【摘 要】
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在现代工业领域中,双相钢作为先进高强钢的典型代表,因其优异的力学性能而应用广泛,例如汽车车身上的安全件、结构件等,而它们在服役过程中面临的诸如泥沙、油污及空气中的污染物质等复杂环境因素极易造成其腐蚀损坏,为此可采用热浸镀锌作为有效的防腐手段。但由此形成的镀层与基板在微观组织、力学性能方面均存在较大差异,在加工时易造成开裂、脱落等缺陷。且双相钢中添加了Si作为强化元素,它的存在极易引发浸镀过程中的硅
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在现代工业领域中,双相钢作为先进高强钢的典型代表,因其优异的力学性能而应用广泛,例如汽车车身上的安全件、结构件等,而它们在服役过程中面临的诸如泥沙、油污及空气中的污染物质等复杂环境因素极易造成其腐蚀损坏,为此可采用热浸镀锌作为有效的防腐手段。但由此形成的镀层与基板在微观组织、力学性能方面均存在较大差异,在加工时易造成开裂、脱落等缺陷。且双相钢中添加了Si作为强化元素,它的存在极易引发浸镀过程中的硅反应性,造成镀层超厚、灰暗及附着力差等问题,从而致使镀锌双相钢的抗腐蚀性能和加工性能变差。为此,参照碳素结构钢等热浸镀锌时相似问题的解决办法,选择在锌浴中添加合金元素以抑制硅反应性,改善镀层质量。本文以两种硅含量不同的双相钢作为镀锌基板,以Ni作为锌浴中的添加元素,借助金相显微镜、SEM、EDS等手段研究Zn-x Ni(x=0.00%,0.03%,0.06%,0.10%,0.12%)合金镀层的相组成及组织结构,并通过改变浸镀时间研究镀层的生长动力学规律;另外采用浸泡腐蚀、电化学腐蚀及摩擦磨损试验对其耐蚀、耐磨性能进行测试比较。研究表明,双相钢中硅含量为0.17%时,Ni对热浸镀时的硅反应性有显著抑制效果。随着Ni含量的增长,镀层厚度先增加后减小,其中,在锌浴中添加0.10%的Ni最为适宜,此时镀层厚度最薄且组织结构较为理想—η相光亮性良好,ζ相无超厚现象且呈规则柱状分布,δ相占比增多且致密,Г相中裂纹减少且未出现失稳现象。此外,镀层中间存在Ni的富集区域和Zn-Fe-Ni三元化合物,分析可知这两种现象是Ni产生抑制效果的原因。而相较之下,Ni对高硅双相钢则无明显作用效果。对不同参数条件下的镀层在5%Na Cl溶液中的浸泡腐蚀形貌、腐蚀速率及电化学极化曲线、阻抗图谱进行比较分析,发现镀层厚度及组织结构致密度对其耐腐蚀性能影响较大,镀层越厚,结构越致密,其耐蚀性越好。而当镀层达到一定厚度后,Ni的添加表现出对其耐蚀性能明显的优化作用,Ni含量越高,镀层耐蚀性越好。利用X-ray衍射分析对热浸镀纯锌与Zn-Ni镀层的腐蚀产物进行比对,发现两者腐蚀产物相同,主要为ZnO、ZnCO3、FeCO3、Fe O(OH)、Zn Cl2·4Zn(OH)2以及少量Fe3O4、Fe2O3,其中Zn O及Zn Cl2·4Zn(OH)2在镀层表面形成的钝化膜可减缓腐蚀进程。对不同参数条件下镀层的表面硬度与粗糙度进行比较分析,发现Zn-0.10%Ni镀层硬度值最高,Zn-0.12%Ni合金镀层表面最光滑;而随着镍含量的增长,受镀层表面硬度、粗糙度等诸多因素的综合影响,其表面的摩擦系数值是先上升后下降,其中Zn-0.12%Ni的摩擦系数最小。当锌浴中镍含量从0.03%增加到0.12%时,镀层磨损试验后的磨痕宽度、高度以及体积磨损速率的减幅分别达到27.81%、14.04%和41.33%,表明镀层镍含量越高,其耐磨性能越好。
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