金屬表面低熔點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)帶來了嚴重破壞，不僅大量浪費金屬材料，而且由此造成的停工、停產(chǎn)等間接損失也難于估計，甚至使人民的生命和財產(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重破壞，金屬腐蝕與防護已引起人們的重視，金屬防護技術也得到了相應發(fā)展和廣泛應用。
　　由于工藝簡單、鍍層使用壽命長等優(yōu)點，熱鍍鋅技術在在鋼鐵材料防大氣腐蝕領域得到了廣泛的關注和應用。然而，隨著連鑄鋼坯技術的逐步發(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，以這些鋼為基體進行熱浸鍍時會出現(xiàn)圣德林效應，即鍍層灰暗、超厚且粘附性差，導致產(chǎn)品質(zhì)量大大降低，同時成本大大提高。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。
　　鍍鋅前必須對基體表面進行除油除銹處理，傳統(tǒng)前處理工藝非常復雜。本課題目標之一是研制一種集除油、除銹、磷化、鈍化為一體的亮化液。通過單因素實驗和正交試驗確定了其組成為: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。對亮化液性能及其處理鋼基體后形成的磷化膜性能進行測試的結果表明:各項性能均符合相關標準規(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，針對含硅量較高的活性鋼鍍件鍍鋅時常常出現(xiàn)的圣德林效應，本課題在鋅浴中添加了能夠抑制此效應的Sn元素以及能夠提高鋅浴流動性的Bi元素，并同時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，抑制圣德林效應的發(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，鋅合金鍍層厚度進一步降低，當添加Bi的

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