镀锌余液回收装置表面涂层的组织与性能
发布时间：2021-01-16 14:07
经气刀吹落的焊接钢管热镀锌液,在工作台面上凝固堆积后返回锌锅,容易使热镀锌锅内锌液的温度、含气、夹渣等熔体质量的稳定调控造成困难,从而影响焊接钢管的热镀锌质量与效率。基于此,提出并设计了一种镀锌余液绿色在线回收装置,分析了装置回流面的形状、角度、材质等参数与镀锌余液回流温度场、速度场之间的相互关系,研究了回流曲面涂层的成分、粗糙度、涂覆工艺等参数与镀锌余液流动性的相互关系,重点研究流动的镀锌余液对涂层组织与性能的作用机制。获得了如下主要结论:ANSYS软件模拟回流面形状与角度、镀锌余液回流温度场与速度场等回流参数,确定了优化后的回流面几何参数为:30°夹角、倒锥形、弧线形曲面侧壁。另外,通过研究石墨、Zn O、WC-12Co等不同涂层成分对镀锌余液回流效果的影响规律,优化并确定了WC-12Co为回流面涂层成分。静态镀锌液浸蚀作用下,随着浸蚀时间的增大,Zn元素逐渐的向涂层内部进行扩散,且达到一定Zn浓度时,会首先与涂层的Co元素反应形成Zn-Co金属间化合物;WC-12Co涂层分解并以碎块状脱离回流面基体,使回流面涂层剥落并失效;镀锌液对涂层的浸蚀作用机制为:间隙渗入结合扩散反应的双重...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
镀锌余液
石墨具有良好的耐高温性、化学稳定性以及耐腐蚀性，并且石墨经常用作润滑剂，有良好的润滑效果，因此石墨可以用于制作涂层；氧化锌是一种十分常用的化学用品，可以应用于润滑油、粘合剂等产品的制作中，其有较好的耐熔融锌液腐蚀性以及润滑性，能够用于制作涂层；WC-12Co粉末是一种适合于超音速火焰喷涂的金属陶瓷复合粉末，其加工形成的涂层具有很高的硬度以及良好的耐磨损性能，并且经常应用于防止熔融锌液腐蚀的沉没辊当中，说明碳化钨涂层对于锌液的腐蚀有良好的阻碍作用。a—石墨粉末；b—氧化锌粉末；c—碳化钨粉末图2涂层粉末Fig.2Coatingpowder2.3回流曲面的涂层方法首先使用普碳钢Q195作为基体材料制备出计算机模拟确定的回流曲面，将制作完成的回流曲面用砂纸打磨光滑，确保钢铁基体表面上没有锈迹与氧化层，接着将石墨粉末、氧化锌粉末分别按照一定的比例制作成石墨水溶液、氧化锌水溶液，采用人工涂抹的方式使用细毛刷均匀的涂抹在回流曲面钢铁基体表面，确保自制涂层拥有一定量的厚度，且分布均匀表面光滑，最后将制作完成的带有涂层的回流面放入加热炉中保温30min，加速涂层与基体材料的冶金结合，使得自制涂层不易脱离Q195基体面。碳化钨涂层采用郑州立佳公司研发的HV-80型超音速火焰喷涂设备（如图3所示）制备而成，喷涂过程如图4所示，HV-80型超音速火焰喷涂系统的优点是（1）使用的燃料为煤油，助燃剂为氧气，是一种较安全的燃烧模式；（2）燃烧室压力达到150PSI，焰流速度达到2000m/s以上，输出功率大且可无级调节；（3）HV-80型实现了的高压HVOF涂层质量,涂层与基体之间可以达到90MPa的结合强度。喷涂后的涂层要使用金刚砂轮打磨喷涂表面，制备出试验需要的样板。三个涂层样板如图5所示。
第2章试验材料与方法-13-图3超音速火焰喷涂设备Fig.3HVOFsprayingequipment图4超音速火焰喷涂示意图Fig.4HVOFsprayingschematica—石墨涂层；b—氧化锌涂层；c—碳化钨涂层图5涂层Fig.5Coating
【参考文献】：
期刊论文
[1]超音频感应熔覆铁基熔覆层组织及耐腐蚀性能[J]. 宋博,于静,朱新河. 热加工工艺. 2019(18)
[2]Q235表面Al-Cr梯度复合涂层的制备及性能[J]. 杨璞,魏森森,赵雪妮,王瑶,陈雪岩,张伟刚,刘庆瑶,郑佳梅,桂珍珍. 陕西科技大学学报. 2019(04)
[3]HCPEB表面改性对镀铝CoCrAlY涂层显微组织及氧化性能的影响[J]. 韩志勇,史文新,王者,丁坤英,程涛涛. 材料导报. 2019(14)
