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表面处理钢板的开发状况和发展方向
表面处理钢板应用领域的扩展和性能
表面处理钢板大部分是镀Zn钢板。2008年,日本镀Zn钢板产量是1500万t,其中77%是热镀Zn钢板。镀Zn钢板用于汽车、建筑、电器和其他方面,其中有一半用于汽车。
从80年代起55%Al-Zn热镀钢板在日本得到广泛应用。在海盐影响很大的海岸地带,镀Al钢板发生孔蚀,耐蚀性下降。长期暴露腐蚀的结果表明,镀Zn钢板由于Zn的消耗而产生红绣,而5%Al和55%Al-Zn镀层钢板保持了耐蚀性和替代腐蚀保护功能。55%Al-Zn镀层的金属组织是在一次结晶的富Al相晶粒之间存在着含b-Zn的富Zn相。Townsend指出,在暴露腐蚀初期,富Zn相首先溶解表现出替代腐蚀保护作用;在暴露腐蚀后期,富Al相起到耐蚀作用。这种防腐蚀机制也体现在镀Zn钢板和55%Al-Zn镀层钢板的端面腐蚀中。研究资料指出,在长期暴露实验中,在暴露初期55%Al-Zn镀层钢板由试样端面开始发生的镀层膨胀(线状腐蚀)的腐蚀速度较大,在暴露后期,镀Zn钢板的镀层膨胀腐蚀速度较大。在暴露初期55%Al-Zn镀层钢板的富Zn相在涂层和镀层的界面上溶解,所以,腐蚀从试样端面迅速向内部进行,当腐蚀进行到一定距离时,与阴极距离增大,腐蚀速度就减小了。镀Zn钢板在腐蚀发生后由于没有富Al相,所以阴极面积增加,腐蚀一直进行下去。
为提高5%Al-Zn镀层钢板的耐蚀性,开发出添加3%Mg的6%~11%Al-3%Mg-Zn合金镀层系列钢板。在6%Al-Zn中添加Mg延长了红锈产生的时间,Mg提高耐蚀性的效果在大气暴露试样中也得到证实。在滨海地区该镀层系列钢板暴露实验生成的腐蚀产物中,都没有发现ZnO。暴露腐蚀生成并积累的腐蚀产物大大抑制了阴极反应。而镀Zn钢板腐蚀产物中的ZnO具有半导体的性质,不能抑制氧化还原的阴极反应。在3%Mg镀层钢板腐蚀产物中没有检测出ZnO,这与上述实验结果一致。
从上世纪80年代开始,在铬酸盐皮膜上涂敷约1靘有机膜的耐指纹钢板和润滑钢板、涂敷约20靘有机膜的钢板,省去涂敷工序的预涂层钢板实现了商品化,并得到广泛应用。之后,在电气电子设备中禁止使用P、Cr6+和Cd6+的RoHS(对某些有害物质限制使用的规定)法令于2006年开始生效,推进了无Cr化处理工艺的进程。预涂层钢板的性能特点是耐蚀性、高加工性、抗表面瑕疵性、抗污染性、抗菌性、吸热性、散热性等等,这些特性主要是由涂敷皮膜的特性来决定。
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Q460C钢板可选切割工艺:
耐蚀钢铁合金铸件包括耐蚀铸钢、耐蚀铸铁两类。具体的工艺为:
1、火焰切割:火焰切割设备的成本低并且是切割厚金属板 经济有效的手段,但是在薄板切割方面有其不足之处.与等离子比较起来,火焰切割的热影响区要大许多,热变形比较大.为了切割准确有效,操作人员需要拥有高超技术才能在切割过程中及时回避金属板的热变形.
2、激光切割:激光切割设备可切割4mm以下的不锈钢,在激光束中加氧气可切割20mm厚的碳钢,但加氧切割后会在切割面形成薄薄的氧化膜.切割的 大厚度可增加到20mm,但切割部件的尺寸误差较大.
3、剪板机:剪板机是借于运动的上刀片和固定的下刀片,采用合理的刀片间隙,对各种厚度的金属板材施加剪切力,使板材按所需要的尺寸断裂分离.剪板机属于锻压机械中的一种,主要作用就是金属加工行业.
4、等离子切割机:等离子切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属部分或局部熔化(和蒸发),并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法.
