第７卷第３期 材料研究与应用 ＶＯ１．７，Ｎｏ．３ ２ ０ １ ３年９月 ＭＡＴＥＲＩＡＩ Ｓ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＡＰＰＩ ＩＣＡＴＩＯＮ Ｓｅｐｔ．２ ０１ ３ 文章编号：１６７３—９９８１（２０１ ３）０３一Ｏ１７８—０５ ＷＣ一１ ２００涂层耐熔融锌腐蚀性能研究 黄科，曾翠丽，张吉阜 广东省Ｔ业技术研究院（广州有色金属研究院），广东广州 ５１０６５０ 摘要：采用超音速火焰喷涂在３１６Ｌ基体上制备了ＷＣ一１２Ｃｏ涂层，并对熔融锌液对涂层的腐蚀机理进 行了分析．研究结果表明：所制备的ＷＣ－１２Ｃｏ涂层均匀致密、孑Ｌ隙率低于１ ，平均硬度超过１３００ ＨＶ ；ＷＣ一１２Ｃｏ涂层具有良好的耐熔融锌液腐蚀性能；在残余应力及热应力作用下，涂层会产生裂纹， 熔融锌液沿着涂层裂纹渗透并腐蚀基体，导致涂层从基体剥离失效． 关键词：超音速火焰喷涂；ＷＣ－１２Ｃｏ涂层；耐熔融锌腐蚀 中图分类号：ＴＧ１７４．４４ 文献标识码：Ａ 热镀锌是将钢铁构件浸入熔融锌液中，使其获 得耐大气腐蚀的锌覆盖层的有效办法．随着交通、建 材、通讯、电力等行业的发展，对热镀锌部件的需求 量不断地增加．然而热镀锌设备中的许多铁基部件 需要承受熔融锌液的强烈腐蚀，如钢铁企业带钢热 镀锌机组中常用的沉没辊装置，即使采用３１６Ｉ 等 材料制造的沉没辊及轴瓦，在４６０￣６５０℃的熔融锌 度、优异的耐磨性能及良好的耐锌液腐蚀性能 ． 本文采用超音速火焰喷涂工艺，在３１６Ｉ 基体上制 备ＷＣ－１２Ｃｏ涂层，并对涂层的耐熔融锌腐蚀性能 进行了研究． １ 试验方法及表征 １．１ 试样 液中工作寿命也不会超过１５天．锌对辊面及轴瓦的 腐蚀会使带钢的表面质量降低，而形成的以铁锌固 溶化合物为主的锌渣也会耗费大量的原材料及能 源，使企业生产效率及产品品质降低ｌ】］． 如采用耐蚀耐磨的整体材料制造热镀锌部 件，不仅成本高昂，而且不耐冲击、性脆易断．实际 上大部分磨损和腐蚀都发生在材料的表面，热喷 涂技术具有可在大面积基体表面快速沉积致密、 先用丙酮将直径２５ ｍｍ×２１０ ｍｍ的３１６Ｉ 不 锈钢棒基体除油，再用２４号棕刚玉砂喷砂处理，喷 砂压力为０．２～０．３ ＭＰａ，喷砂后基体试样表面粗糙 度约为３．０～５．０／ｚｍ．将经喷砂处理后的试棒放入 干燥箱中，在１００℃下预热，用ＧＴＶ公司生产的 Ｋ２超音速火焰喷涂系统对试棒进行喷涂，喷涂前用 喷火焰流对试棒进行预热．表１为喷涂ＷＣ一１２Ｃｏ 涂层的工艺参数． 均匀、结合强度高、耐磨及耐蚀涂层的特点，采用 该方法可解决上述问题．ｗ（２－１２Ｃｏ涂层具有高硬 表１ 超音速火焰喷涂ｗｃ一１２Ｃｏ涂层的沉积工艺参数 Ｔａｂｌｅ １ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ＨＶＯＦ ＷＣ－１ ２０ｏ ｃｏａｔｉｎｇ 由于热喷涂涂层不可避免地存在孔隙，熔融锌液 收稿日期：２０１３－０７ ｌ０ 作者简介：黄科（１９７７一），男．广东惠州人，工程师，本科 会通过孔隙腐蚀基体，因此涂层需要封孔后处理．封孔 ｌ８２ 材料研究与应用 锌液中，在锌液的反复作用下，最终使涂层失效． ３ 结 论 （１）采用超音速火焰喷涂工艺在３１６Ｉ 基体上 制备的ｗＣ＿１２Ｃｏ涂层均匀致密、孔隙率低于１ ， 平均硬度超过１３００ ＨＶ ． （２）ＷＣ一１２Ｃｏ涂层具有良好的耐熔融锌液腐蚀 性能，可对基体形成有效保护，但是在长期高温及热 震环境中涂层会发生部分分解，产生裂纹． （３）熔融锌液通过涂层贯穿裂纹渗透并腐蚀基 图６ ＷＣ １２Ｃｏ涂层Ｘ射线衍射图 Ｆｉｇ．６ Ｘ－Ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ＷＣ一１２Ｃｏ ｃｏａｔｉｎｇ 体，腐蚀是沿着涂层与基体的结合界面进行，逐步使 涂层剥离基体，最终导致涂层失效． 参考文献： Ｅｌｉ徐滨士，刘世参．表面工程下卷［Ｍ］．北京：机械Ｔ业出 版社，２０００：１４． ｗＣ＿１２Ｃｏ涂层被熔融锌液腐蚀的过程中，首先 锌液向涂层中进行扩散渗入．