武現(xiàn)朋 鄭小平* 田亞強(qiáng) 陳連生

（華北理工大學(xué)，河北 唐山063009）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，金屬合金材料的種類在日漸增加，可是多數(shù)金屬合金材料的防腐性能欠佳，容易受到外界各種環(huán)境因素的影響。眾所周知，鋼鐵材料在金屬材料之中是應(yīng)用最廣泛常見(jiàn)的，鋼鐵材料在冶金、建筑、交通、機(jī)械、航空航天、海洋工程等等方面都是使用最多的，可是鋼鐵材料的不耐腐蝕性往往會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此熱噴涂技術(shù)作為一種實(shí)用性強(qiáng)、防腐性能良好的經(jīng)濟(jì)高效的防腐蝕技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用[1-2]。熱噴涂技術(shù)制作的涂層可以有效防止熔融鋅液腐蝕，避免鍍鋅生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)鋼鐵材料的腐蝕[3-5]。

碳化鎢涂層采用HV-80 型超音速火焰噴涂設(shè)備在Q195 上制備而成，所用熔融鋅液是鍍鋅余液。

1 試驗(yàn)材料與方法

將5.1mm×5mm×100mm 碳化鎢涂層試樣分別沒(méi)入420℃、450℃、480℃鋅液以每秒一周成6cm 直徑圓形進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬流動(dòng)鋅液狀態(tài)下的腐蝕，重復(fù)30 次后取出，待碳化鎢試樣恢復(fù)室溫后，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，分別進(jìn)行觀察總腐蝕時(shí)間為1h的碳化鎢組織變化和受冷熱沖擊性，分析流動(dòng)熔融鋅液狀態(tài)下溫度及腐蝕時(shí)間對(duì)碳化鎢涂層的組織與性能影響。

將腐蝕后的涂層試樣利用電火花線切割機(jī)切割成5.1mm×5mm×8mm 的長(zhǎng)方塊，以碳化鎢涂層的截面當(dāng)作制備金相的表層面，用鑲嵌機(jī)進(jìn)行鑲嵌，將鑲嵌好的試樣依次經(jīng)過(guò)400#、800#、1000#、1200#、1500#、2000#、2500#砂紙進(jìn)行打磨，直至涂層表面沒(méi)有明顯劃痕為止，接著使用拋光機(jī)進(jìn)行機(jī)械拋光（使用粒度為2.5μm 的金剛石噴霧拋光劑），然后將拋好的金相試樣洗凈、吹干。

將制作完成的涂層試樣在聚焦離子束場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（SEM）下進(jìn)行分析，觀察涂層的組織變化，并用掃描電子顯微鏡附帶的能譜（EDS）分析涂層的相成分組成。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 熔融鋅液420℃時(shí)對(duì)顯微組織的影響

圖1 是420℃鋅液流動(dòng)腐蝕1h 之后WC-12Co 涂層截面的組織形貌。從圖中可以看出，涂層的表層區(qū)域沒(méi)有出現(xiàn)明顯的腐蝕痕跡，孔隙也沒(méi)有增長(zhǎng)的情況，1h 時(shí)間內(nèi)鋅元素的含量有所增加，并且可以從圖中明顯看到有亮白色的物質(zhì)生成。W 與C 的含量相對(duì)比較平穩(wěn)，沒(méi)有過(guò)大的起伏情況，Co 也沒(méi)有大的變化，依舊主要分布在粘結(jié)相區(qū)域。相較于未腐蝕前時(shí)，動(dòng)態(tài)腐蝕涂層內(nèi)部鋅元素的含量增加，孔隙有所擴(kuò)大。

2.2 熔融鋅液450℃時(shí)對(duì)顯微組織的影響

圖2 是450℃鋅液流動(dòng)腐蝕1h 之后WC-12Co 涂層截面的組織形貌。從圖中可以看出，涂層的表層區(qū)域有出現(xiàn)明顯的腐蝕痕跡，孔隙也變得密集起來(lái)且有增長(zhǎng)的情況，相較于420℃動(dòng)態(tài)腐蝕時(shí)，鋅元素的含量沒(méi)有明顯的變化，碳元素的含量有了大的起伏變化，當(dāng)碳多的時(shí)候，鎢元素的含量就有所下降，可能是由于熔融鋅液腐蝕的緣故，讓鎢與鋅發(fā)生反應(yīng)，且自由擴(kuò)散到了鋅液之中，從而降低了鎢的含量，而碳元素也就相應(yīng)的有所增加，鈷的含量相較于1h 動(dòng)態(tài)腐蝕時(shí)明顯的下降減少了，應(yīng)該是生成了鋅鈷合金。

而480℃鋅液流動(dòng)腐蝕1h 之后，相較于420℃、450℃動(dòng)態(tài)腐蝕時(shí)，鋅元素的含量沒(méi)有明顯的變化，碳元素出現(xiàn)密集區(qū)，而鎢的含量沒(méi)有過(guò)大的起伏變化。在孔隙周圍出現(xiàn)大量的亮白色物質(zhì)W2C，說(shuō)明熔融鋅液通過(guò)孔隙向周邊腐蝕，從而在孔隙附近出現(xiàn)大量的亮白色物質(zhì)，鈷的含量有嚴(yán)重的下滑區(qū)，說(shuō)明大片的孔隙形成的原因是粘結(jié)相鈷被熔融鋅液腐蝕反應(yīng)生成金屬間化合物，粘結(jié)相的消失讓涂層中的塊狀相無(wú)法相互鏈接，從而形成大量的孔隙。雖然只是在孔隙周圍發(fā)生腐蝕，可是孔隙的增加，必然會(huì)導(dǎo)致更多的熔融鋅液流入孔隙之中，從而加快腐蝕涂層的速度。出現(xiàn)大量碳元素聚集，應(yīng)該是鎢與鋅發(fā)生反應(yīng)且自由擴(kuò)散到了鋅液之中，從而在降低了鎢的含量的同時(shí)，也增加了碳元素的聚集。

3 結(jié)論

3.1 熔融鋅液溫度越高，對(duì)碳化鎢涂層的組織影響越大，鎢、鈷元素的含量越低。

3.2 溫度提升到450℃后鋅液流動(dòng)腐蝕1h，涂層內(nèi)的鋅元素不在增加。