防止钢铁腐蚀的工艺分类及应用:拖拉机防腐的关键

   日期:2024-08-22     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:261    
核心提示:通过对几种钢铁防腐工艺耐盐雾检测结果的对比研究,说明不同防腐工艺对钢铁零件防腐性能的影响非常大,在实际工作中应根据产品的使用环境和需要选择不同的防腐蚀工艺。在防腐性能要求相同的情况下,铸铁零件需要采用比冷轧钢铁材料防腐能力更强的防腐处理工艺。

防止钢铁腐蚀的工艺有很多种,常用的防腐工艺是在金属表面涂(镀)非金属和金属保护层,或通过特殊的工艺处理,在其表面形成一层化学转化保护膜。

根据构成保护层的材料不同,可分为以下三类。

(1)非金属保护层:在金属表面涂覆有机和无机化合物。 (2)金属保护层:在钢铁表面涂覆(镀)金属或合金作为保护层,以减缓腐蚀速度。 (3)热浸:将需要保护的金属材料或制品浸入熔融的金属中,在其表面形成保护金属涂层。能形成液态的金属一般都是熔点比较低、耐腐蚀、耐热的金属,如Al、Zn等。

拖拉机包含多种结构件和铸件,其防腐性能的好坏直接关系到产品的质量。拖拉机及工程机械产品传统的防腐工艺多采用涂装或电镀工艺,但此类工艺对于使用过程中处于“相对运动”状态的零部件、受挤压的零部件、易碰伤的零部件防腐保护效果不佳。如何解决此类零部件的防腐保护是众多企业面临的问题。在相关资料报告中,采用不同涂装工艺的标准板进行耐盐雾性能对比的报道较多,但采用不同防腐工艺处理的实际零部件进行耐盐雾性能对比试验的报道较少。本研究对采用几种常用防腐工艺处理的实际钢制零部件进行了耐盐雾性能试验江苏钢结构防腐,并对结果进行了分析研究,对提高产品的防腐能力具有参考意义。

1、防腐处理工艺的选择

根据一般机械制造企业的防腐要求,选取10种常用的典型防腐处理工艺进行耐盐雾腐蚀试验,根据常用防腐工艺的耐盐雾腐蚀性能指标,试验时间设定为600h,试验所用冷轧板、冷轧零件材料相同。

A工序:喷砂—浸涂铁红环氧底漆。将铸铁板进行喷砂处理,表面粗糙度为Ra50左右,浸涂江苏某公司生产的粘度为18s的铁红环氧底漆。

工艺B:喷砂—中温磷化—浸涂铁红环氧底漆。铸铁背板经喷砂处理,表面粗糙度Ra50左右,50℃中温锌系磷化,浸涂铁红环氧底漆。

C工序:喷砂—磷化—普通阴极电泳涂装。铸铁背板经喷丸处理,表面粗糙度Ra50左右,50℃锌系磷化,表面电泳厚度20um普通阴极电泳。

工序D:喷砂—磷化—高边高防腐阴极电泳涂漆。铸铁背板经喷丸处理,表面粗糙度Ra50左右,50℃锌系磷化,表面电泳厚度20um高边高防腐阴极电泳漆。

E工序:喷砂—热镀锌。铸铁背板经喷砂处理,表面粗糙度Ra50左右,表面浸镀一层厚度110um的锌层。

F工序:电镀锌。表面电镀一层厚度为10um的锌层。

G工序:铸件喷丙烯酸面漆。表面喷20um厚丙烯酸磁漆。

H工艺:“热镀锌工艺+喷面漆工艺”和“电泳底漆+喷面漆工艺”。上部件加工工艺为先在表面浸涂厚度110um的锌层,再在表面喷丙烯酸面漆;下部件加工工艺为先在表面电泳涂厚度18um的阴极电泳涂漆,再在表面喷丙烯酸面漆。

I工艺:冷轧板—喷涂铁红色环氧底漆。

J工艺:冷轧板—磷化—喷铁红环氧底漆。表面先进行50℃镀锌磷化,再喷铁红环氧底漆。

2.实验结果对比分析

仅对铸件浸铁红环氧底漆或仅喷涂面漆的涂装工艺,防腐防锈性能很差

铸铁件与冷轧板采用同样的涂装工艺,但耐盐雾腐蚀性能却有很大差别,冷轧板的耐盐雾腐蚀性能要比铸铁件好很多。采用同样的防锈底漆,如果两者都不是磷化,铸铁件在耐盐雾腐蚀试验24小时后就会出现大面积锈蚀,而冷轧板在168小时后就会出现局部起泡腐蚀;如果两者都是磷化,铸铁件在耐盐雾腐蚀试验168小时后就会出现局部锈蚀,而冷轧板在240小时后就不会出现任何锈蚀。