[4]热镀锌工业设备用钢铁材料耐锌液腐蚀的研究进展[J]. 杜新,刘敬福,冯立丽,刘广柱. 材料保护. 2019(01)
[5]激光重熔改性对电弧喷涂Al涂层性能的影响[J]. 董学泉,袁惠新,孙涛. 材料科学与工程学报. 2018(04)
[6]HVAF制备WC基涂层结构与滑动摩擦磨损性能研究[J]. 武笑宇,许康威,魏大岭. 热喷涂技术. 2018(02)
[7]超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层的微观组织与摩擦磨损性能[J]. 杨伟华,吴玉萍,洪晟,李佳荟,李柏涛. 材料工程. 2018(05)
[8]AC-HVAF制备FeB/Co金属陶瓷涂层及其耐液锌的腐蚀性能[J]. 叶平,尹付成,刘烨,欧阳雪枚,谢小龙. 中国有色金属学报. 2018(04)
[9]新型电弧喷涂用Zn-Cu-Ti线材及其金属涂层性能研究[J]. 倪雅,吴国光,闫远方,周春侠. 表面技术. 2018(02)
[10]碳钢表面等离子喷涂NiCrAl涂层的耐蚀性能研究[J]. 董会,姚建洮,周勇,李霄,李渊博. 热加工工艺. 2017(22)
博士论文
[1]基于分子接合的功能薄膜接枝、金属涂层制备及膜基界面的研究[D]. 陈德馨.华南理工大学 2018
[2]镍基合金NiAl及活性元素Zr掺杂NiAl涂层的制备及氧化性能研究[D]. 周玉华.上海交通大学 2018
[3]热镀锌锅内壁陶瓷涂层制备及其耐锌蚀机理的研究[D]. 王赫莹.沈阳工业大学 2007
硕士论文
[1]WC系复合涂层及Al2O3-13%TiO2梯度涂层的耐锌/锌铝腐蚀研究[D]. 徐涛.沈阳工业大学 2018
[2]感应熔覆石墨烯复合涂层的组织与性能研究[D]. 姬秀芳.中北大学 2018
[3]等离子喷涂制备难熔金属涂层及其组织和性能的研究[D]. 张帆.兰州理工大学 2018
[4]不锈钢表面电镀Pd-Ni基高耐蚀性膜层[D]. 张志恒.西南石油大学 2017
[5]等离子喷涂Ni5Al-Al2O3梯度涂层的组织与性能研究[D]. 姜帆.长春工业大学 2016
[6]常用耐锌蚀涂层基体金属材料与锌液反应机制的研究[D]. 姚聪.沈阳工业大学 2015
[7]AZ91D镁合金表面金属氧化物陶瓷涂层制备工艺及耐蚀性能研究[D]. 陈博.西南大学 2009
[8]耐熔融锌、铝腐蚀涂层的研究[D]. 徐勇.山东科技大学 2005
本文编号：2980965
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
镀锌余液
石墨具有良好的耐高温性、化学稳定性以及耐腐蚀性，并且石墨经常用作润滑剂，有良好的润滑效果，因此石墨可以用于制作涂层；氧化锌是一种十分常用的化学用品，可以应用于润滑油、粘合剂等产品的制作中，其有较好的耐熔融锌液腐蚀性以及润滑性，能够用于制作涂层；WC-12Co粉末是一种适合于超音速火焰喷涂的金属陶瓷复合粉末，其加工形成的涂层具有很高的硬度以及良好的耐磨损性能，并且经常应用于防止熔融锌液腐蚀的沉没辊当中，说明碳化钨涂层对于锌液的腐蚀有良好的阻碍作用。a—石墨粉末；b—氧化锌粉末；c—碳化钨粉末图2涂层粉末Fig.2Coatingpowder2.3回流曲面的涂层方法首先使用普碳钢Q195作为基体材料制备出计算机模拟确定的回流曲面，将制作完成的回流曲面用砂纸打磨光滑，确保钢铁基体表面上没有锈迹与氧化层，接着将石墨粉末、氧化锌粉末分别按照一定的比例制作成石墨水溶液、氧化锌水溶液，采用人工涂抹的方式使用细毛刷均匀的涂抹在回流曲面钢铁基体表面，确保自制涂层拥有一定量的厚度，且分布均匀表面光滑，最后将制作完成的带有涂层的回流面放入加热炉中保温30min，加速涂层与基体材料的冶金结合，使得自制涂层不易脱离Q195基体面。碳化钨涂层采用郑州立佳公司研发的HV-80型超音速火焰喷涂设备（如图3所示）制备而成，喷涂过程如图4所示，HV-80型超音速火焰喷涂系统的优点是（1）使用的燃料为煤油，助燃剂为氧气，是一种较安全的燃烧模式；（2）燃烧室压力达到150PSI，焰流速度达到2000m/s以上，输出功率大且可无级调节；（3）HV-80型实现了的高压HVOF涂层质量,涂层与基体之间可以达到90MPa的结合强度。喷涂后的涂层要使用金刚砂轮打磨喷涂表面，制备出试验需要的样板。三个涂层样板如图5所示。
