(doc) 生物转化膜技术在钢材表面防腐上的应用

生物转化膜技术在钢材表面防腐上的应用研究开发文章编号1007034201201OO09_O2生物转化膜技术在钢材表面防腐上的应用赵树东北车北京二七轨道交通装备有限责任公司,北京100072摘要介绍了生物转化膜的成膜机理,性能及在钢材防腐上的应用实例和应用效果关键词生物转化膜钢材预处理预涂底漆防腐中图分类号TG178文献标识码B0引言在实际生产中,为保证焊接质量和涂装体系的稳定性,重要焊缝部位焊接前需要对漆膜打磨处理,最后油漆涂装时须对表面临时涂层进行全面处理打磨清理耗费大量的人力,材料,时间,占用工作场地生物转化膜技术很好地解决了钢材在储存,加工过程中的表面防腐与焊接等工序的矛盾,同时其节能,环保,安全的特性也符合低碳减排可持续发展的理念1生物转化膜技术简介生物转化膜技术是一种全新的防腐理念,其核心技术生物转化膜剂以水为介质,以生物提炼制剂为主要成分,无毒,无气味,不燃烧,不含有机溶剂,不含重金属成分,是一种水性环保的材料,适用于钢铁及有色金属等材料表面的抗氧化防腐11防腐机理生物转化膜剂涂覆在钢铁等金属表面后,与二价或三价金属离子接触产生鳌合反应而形成转化膜层或钝化膜层,形成的膜层透明,微薄,致密它与常用的油漆,磷化膜的根本区别在于生物转化膜层是通过与钢铁等金属发生反应形成的,而漆膜,磷化膜是油漆,磷化液体内部反应形成的覆盖膜或沉积膜12生物转化膜层性能特点1膜层微薄透明,厚度一般在几个微米以下2膜层具有特定的防腐性能,满足钢材预处理后储存,加工过程中的防腐要求3膜层耐高温且具有导电性能,钢材在切割,焊接时,膜层无明显破损收稿日期20110527作者简介赵树东1966一,男,高级工程师,本科4膜层与油漆配套涂装性能良好,不影响后续油漆涂装5膜层对切割下料,焊接没有影响2主要性能指标生物转化膜除具有一般涂层的防腐性能,还具有耐高温,导电,可焊接等特殊性能,其主要性能指标见表1表1生物转化膜剂及膜层性能指标3生物转化膜的应用31应用领域及方法根据生物转化膜防腐,耐高温及可焊接的特性,比较典型的应用是钢材预处理后表面工序间防护及加工件表面的防锈1针对热轧钢板及角钢,槽钢等型钢,在钢材抛丸预处理线上除锈处理后,用生物转化膜剂代替常规的预涂底漆,涂覆在清洁的钢材表面,反应干燥0研究开发机车车辆工艺第1期2012年2月成膜2冷轧钢板一般比较薄,且表面有防锈油涂层,首先用化学方法进行除油除锈处理,再涂覆生物转化膜剂生成保护膜层在磷化处理生产线上,用生物转化膜剂代替磷化液对钢板或工件浸涂处理3在冷轧钢板轧制生产过程的防锈上,可直接使用生物转化膜剂代替防锈油下游用户减少了钢板使用前的先表面除油,再防锈工序,大大提高生产效率,节省社会资源4工件加工表面涂抹生物转化膜剂,形成干式保护膜层,在加工,装配,储存期间起到防锈作用5根据设备型式,工件特点,可以采用喷涂,浸涂,滚涂,刮涂,喷淋及手工擦涂等方式进行施工32工艺流程在钢材抛丸预处理生产线上喷涂生物转化膜剂工艺流程见图1,冷轧钢板浸涂生物转化膜剂工艺流程见图2一一区一区图1抛丸处理生产线喷涂生物转化膜剂工艺流程回一圈一圈一圈一匿一巨图2冷轧钢板浸涂生物转化膜剂工艺流程33主要工艺条件,技术参数控制1钢材表面经处理后应无明显油污,锈蚀,抛丸除锈等级应达到SA25钢材表面越平整,清洁度越高,形成的生物转化膜层越致密,防腐性能越优异2由于生物转化膜层薄,实际消耗溶液很少,通常采用空气雾化喷涂施工,液体涂覆量和膜层厚度控制以钢材表面完全润湿,均匀覆盖,无漏涂,无积液为宜采用浸涂施工时,工件在槽液体中保持时间30S左右即可,保证涂覆表面与液体充分接触3生物转化膜剂为单组分溶液,无需调配直接使用,无变质,无干结凝固,无沉积等问题,喷涂系统不用清洗,即开即用4生物转化膜的施工和成膜反应可以在不低于5的极端温度条件下进行,正常生产一般应控制在室温以上5生物转化膜剂在钢材表面的干燥过程即是反应成膜的过程,干燥成膜温度范围宽泛,温度高加快反应成膜速度在抛丸预处理生产线上,烘干室温度一般控制在35一55范围内能效比较高,可根据生产节拍和效率灵活