支護(hù)錨桿表面化學(xué)鍍層的制備與性能研究.pdf

1、錨桿是地下支護(hù)工程中常用的支護(hù)材料，常被用于巷道、礦井、地下隧道及巖石邊坡支護(hù)等工程。由于地下支護(hù)工程的隱蔽性，錨桿的質(zhì)量在工程建設(shè)和安全方面起著至關(guān)重要的作用。錨桿會(huì)在復(fù)雜多變的地質(zhì)與水質(zhì)環(huán)境中發(fā)生惡化，磨損與腐蝕是這種環(huán)境下常見的失效模式。因此著力于改善錨桿抵抗腐蝕及磨損的方法的研究顯得格外重要。
　　為了提高錨桿表面的抗磨損和抗腐蝕性能并增加其使用壽命，本文采用化學(xué)鍍Ni-P對(duì)錨桿進(jìn)行表面處理，試驗(yàn)給出了最佳鍍液配方及工藝條

2、件，利用SEM、OM、XRD、EDS、GDOES等方法對(duì)鍍層的形貌、組織結(jié)構(gòu)及成分進(jìn)行了分析;通過(guò)往復(fù)磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)鍍層的摩擦磨損性能進(jìn)行研究;借助電化學(xué)工作站的極化曲線和交流阻抗的測(cè)試方法，對(duì)鍍層的耐腐蝕性能進(jìn)行表征和分析。
　　在Ni-P二元鍍的基礎(chǔ)上，通過(guò)結(jié)合化學(xué)鍍后的熱處理工藝，系統(tǒng)地研究了不同熱處理溫度對(duì)Ni-P鍍層形貌、結(jié)構(gòu)及腐蝕、磨損性能的影響。隨著熱處理溫度的升高，表面由非晶態(tài)向晶態(tài)轉(zhuǎn)變，晶化程度提高，鍍層和基體之間

3、的結(jié)合力增強(qiáng)，鍍層表面硬度增大，硬質(zhì)顆粒Ni3P對(duì)鍍層起彌散強(qiáng)化作用。通過(guò)摩擦系數(shù)、磨痕形貌及鍍層質(zhì)量損失情況的分析表明，鍍層在熱處理溫度為400℃和450℃時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨損性能。在400℃時(shí)自腐蝕電流密度最小，具有較好的耐蝕性能。
　　針對(duì)不同熱處理溫度的化學(xué)鍍Ni-P合金鍍層，為探討熱處理溫度與鍍層耐蝕性能的關(guān)系，作者在分形理論的方法指導(dǎo)下對(duì)鍍層進(jìn)行分形維數(shù)分析計(jì)算，嘗試在分析和判斷熱處理溫度與耐蝕性關(guān)系方面尋找一定的理論

4、依據(jù)。分形研究表明，Ni-P合金鍍層表面具有分形特征，分形維數(shù)的變化情況與鍍層的耐蝕性能呈現(xiàn)一定的正相關(guān)關(guān)系。由于分形維數(shù)只是鍍層表面的形貌結(jié)構(gòu)和復(fù)雜程度的直觀表征，因此通過(guò)分形維數(shù)變化情況分析鍍層的耐蝕性能具有一定可行性，可做一些定性判斷。
　　通過(guò)在鍍液中添加稀土La的試驗(yàn)，綜合分析了La元素的不同添加量對(duì)鍍層的組織結(jié)構(gòu)、形貌、成分及耐磨耐蝕性能的影響。稀土鑭對(duì)Ni-P鍍層的表面形貌有顯著影響，起到細(xì)化和修飾晶粒作用，胞狀組織