1、耐蚀铸钢
1.1马氏体耐蚀钢
这类钢的w(C)在0.10-0.45%之间,w(Cr)在12.0-14.0%之间。主要的热处理防止:1)调质处理。主要为了获得马氏体,并防止碳化物析出;调质回火是淬火应力和提高韧性。2)正火+回火。含有少量镍、钼、硅等元素的低碳马氏体耐蚀钢,经正火+回火处理后,力学性能得到改善。
1.2铁素体耐蚀钢
这类钢的w(C)≤0.12%,w(Cr)在15-20%之间。主要热处理方式:1)铸态;2)退火。退火的温度不应低于540℃,也不可高于850℃。加热过程中,当温度达到350℃时, 进行一段时间均热,以免铸件产生大应力。
1.3奥氏体耐蚀钢
典型钢种是1Cr18Ni9Ti。主要热处理方式:1)固溶。将铸件加热到950-1175℃,加热时宜采用先低温预热,再快速加热到固溶温度的工艺。2)固溶+稳定化处理。对另含有钛铌等合金元素铸件固溶处理后,应再进行稳定化处理。即重新将铸件加热到850-930℃,然后快冷。以阻止碳化铬析出,改善抗晶界腐蚀性能。
1.4沉淀硬化耐蚀钢
典型钢种是ZGCr17Ni4Cu2。热处理方式为固溶+时效强化,固溶温度为1020-1060℃,时效硬化温度为560-650℃。
2、耐蚀铸铁
耐蚀铸铁含有较高的硅、铝、铬、镍等单一元素或由它们混合而成的复合元素。为了改善综合力学性能,常加入铜、稀土等合金元素,此类材料属于较硬的耐蚀脆性材料。热处理方式为内应力低温退火。
高强板顾名思义是在钢板表面镀一层薄而致密的锌金属层,防止钢板表面受到腐蚀,以达到延长钢板使用寿命目的,并且金属锌表面呈银白色,色泽美观而广受欢迎。汽车用高强板的主要概况是:
1、生产工艺
按高强板的生产工艺及深加工方法的不同,高强板主要分为热高强板和电高强板,前者主要是将薄钢板浸入锌槽中,使钢板表面粘附一层锌,将出槽后的热高强板加热至约500℃,使其表面产生一种锌和铁的合金薄膜;而后者是利于溶液电解的原理,先将Zn2+离子电解到溶液中,然后在钢板表面沉积,形成一层均匀而致密的锌金属或合金层。
2、高强板表面质量
根据高强板表面质量的情况,其又可分为单面高强板和双面差高强板,表面仅一面有镀锌层的钢板叫做单面高强板。如果在已经一面镀锌的钢板的另一面,也涂一层锌金属,由于其厚度的差异,称为双面差高强板。
3、电镀溶液的种类
根据电镀溶液的种类可将电镀锌分为五大类,分别为:碱性 镀锌、碱性锌酸盐镀锌、铵盐镀锌、无铵氯化物镀锌、和硫酸盐镀锌。
1)碱性 镀锌后产品表面色彩艳丽,特别适用于彩色镀锌;但是由于 属于剧毒物质,在碱性 镀锌的过程中对通风设备提出了更高的要求,环境保护的限制对无氰少氰电镀液提出了更高的要求。
2)碱性锌酸盐电镀液的pH值为12~13,该工艺是由碱性 镀锌演变而来,也同样适合于彩色镀锌,其电镀层的晶格结构主要呈柱状,具有优良的耐蚀性。
3)采用铵盐作为电镀液时,电流利用率高,产品表面金属离子沉积速度快,得到的电镀层致密、光亮;但是由于铵盐电镀溶液对镀槽中的钢铁设备腐蚀严重、废水处理困难,铵盐镀锌迅速被无铵氯化物镀锌所取代。
4)采用无铵氯化物镀锌方法得到的电镀锌经钝化后,表面呈蓝白色,其表面与镀铬后颜色类似。
5)硫酸盐镀锌是目前国内广泛采用的一种电镀方法,由于其电镀溶液成分简单、成本低,且性能稳定,对环境及电镀设备危害小;电镀过程可使用较高的电流,镀层沉积速度较快,因此特别适用于线材、型材等大体积零部件。
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