無錫冷拔精密鋼管廠：20鋼表面防腐和耐磨層的制備
無錫冷拔精密鋼管廠20鋼屬于優(yōu)質低碳碳素鋼，該鋼韌性、塑性和焊接性均好，適合進行彎曲、壓延、彎邊和錘拱等加工，在汽車、拖拉機及一般機械制造業(yè)中有廣泛用途，但強度和硬度偏低，造成耐磨性較差。
無錫冷拔精密鋼管廠采用固體粉末滲入法在20鋼表面制備了Zn-Al合金滲層，顯示出有效的防腐耐磨的防護功能。滲劑的組成包括鋅粉鋁粉、氧化鋁、氯化銨、氯化鋁、氧化釔。鋅鋁滲入前試樣需經(jīng)過砂紙打磨、拋光處理和乙醇丙酮超聲清洗；將滲劑和試樣基片均勻地放入氧化鋁坩堝內；為防止氧化，在滲劑的表面鋪一定厚度的石墨，并用粘土和水玻璃調制一定粘度的試劑對坩堝進行密封;放入干燥箱中烘干，并在馬弗爐中進行共滲處理。滲入溫度為450~460℃，滲入時間4小時；然后隨爐冷卻。
無錫冷拔精密鋼管廠檢測表明，所制備的Zn-Al合金滲層的厚度約為45μm，在距涂層表面5μm范圍內，元素含量的整體情況為：Fe>Al>Zn，為富Al層；在距涂層表面5~45μm范圍內，元素含量的整體情況為：Fe>Zn>Al，為富Zn層。滲層中主要物相包括由Al與Fe形成的AlFe相和由Zn與Fe形成的FeZn10.98與FeZn8.87,FeZn6.67,Fe3Zn10等相。Zn-Al滲層的表面硬度可達325HV，遠高于基體的180HV，說明通過Zn,Al元素滲入可以在基體表面及近表面處形成一定厚度的Al-Fe和Zn-Fe合金相，這些中間相的產(chǎn)生可以較明顯提高鋼基體的表面硬度，增強20鋼的耐磨性能。
無錫冷拔精密鋼管廠經(jīng)旋轉摩擦試驗機上進行的室溫無潤滑摩擦試驗表明，Zn-Al滲層除了增加基體硬度，提高耐磨性，還有一定潤滑減摩作用，可以更好地對鋼基體進行表面防護。對有Zn-Al滲層和沒有Zn-Al滲層的20鋼進行48h的鹽霧試驗（腐蝕液為5%NaCI溶液，溫度為33℃），可以看到，沒有Zn-Al滲層保護的20鋼表面完全被銹蝕，出現(xiàn)疏松、多孔的情況，而Zn-Al滲層試樣表面整體較致密平整，某些區(qū)域出現(xiàn)了少量白色腐蝕產(chǎn)物，即滲層被腐蝕后出現(xiàn)的白銹，可見Zn-Al滲層明顯提高了20鋼的耐蝕性能。從電化學測試在5%NaCl溶液中的極化曲線可以看到，Zn-Al滲層的腐蝕電流密度為6.13x10-6A/cm2，腐蝕電位為-0.78V；而20鋼基體的腐蝕電流密度為8.12x10-5A/cm2，腐蝕電位為-0.44V。Zn-Al滲層的腐蝕電流密度明顯比20鋼基體小，這說明滲層的防腐蝕機理主要是陰極保護作用，腐蝕電流密度低的滲層試樣耐蝕性能較好。
無錫冷拔精密鋼管廠他們的工作表明，在20鋼表面制備Zn-Al滲層是提高20鋼基體耐磨減摩和耐蝕性能的有效措施。他們所采用的固體粉末滲入法（控制溫度在450~460℃，Zn含量為50%，Al含量為20%，滲入時間4小時），可以在20鋼表面生成均勻、致密的Zn-Al合金滲層。滲層主要由Al-Fe和Zn-Fe中間相組成；Zn-Al滲層的表面硬度較20鋼的硬度有了大幅的提高。Zn-Al合金滲層的這種結構和硬度是其提高20鋼基體耐磨減摩和耐蝕性能的原因。 |