磷化工艺对提高铸铁件的耐腐蚀、防锈性能有很大的影响。磷化工艺可以大大提高铸铁件的耐盐雾腐蚀性能。采用类似的涂装工艺江苏钢结构防腐,未经磷化处理的铸铁件在盐雾试验24小时后就会出现大面积的锈迹。磷化后,同样的零件在盐雾腐蚀试验168小时后就会出现严重的锈迹。但试样表面的整体状况比未经磷化处理的铸铁件好得多。

在保证涂层不受碰伤损伤的情况下,采用高耐蚀高边阴极电泳漆可满足铸铁件长期防锈技术要求;当使用过程中零件间有相对运动或碰伤时,采用“热镀锌工艺+喷漆工艺”可有效解决零件涂层损伤面的生锈问题。

“热镀锌工艺”能有效提高铸件的抗腐蚀性能,其抗腐蚀性能优于一般的阴极电泳工艺,铸铁件经热镀锌工艺处理后,耐盐雾600小时无红锈产生。

电镀锌件的耐盐雾性能比高边阴极电泳防腐工艺低得多。

不同的阴极电泳漆对铸铁件的耐蚀防锈效果影响很大。一般阴极电泳底漆铸件在盐雾腐蚀试验中,96小时出现局部锈蚀,240小时出现大面积锈蚀。而高边高腐蚀阴极电泳的试样经过600小时盐雾腐蚀试验后,表面仅出现少量“麻点”。其主要原因是普通电泳漆膜的抗边锈性能差,而一般铸铁件表面比较粗糙,相当于有无数条“棱角”。因此,对铸件(特别是表面粗糙度高的铸件),必须采用高边防腐电泳涂料进行涂装。

影响磷化工艺和高耐蚀高边阴极电泳漆提高铸铁件耐盐雾腐蚀性能的主要因素是铸铁件的成分和表面粗糙度。

2.1 成分的影响

铸铁中碳(C)、硫(S)、磷(P)等有色元素的含量比碳钢中多,约相差一个数量级。这些有色元素的存在,使铁分子很容易与其形成无数个原电池,从而产生电化学腐蚀。在同样的温度条件下,电化学腐蚀的速度比电化学腐蚀的速度要快得多。

2.2 表面粗糙度的影响

铸件表面粗糙度一般在Ra12.5以上,部分铸铁件表面粗糙度可达Ra25甚至Ra50。碳素结构钢表面粗糙度一般在Ra3.2以下,热轧钢材表面粗糙度一般在Ra6.3~12.5之间。粗糙度过大,一方面更容易加速冷凝水和CO2的粘附,促使腐蚀的发生;另一方面,表面粗糙度还影响表面涂层的覆盖和保护。如果在铸件表面仅涂刷一层铁红环氧底漆,由于涂层本身的流平性,很难在铸件表面凸出部位形成有效的涂层保护膜。

铸铁件经过磷化工艺处理后,其表面形成的磷化膜会有效吸收油漆等保护材料,从而在粗糙表面的凸出部位形成一层磷化膜加电泳漆的保护膜。

经磷化工艺处理的铸铁件表面再涂装高强电泳漆时,其表面便会形成一层由磷化膜和电泳涂膜组成的重复保护层,从而达到更好的保护效果。

3. 结论

通过对几种钢铁防腐工艺的耐盐雾试验结果的对比研究表明,不同的防腐工艺对钢铁件的防腐性能有很大的影响,实际工作中应根据产品的使用环境和需要选择不同的防腐工艺。

在同样的防腐要求下,铸铁件需要采用比冷轧钢材料更强的防腐处理工艺。而且采用同样的防腐工艺,铸铁件的防腐性能要比冷轧钢件低得多。

对于在装配和使用过程中容易受到碰伤、磨损或产生相对运动的产品或零部件,采用一般的涂装或电镀工艺难以满足防腐要求,建议采用热镀锌或热浸镀锌防腐工艺,可有效解决零部件涂层易损伤、生锈的问题。

对于铸件(特别是表面粗糙度Ra>25的铸件),粗糙表面的尖端不易用普通涂装工艺覆盖,防腐效果差,而采用磷化加高边电泳涂装工艺可大大提高其耐盐雾腐蚀性能。

 
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