第2章试验材料与方法-13-图3超音速火焰喷涂设备Fig.3HVOFsprayingequipment图4超音速火焰喷涂示意图Fig.4HVOFsprayingschematica—石墨涂层；b—氧化锌涂层；c—碳化钨涂层图5涂层Fig.5Coating
【参考文献】：
期刊论文
[1]超音频感应熔覆铁基熔覆层组织及耐腐蚀性能[J]. 宋博,于静,朱新河. 热加工工艺. 2019(18)
[2]Q235表面Al-Cr梯度复合涂层的制备及性能[J]. 杨璞,魏森森,赵雪妮,王瑶,陈雪岩,张伟刚,刘庆瑶,郑佳梅,桂珍珍. 陕西科技大学学报. 2019(04)
[3]HCPEB表面改性对镀铝CoCrAlY涂层显微组织及氧化性能的影响[J]. 韩志勇,史文新,王者,丁坤英,程涛涛. 材料导报. 2019(14)
[4]热镀锌工业设备用钢铁材料耐锌液腐蚀的研究进展[J]. 杜新,刘敬福,冯立丽,刘广柱. 材料保护. 2019(01)
[5]激光重熔改性对电弧喷涂Al涂层性能的影响[J]. 董学泉,袁惠新,孙涛. 材料科学与工程学报. 2018(04)
[6]HVAF制备WC基涂层结构与滑动摩擦磨损性能研究[J]. 武笑宇,许康威,魏大岭. 热喷涂技术. 2018(02)
[7]超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层的微观组织与摩擦磨损性能[J]. 杨伟华,吴玉萍,洪晟,李佳荟,李柏涛. 材料工程. 2018(05)
[8]AC-HVAF制备FeB/Co金属陶瓷涂层及其耐液锌的腐蚀性能[J]. 叶平,尹付成,刘烨,欧阳雪枚,谢小龙. 中国有色金属学报. 2018(04)
[9]新型电弧喷涂用Zn-Cu-Ti线材及其金属涂层性能研究[J]. 倪雅,吴国光,闫远方,周春侠. 表面技术. 2018(02)
[10]碳钢表面等离子喷涂NiCrAl涂层的耐蚀性能研究[J]. 董会,姚建洮,周勇,李霄,李渊博. 热加工工艺. 2017(22)
博士论文
[1]基于分子接合的功能薄膜接枝、金属涂层制备及膜基界面的研究[D]. 陈德馨.华南理工大学 2018
[2]镍基合金NiAl及活性元素Zr掺杂NiAl涂层的制备及氧化性能研究[D]. 周玉华.上海交通大学 2018
[3]热镀锌锅内壁陶瓷涂层制备及其耐锌蚀机理的研究[D]. 王赫莹.沈阳工业大学 2007
硕士论文
[1]WC系复合涂层及Al2O3-13%TiO2梯度涂层的耐锌/锌铝腐蚀研究[D]. 徐涛.沈阳工业大学 2018
[2]感应熔覆石墨烯复合涂层的组织与性能研究[D]. 姬秀芳.中北大学 2018
[3]等离子喷涂制备难熔金属涂层及其组织和性能的研究[D]. 张帆.兰州理工大学 2018
[4]不锈钢表面电镀Pd-Ni基高耐蚀性膜层[D]. 张志恒.西南石油大学 2017
[5]等离子喷涂Ni5Al-Al2O3梯度涂层的组织与性能研究[D]. 姜帆.长春工业大学 2016
[6]常用耐锌蚀涂层基体金属材料与锌液反应机制的研究[D]. 姚聪.沈阳工业大学 2015
[7]AZ91D镁合金表面金属氧化物陶瓷涂层制备工艺及耐蚀性能研究[D]. 陈博.西南大学 2009
[8]耐熔融锌、铝腐蚀涂层的研究[D]. 徐勇.山东科技大学 2005
本文编号：2980965
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