鋼鐵材料前處理活化工藝及其活化機理研究.pdf

1、鋼鐵材料在使用過程中最重要的問題就是腐蝕。據(jù)統(tǒng)計,世界上每年因腐蝕而損失的鋼鐵材料占總產(chǎn)量的1/5。對現(xiàn)代工業(yè)造成了嚴(yán)重的破壞,甚至可以危及人民的生命和安全。因此,鋼鐵材料的防腐越來越受到人們的重視。在其抗腐蝕的研究過程中,人們逐漸意識到涂鍍技術(shù)優(yōu)于其它技術(shù),是保護鋼鐵材料最重要、應(yīng)用最廣泛的一種技術(shù)。在世界鋼鐵產(chǎn)品總量中,涂鍍產(chǎn)品約占1/10。而在鋼鐵材料涂鍍過程中,表面前處理尤為重要,因為表面前處理的好壞直接影響著涂鍍層的性能和涂鍍

2、層的結(jié)合強度。因此,需要一種簡單、高效的鋼鐵預(yù)處理活化工藝。
　　NaNO3陽極活化能快速去掉基體表面的氧化膜和溶出物,使基體表面受到輕微的刻蝕,金屬晶格充分顯露,從而使表面處于活化狀態(tài)?；w經(jīng)合適的活化工藝處理后,涂鍍層和基體之間可以具有良好的結(jié)合力。NaNO3陽極活化同時具有化學(xué)活化不具備的許多優(yōu)點,如不易使基體產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象和過度腐蝕,且裝置簡單、活化速度快、成本低及無污染等。本工作研究了NaNO3陽極活化退火45＃鋼、淬火4

3、5＃鋼和35CrMo合金鋼表面的最佳工藝條件,用彎曲法和界面法評價了活化效果。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)活化后溶液pH值、基體表面組分及溶液顏色的變化,探究了NaNO3陽極活化碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金鋼的機理。具體工作如下:
　　1.退火45＃鋼涂鍍前處理NaNO3陽極活化工藝及機理研究
　　退火45＃鋼的組織結(jié)構(gòu)是鐵素體相(F)和珠光體相(P)的混合,其中珠光體相是鐵素體和滲碳體的機械混合物。由于鐵素體相比滲碳體更易溶解,在不同的NaNO3

4、溶液濃度、溫度、時間、電流密度和pH條件下,基體表面活化后的相面積比、組分和形貌不同,從而影響鍍層和基體間的結(jié)合力。由實驗結(jié)果知,NaNO3陽極活化退火45＃鋼的最佳工藝條件為:溶液濃度200～400g·dm-3,溫度30～40℃,活化時間5~10min,陽極活化電流密度5~10A·dm-2,pH值6.00～10.00。在此活化工藝條件下基體表面晶格重新裸露出來,達到一個最佳的活化狀態(tài),同時基體表面具有一定的粗糙度,增強了鍍層和基體之間

5、的接觸面積和鉸鏈作用,從而使鎢合金鍍層和基體之間具有良好的結(jié)合力。根據(jù)實驗結(jié)果分析提出一種新的結(jié)合力判斷方法,為硬質(zhì)合金涂鍍其它基體材料結(jié)合力的判斷提供依據(jù)。通過NaNO3陽極活化退火45＃鋼溶液pH值的變化、基體表面的活化效果及組分的變化,來研究NaNO3陽極活化鐵素體和珠光體相的機理。
　　2.淬火45＃鋼前處理NaNO3陽極活化工藝及機理研究
　　45＃鋼經(jīng)淬火后,組織結(jié)構(gòu)主要為板條狀和針狀馬氏體,還有少量殘余的奧氏體

6、。實驗發(fā)現(xiàn)淬火45＃鋼在NaNO3溶液中更易活化,則在陽極活化退火45＃鋼工藝條件基礎(chǔ)上選定NaNO3溶液的濃度為300g·dm-3,研究溶液溫度、活化時間、活化電流密度、初始pH值對其表面組分及活化形貌的影響。通過觀察鍍層和基體間界面來判斷各工藝條件下的活化效果,得出最佳活化工藝條件為pH值6.00～10.00、活化時間5min、活化電流密度為5A·dm-2,溶液溫度為30～40℃。分析了影響鎢合金鍍層和淬火45＃鋼基體之間結(jié)合力的原

7、因及NaNO3陽極活化馬氏體的機理。
　　3.35CrMo合金鋼前處理NaNO3陽極活化工藝及機理研究
　　35CrMo合金鋼最常用的熱處理方式是850℃淬火,580℃回火,經(jīng)該種方式處理過的35CrMo金相組織為均勻的索氏體(鐵素體基體中均勻分布著細粒狀的滲碳體)。研究了該金相組織及合金元素在NaNO3陽極活化過程中的電化學(xué)反應(yīng)。用彎曲法評價結(jié)合力來說明各工藝條件的活化效果,得出最佳工藝條件為濃度300～400g·dm-3