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热浸镀锌是钢铁腐蚀的主要防护手段之一。在热浸镀锌工业中,熔融锌液对热镀设备强烈腐蚀的问题一直没有很好地解决,由此产生高能耗、高锌耗、器件寿命短、镀层质量差、环境污染重等问题,阻碍了热浸镀锌工业的发展。本文通过分析耐熔锌腐蚀防护技术及钢铁渗金属防腐的研究发展现状,同时结合熔锌对钢铁的腐蚀机理,选用固体粉末铬钛共渗技术对普通碳钢进行表面防护处理,并通过热处理制备耐熔锌腐蚀涂层,以提高热浸镀钢基设备的使用寿命,降低生产成本。通过XRD,SEM,金相显微镜等分析测试方法,研究了渗层的组织和性能。 实验结果表明,渗层厚度随着温度的升高而增加,时间与渗层厚度的关系满足抛物线的规律。温度过高渗件会出现粘结现象,温度过低渗层厚度过薄;这两种情况都会造成耐锌液腐蚀性能的降低,适宜的共渗温度为1000℃。渗镀时间少于6h时,渗层较薄无法起到耐锌液腐蚀的作用。而渗镀时间为8h,10h时渗层较厚,但后者耐锌液腐蚀效果较前者稍差,因此,渗镀时间为8h最佳。氧化实验结果表明,在氧化温度为850℃,氧化时间为3h时,氧化膜生长速度适中,保证了致密性。经氧化处理后形成的氧化膜具有致密性好、抗粘结性强、微裂纹等缺陷少、渗层中扩散区的厚度大以及与锌不浸润等一系列优点是其耐熔锌腐蚀性好的主要原因。用循环氧化法测定了Q235钢Cr-Ti共渗层的抗高温氧化性能。共渗层内侧富集的Ti以稳定的TiC形式存在,阻碍了表层富集的Cr向内层扩散,使氧化增重速率明显下降,共渗层经800、900℃×50h氧化实验其氧化动力学曲线符合抛物线规律,抗高温氧化性能是Q235钢的30倍左右。高温氧化过程中,表面形成连续致密的Cr2O3氧化膜。氧化膜的形成是材料具有良好抗高温氧化性能的主要原因。它的化学性质稳定,致密性好,具有良好的抗氧化性和抗热腐蚀性,与基体黏附性良好。 经1000℃保温8h后在850℃氧化3h的渗层具有优异的耐熔锌腐蚀性能,能够有效抵御锌熔体的腐蚀作用,耐锌液腐蚀能力较Q235钢提高近14倍。其他工艺下的渗层缺陷较多,耐熔锌腐蚀性较差。适宜的铬钛共渗工艺为1000℃×8h,铬与钛的质量比为8∶1,NH4Cl含量为5%。