35鋼表面微納結(jié)構(gòu)制備及蒸發(fā)鍍鋁復合處理后的性能研究.pdf

1、35鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼有良好的塑性和適當?shù)膹姸?，工藝性能較好，焊接性能好等特征，因而廣泛使用在橡膠模具上。輪胎模具在化學腐蝕性環(huán)境中以及熱、壓力和摩擦作用下工作，模具中的花紋、溝槽等處很容易積存橡膠和硫化殘留物，它們不僅會影響輪胎的表面形狀，而且會腐蝕模具，表面粘附磨損是其服役時最主要的失效形式，又必須頻繁拆卸清洗，既降低輪胎模具的使用壽命又增加生產(chǎn)成本，因此提高模具表面的抗粘附性能有重大的現(xiàn)實意義。輪胎模具設備體積大、結(jié)構(gòu)復雜、表面質(zhì)量

2、要求高等特點決定了其設備不宜整體采用高性能材料制造，現(xiàn)代表面技術(shù)通過賦予模具表面特殊的成分、結(jié)構(gòu)和性能，有效提高模具表面的強度、硬度、抗疲勞或減摩性能。
　　輪胎模具進行表面處理的目的是在保持模具基體原有性能的基礎(chǔ)上在其表面再賦予新的性能，針對上述輪胎模具生產(chǎn)過程中存在的問題，本課題采用噴丸方法對35鋼采用噴丸辦法制備表面微納結(jié)構(gòu)后再蒸發(fā)鍍上一層致密的鋁膜，通過改變噴丸壓力、噴壓時間、彈丸直徑、清洗工序、鍍膜真空度、干燥時間等工藝

3、參數(shù)對輪胎模具表面形成微納結(jié)構(gòu)組織的影響，研究微納結(jié)構(gòu)鍍鋁膜層的耐磨性能、抗粘附性能、抗硫化污染性能影響規(guī)律。
　　論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1.通過實驗分析確定材料表面實現(xiàn)微納米混合結(jié)構(gòu)、真空鍍膜的優(yōu)化工藝參數(shù)，包括噴丸壓力、噴壓時間、彈丸直徑、清洗工序、鍍膜真空度、干燥時間等。測試了微納米化鍍膜復合層的硬度性能，數(shù)據(jù)表明采用噴丸處理技術(shù)，晶粒細化和加工硬化共同作用下基體表層硬度與心部硬度相比得到了顯著提高，硬度從原來

4、的220Hv提升到310Hv左右，耐磨性能、脫模性能明顯提高。
　　2.通過粗糙度測試實驗分析微納米結(jié)構(gòu)真空鍍膜復合層的粗糙度影響規(guī)律。數(shù)據(jù)表明，先用大直徑的鋼丸噴丸處理，提高工作效率，減少工作時間，但試樣表面粗糙較大;然后用小直徑鋼丸進行精處理，粗糙度隨時間的延長而減少。所以為了降低表面粗糙度，使試樣達到實驗要求，采用彈丸直徑逐漸減小的多次增壓噴丸的方法。一定的表面粗糙度可以吸住一些氣泡使硫化物與材料表面的接觸面積減少，降低因接

5、觸產(chǎn)生的化學反應而污染的可能性。
　　3.研究微納米結(jié)構(gòu)真空鍍膜復合層的摩擦性能。實驗結(jié)果表明，原始35鋼試樣的摩擦系數(shù)約為0.80，噴丸后摩擦系數(shù)值約為0.45，噴丸鍍鋁后約為0.6。材料由光滑的表面構(gòu)造成微米、納米量級兩者按一定比例混合共存的表面凹凸結(jié)構(gòu)，不僅使材料表面與其他介質(zhì)的接觸面積增大，改變了潤滑環(huán)境條件，而且表面硬度提高，摩擦系數(shù)降低，提高了模具材料的耐磨性能，延長模具的使用壽命。
　　4.利用平板硫化實驗模擬

6、輪胎生產(chǎn)時的橡膠模具服役情況，比較原始試樣與噴丸試樣、噴丸鍍膜試樣的硫化污染情況。試樣進過噴丸鍍膜處理后在表面形成一層鋁膜，純鋁是一種在空氣中可以自鈍化的金屬，且其氧化物能形成一層致密的氧化膜覆蓋層。噴丸處理后鍍膜使鋁原子能夠與基體緊密結(jié)合形成薄膜后自鈍化覆蓋基體材料，這使得復合層具備了良好的穩(wěn)定性能，隔絕了基體表面金屬與橡膠中的離子狀態(tài)的氯離子或者硫離子或者空氣中的水分、氧原子等發(fā)生化學反應，降低材料表面能，使材料化學性能趨于穩(wěn)定。<