend described in literature. About the effect of samples size on corrosion rate for the same alloy, the smallest plates (50x50 mm) have the highest speed of dissolution, as expected. Nonetheless, the presence of a clear tendency can’t be confirmed as negligible differences exist between the other three dimensions: 100x100, 100x150, 100x200 mm. Regarding the mass gain analysis during corrosion, zinc coatings increase their weight with time with enhancing standard deviations. Mass gain rates reduce with time and tend to stabilise, with decreasing standard deviations. Important variations are noticed between each sample. A linear correlation between the thickness gain rate and the speed of corrosion is observed in some cases, but it’s very much dependent on the exposure time, the pickling procedure and the object size.

L’argomento di questa Tesi Magistrale è la resistenza a corrosione di rivestimenti a base di zinco in seguito a test accelerati di corrosione e la rimozione dei loro prodotti di corrosione. L’obiettivo è valutare il metodo migliore per eliminare i prodotti di corrosione dello zinco per una corretta stima della massa persa e della velocità di corrosione. Tre rivestimenti di zinco sono stati considerati: Zn, ZnAl3.5Mg3.0 e ZnAlxMgy. Le procedure di pulizia impiegate sono l’attacco con glicina, l’attacco con acido cromico, la sabbiatura criogenica e alcune loro combinazioni. L’analisi GDOES di campioni corrosi nel suolo mostra che il decapaggio con acido cromico è più efficace della glicina nel rimuovere i prodotti di corrosione dello zinco. Entrambe le tecniche performano meglio su Zn rispetto a ZnAl3.5Mg3.0. Le ispezioni SEM dimostrano che entrambi gli approcci sono incapaci di eliminare i prodotti di corrosione lungo l’intera sezione trasversale. Tuttavia, l’attacco con acido cromico è molto potente nella pulizia dei prodotti di corrosione superficiali, il cui aspetto rimane piuttosto denso nel caso della glicina. La sabbiatura criogenica si rivela altamente selettiva verso i prodotti di corrosione dello zinco senza danneggiare il rivestimento sottostante. Ciononostante, sia la sabbiatura criogenica che l’attacco con glicina sono inefficienti nel rimuovere la totalità dei prodotti di corrosione. La combinazione dei due trattamenti porta a migliori risultati delle pratiche singole. In ogni caso, i soli metodi in grado di procurare una completa rimozione dei prodotti di corrosione dello zinco sono l’attacco con acido cromico e la sua integrazione con la sabbiatura criogenica. Questa conclusione deriva dall’osservazione visiva dei campioni e dallo studio delle curve di massa persa, simili all’andamento descritto in letteratura. Riguardo all’effetto della dimensione dei campioni sulla velocità di corrosione per la stessa lega, le lastre più piccole (50x50 mm) hanno il più alto tasso di dissoluzione, come previsto. Tuttavia, una chiara tendenza non può essere confermata perché vi sono differenze trascurabili tra le altre tre dimensioni: 100x100, 100x150, 100x200 mm. In merito all’analisi della massa acquisita durante la corrosione, i rivestimenti di zinco aumentano il proprio peso nel tempo con deviazioni standard crescenti. I tassi di guadagno di massa si riducono nel tempo e tendono a stabilizzarsi, con deviazioni standard decrescenti. Variazioni significative sono state notate tra ciascun campione. Una correlazione lineare tra il tasso di guadagno di spessore e la velocità di corrosione è osservabile in alcuni casi, ma resta fortemente dipendente dal tempo di esposizione, dalla procedura di decapaggio e dalla dimensione dell’oggetto.