掌握在高温干燥季节可常温成膜,不用加热干燥4应用实例及效果某公司从07年开始,首先在柴油机机体的机械加工表面应用生物转化膜,有效地解决了柴油机配件在储存,工序周转,组装,试验过程中机体表面的生锈问题,生物转化膜防腐性能也得到了实际验证2008年8月,在钢材预处理生产线上应用生物转化膜代替预涂底漆,对抛丸清理后的钢材表面进行防锈涂覆处理钢材种类涵盖冷热轧钢板及槽钢,角钢,H型钢,管材等材质涉及Q235,Q345,Q45O等钢材厚度范围1530MM经过2年多的使用,生物转化膜性能良好,综合效益明显钢板抛丸处理后涂覆生物转化膜剂效果见图3,冷轧钢板浸涂生物转化膜剂成膜效果见图4图3钢板抛丸处理后涂覆生物转化膜层效果图4冷轧钢板涂覆成膜效果在生产中,因钢材规格及材质不同,成膜质量和外观效果有所不同,基本呈现金属本色受表面清洁度等综合因素影响,有时会出现膜层局部发白现象,但通过验证对后续焊接,油漆无明显影响生物转化膜层防腐,耐水性能大大优于磷化膜,能满足钢材各工序过程中的防锈要求正常加工,室内储存一年以上表面涂层状态良好,无明显锈蚀现象,但与预涂底漆相比还有差距,需进一步改进提高生物转化膜层是一种理想的工序防护涂层,但下转第L5页郭志成,苟国庆A6N01ST5铝合金及其焊接接头晶间腐蚀研究后,各试样均未见到明显的晶间腐蚀裂纹,只是试样在表面附近变得凹凸不平腐蚀48H后,焊接接头出现网状腐蚀裂纹腐蚀64H后,母材区有很少的腐蚀网状组织,热影响区和焊缝区的腐蚀要严重得多由断面腐蚀形貌可知,A6N01ST5焊接后的试件耐腐蚀性有所下降腐蚀64H后,将试样表面的腐蚀产物用CRO一HSO,HNO去除后,用LCSM在200倍,1000倍,3000倍下对A6N01ST5母材及焊接接头的热影响区HAZ,焊缝区WS观察并分别做蚀坑深度分析,见表1表1A6NO1ST5母材及焊接接头表面蚀坑深度及蚀坑面积率从表1可以看出,焊接接头是铝合金腐蚀的薄弱环节,A6N01ST5接头焊缝区腐蚀最严重,这与焊接引起焊接接头的成分,组织及力学性能的不均匀性有关,使得接头的腐蚀很复杂25晶间腐蚀机理分析通过以上分析可知,晶间腐蚀由试样的表面向内部扩展A6N01ST5铝合金为A1一MGSI合金,合金元素含量相对较高,其主要析出相为黑色点状MG,SIA6N01ST5时效析出相MGSI,其电极电位一083,电化学性质与基体相近,晶间腐蚀不明显,且其析出物数量少,不会在晶界连续析出,不产生晶间腐蚀倾向但当合金中SI与MG含量比值大于形成MGSI相所需比值,则过剩SI在晶界析出,将使合金产生晶间腐蚀焊接接头附近由于受到焊接热循环的影响导致组织不均匀,其腐蚀电位与母材存在明显差异焊接过程中在高温区晶界更容易吸附第二相,接头上接第10页不能代替防锈底漆使用,在后续涂装时应进行完整油漆涂装体系的施工5结束语区域柱状晶组织,夹杂物等偏析都能导致晶界优先腐蚀,增大腐蚀倾向A6N01ST5焊接接头焊缝区由于焊丝成分的熔入,导致其化学成分,物理性能发生了变化,与母材形成活性较大的小阳极,大阴极的宏观电池,焊缝金属熔解,使得焊缝区优先腐蚀,晶间腐蚀敏感性增加铝合金中过剩的MG会降低型材的耐腐蚀性,生产实际中应严格控制MG的含量,最好使镁硅质量之比不大于173,而在本试验的焊丝中MGSI质量比为490012,远远大于173,可见MG含量高是导致焊缝腐蚀性能降低的主要原因为了提高焊缝的耐腐蚀性能,有必要降低焊丝中的MG含量3结论1由晶间腐蚀试验数据可知A6N01ST5焊接接头的腐蚀速率高于相应母材,A6N01ST5焊接接头的腐蚀主要发生在焊缝区2晶间腐蚀与材料本身的晶粒晶界化学成分,结构差异有关,晶界第二相偏析在腐蚀介质中导致电化学电位不同产生晶间腐蚀当合金中SI与MG含量比值大于形成MGSI相所需比值,则过剩SI在晶界析出,将使合金产生晶间腐蚀3焊接接头存在着严重的物理,化学,力学及组织的不均匀性,因此晶间腐蚀是焊接结构的主要腐蚀形式之一,尤其是焊缝中的柱状晶,夹杂物,偏析及过热区的粗大组织都能增大腐蚀倾向参考文献1刘玲霞,周古听,彭建中,等25L9铝合金及焊缝应力腐蚀性能研究J