金屬表面低熔點(diǎn)熔覆材料及其工藝研究.pdf

1、腐蝕現(xiàn)象無處不在，給日常生活和工業(yè)生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重破壞，不僅大量浪費(fèi)金屬材料，而且由此造成的停工、停產(chǎn)等間接損失也難于估計(jì)，甚至使人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全受到威脅。由于金屬腐蝕現(xiàn)象的普遍存在及其帶來的嚴(yán)重破壞，金屬腐蝕與防護(hù)已引起人們的重視，金屬防護(hù)技術(shù)也得到了相應(yīng)發(fā)展和廣泛應(yīng)用。
　　由于工藝簡(jiǎn)單、鍍層使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，熱鍍鋅技術(shù)在在鋼鐵材料防大氣腐蝕領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。然而，隨著連鑄鋼坯技術(shù)的逐步發(fā)展，熱浸鍍鋅行業(yè)又出現(xiàn)新的

2、問題需要解決。采用連鑄鋼坯技術(shù)生產(chǎn)得到的鋼大部分是含硅量很高的鎮(zhèn)靜鋼或半鎮(zhèn)靜鋼，以這些鋼為基體進(jìn)行熱浸鍍時(shí)會(huì)出現(xiàn)圣德林效應(yīng)，即鍍層灰暗、超厚且粘附性差，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量大大降低，同時(shí)成本大大提高。目前，解決這一問題的主要途徑有制備鋅合金鍍層和高溫鍍鋅工藝。
　　鍍鋅前必須對(duì)基體表面進(jìn)行除油除銹處理，傳統(tǒng)前處理工藝非常復(fù)雜。本課題目標(biāo)之一是研制一種集除油、除銹、磷化、鈍化為一體的亮化液。通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定了其組成為:H3PO4

3、320ml·L-1、ZnO10g·L-1、KClO34g·L-1、Zn(H2PO4)210g·L-1、C4H6O6（酒石酸）10g·L-1、Zn(NO3)24g·L-1、OP-10（乳化劑）10 ml·L-1。對(duì)亮化液性能及其處理鋼基體后形成的磷化膜性能進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果表明:各項(xiàng)性能均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。該亮化液節(jié)能環(huán)保，成本低廉，高效便捷，可在常溫下擦拭或浸漬鋼鐵構(gòu)件并且不含F(xiàn)-、NO2-、Cr6+等毒性離子。形成的磷化膜薄而致密均勻，防

4、銹耐腐蝕，可直接制備涂層。
　　更主要的是，針對(duì)含硅量較高的活性鋼鍍件鍍鋅時(shí)常常出現(xiàn)的圣德林效應(yīng)，本課題在鋅浴中添加了能夠抑制此效應(yīng)的Sn元素以及能夠提高鋅浴流動(dòng)性的Bi元素，并同時(shí)采用高溫鍍鋅工藝得到了Zn-Sn-Bi合金鍍層，通過鍍層厚度測(cè)量和組織形貌觀察表明該種鋅浴可以抑制Fe-Zn的劇烈反應(yīng)，抑制圣德林效應(yīng)的發(fā)生。含Sn5％的鋅浴得到的鍍層厚度較純鋅鍍層有明顯減薄;繼續(xù)添加Bi元素后，鋅合金鍍層厚度進(jìn)一步降低，當(dāng)添加Bi的

5、質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)0.1％時(shí)，合金鍍層厚度達(dá)到最小。鍍層的截面形貌主要由致密層δk和疏松層δp構(gòu)成，其中Zn-5％Sn-0.1％Bi鍍層的δk層相對(duì)較厚且δp層較其他鍍層組織更為細(xì)小致密。另外，該鍍層表面晶粒大小均勻且排列整齊。通過測(cè)試各鍍層在5％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）Na2SO4溶液靜態(tài)浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)、5％NaCl溶液鹽霧腐蝕試驗(yàn)以及3.5％NaCl溶液中電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，Zn-5％Sn-0.1％Bi鍍層耐腐蝕性能最好，其次是純鋅鍍層，再為