随着腐蚀时间的延长， 涂层中渗入的锌液也越来越多，由于锌液的表面张 力ｑＥ４，，渗透力很强，微小的缺陷、孑Ｌ洞、裂纹都有可 能使锌液渗入，并在涂层缺陷处产生应力集中，成为 ［２］王文俊，林均品，王艳丽，等．３１６不锈钢／ＷＣ－Ｃｏ涂层在 锌液中的腐蚀［Ｊ］．航空材料学报，２００６，２６（４）：５６—６０． 微裂纹的成核点与扩展源，在涂层残余应力和热冲 击形成的应力的反复作用下，裂纹逐渐产生并不断 ［３］曹晓明，温呜，姜信昌．锌液对金属的腐蚀机制［Ｊ］．钢铁 研究学报，１９９８，１０（４）：５４—５８． 扩展，数量也在不断增加，使ＷＣ涂层的结晶度降 低，最终形成了贯穿裂纹．同时，动态的锌液对涂层 产生拉伸作用，把涂层沿裂纹方向拉伸并使之破裂成 小块涂层．当涂层出现横向裂纹时，锌液就会沿着这 些裂纹扩散并将开裂的涂层包围，使涂层碎片漂移到 ［４］株洲硬质合金厂．钢结硬质合金［Ｍ］．北京：冶金Ｔ业出 版社，１９９５． ［５］黄汝清，李祖来．钢、铁基复合材料中铸造碳化钨颗粒的 分解过程［Ｊ］．特种铸造及有色合金，２０１２（增刊）： １６４—１６７． Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ＷＣ一１ ２Ｃｏ ｃｏａｔｉｎｇ ｔｏ ｍｏｌｔｅｎ ｚｉｎｃ ＨＵＡＮＧ Ｋｅ，ＺＥＮＧ Ｃｕｉｌｉ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｆｕ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎｏｎ—ｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ），Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６５０，Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＷＣ－１２Ｃｏ ｃｏａｔｉｎｇ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ＨＶＯＦ ｏｎ ３１６Ｌ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｎ ｍｏｌ— ｔｅｎ ｚｉｎｃ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＷＣ＿１２Ｃｏ ｃｏａｔｉｎｇ ｗａｓ ｕｎｉｆｏｒｍ ａｎｄ ｄｅｎｓｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｏ ｍｏｌｔｅｎ ｚｉｎｃ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｍｉｃｒｏ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｅｘｃｅｅｄｅｄ １３００ ＨＶ０ ．Ｔｈｅ ｃｒａｃｋ ｏｃｃｕｒｅｄ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｔ— ｉｎｇｓ，ｔｈｅ ｍｏｌｔｅｎ ｚｉｎｃ ｃｏｒｒｏｄｅｄ ｔｈｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｂｙ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｃｒａｃｋ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｐｅｅｌｉｎｇ ｏｆｆ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＨＶＯＦ；Ｗ １ ２Ｃｏ ｃｏａｔｉｎｇ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔＯ ｍｏｌｔｅｎ ｚｉｎｃ
