耐熔融鋅液腐蝕材料的制備與研究.pdf

1、連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線上鋅鍋內(nèi)的各個(gè)零部件（沉沒輥、穩(wěn)定輥、軸套、軸瓦等）處于極其嚴(yán)苛、惡劣的工作環(huán)境中，容易與高溫熔融鋅液發(fā)生擴(kuò)散、溶解、反應(yīng)等復(fù)雜的相互作用，并最終導(dǎo)致部件尺寸的變化，使整個(gè)沉沒輥系統(tǒng)失效。除此之外，鍍鋅部件還受到帶鋼及部件轉(zhuǎn)動(dòng)帶來的磨損作用，大大加速了部件的損耗和失效。研究制備出具有優(yōu)良耐高溫鋅液腐蝕性能的新型材料，解決鋅液中的腐蝕、磨損問題，對(duì)提高鋅鍋中零部件的使用壽命，降低生產(chǎn)成本及提高工業(yè)生產(chǎn)效率均具有重要意義。<

2、br>　　本文針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中存在的上述問題分別采用表面熱處理的方法制備了氧化涂層及使用等離子噴涂的方法制備了TiC復(fù)合涂層，并對(duì)其在高溫鋅液中的腐蝕行為及腐蝕機(jī)理進(jìn)行了深入的分析和研究。
　　對(duì)Fe-20Cr-10Mn合金進(jìn)行氧化處理（OT）及氮化氧化處理（NOT）后，均可以有效提高合金材料在高溫熔融鋅液中的耐腐蝕性能。相較于未進(jìn)行熱處理的Fe-20Cr-10Mn合金在鋅液中表現(xiàn)出的均勻腐蝕的特征，OT合金及NOT合金在鋅液中均表

3、現(xiàn)出一定的潛伏期（潛伏期分別為10天和30天）。當(dāng)腐蝕時(shí)間超過潛伏期后合金將發(fā)生局部腐蝕，隨著腐蝕的進(jìn)行，腐蝕速率明顯增加。相較于OT合金，NOT合金表面形成的氧化涂層更均勻、致密，且與基體結(jié)合良好，在鋅液中表現(xiàn)出極差的浸潤(rùn)性，具有最好的抗熔融鋅液腐蝕性能。隨著腐蝕時(shí)間的增加，鋅原子逐漸擴(kuò)散進(jìn)入涂層中并發(fā)生了涂層中鉻元素向鋅液中的溶解。涂層中的缺陷（孔隙、裂紋）成為鋅液腐蝕的通道，在鋅液的擴(kuò)散-取代應(yīng)力、熱應(yīng)力和鋅液帶來的滲透壓力作用下

4、引起裂紋擴(kuò)展，并最終造成了涂層的剝落和失效。
　　使用等離子噴涂制備了添加不同TiC含量的Fe-20Cr-10Mn-x vol.％TiC（x=30，50）復(fù)合涂層（FTB30，F(xiàn)TB50），并研究了熱處理（FTA30，F(xiàn)TA50）對(duì)涂層孔隙率、物相、結(jié)合強(qiáng)度、顯微硬度、抗熱震性能及耐磨損性能的影響。FTB30及FTB50兩種涂層在經(jīng)過熱處理后，孔隙率分別下降了39.64%及50.65%，涂層結(jié)合強(qiáng)度分別提高了19.82%及44.1

5、2%，抗熱沖擊次數(shù)分別下降了73次及192次，涂層顯微硬度出現(xiàn)了小幅下降。TiC復(fù)合涂層中的TiC相在熱處理過程中可以與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成金紅石型TiO2的同時(shí)，產(chǎn)生了53%體積膨脹，愈合了涂層中的孔隙。涂層中的TiC在熱處理過程中作為自愈合封孔劑降低了涂層的孔隙率。TiC復(fù)合涂層經(jīng)自愈合熱處理后，涂層中的TiC的相對(duì)含量（TiCR%）下降，形成的更為致密的組織使涂層耐磨損性能增加。
　　熱處理前的TiC復(fù)合涂層在熔融鋅液中表現(xiàn)出

6、一定的潛伏期，超過潛伏期后涂層易發(fā)生局部腐蝕。尤其是孔隙率高且組織更為疏松的FTB50涂層，潛伏期非常短（10天），其耐鋅液腐蝕性能受涂層中孔隙等缺陷的控制，疏松多孔的涂層結(jié)構(gòu)易在鋅液的滲透作用下發(fā)生剝離并最終導(dǎo)致涂層的失效。熱處理后的Ti C復(fù)合涂層具有更均勻、致密的組織，不易發(fā)生局部腐蝕，表現(xiàn)出更優(yōu)異的抗熔融鋅液腐蝕性能。其中，F(xiàn)TA50涂層中形成了更多的具有耐鋅液腐蝕性能強(qiáng)的層片狀 TiC/TiO2結(jié)構(gòu)，具有最好的抗鋅液腐蝕性能。