摘要
金属腐蚀是生产生活中一种普遍的现象，而在沿海大气环境中，钢铁材料腐蚀问题尤为严重，目前最直接的防腐蚀技术是将金属材料与腐蚀介质隔离开，金属表面覆盖层技术防护作用大，经济实用，是最为有效的办法之一。其中金属防腐蚀涂层技术应用最为广泛，该技术以铝及铝合金涂层为主，由于铝的活泼性较高，可作为保护性阳极涂层，一方面能够将金属基体和腐蚀介质隔离开，另一方面还是一种牺牲阳极材料，具有阴极保护作用。常用的覆盖层制备方法有电镀、热浸镀、电沉积、热喷涂等技术，然而目前的覆盖层技术普遍存在工艺复杂、耗能大，易产生缺陷等缺点，因此如何探索一种工艺简单，能耗低且表面质量优异的涂覆层制备方法是一项前沿性的研究课题，本文利用简易机械方式探索了一种摩擦涂覆渗铝层制备工艺，并对涂覆渗铝后45钢的耐蚀性能进行了实验研究和分析。 基于实验室现有车床和台式钻铣床，自主设计摩擦涂覆渗铝工装，在45钢圆柱面及端面制备涂覆铝层，采用正交试验探究各因素对摩擦涂覆铝层质量的影响，并对摩擦涂覆工艺参数进行优选，采用金相显微镜、扫描电镜等观察方法，并结合电化学测试及盐雾试验，深入研究了摩擦涂覆工艺制备的纯铝层的组织特征及在沿海大气下的防腐蚀性能，分析了摩擦涂覆铝层结合强度、孔隙度及其与基体的结合机理，探讨了表面粗糙度和试样组织对摩擦涂覆渗铝层的影响，并对涂覆铝层的耐腐蚀性能进行了测试。结果表明，摩擦涂覆铝层与基体之间为冶金结合，涂覆层表面致密，孔隙率仅为0.7%左右。 对摩擦涂覆渗铝层进行电化学试验，分析涂覆铝层的自腐蚀电位、极化曲线及电化学交流阻抗谱，对比未涂覆铝层试样和涂覆铝层试样在NaCl溶液中的腐蚀行为，研究表明，涂覆铝层在腐蚀过程中发生钝化行为，且涂覆铝层的自腐蚀电流密度要低于基体，电化学阻抗谱显示涂覆铝层在NaCl溶液中的电阻值要远高于基体。中性盐雾试验和大气暴露试验结果表明，在沿海大气环境中，摩擦涂覆铝层能够长期有效的对碳钢提供防腐蚀保护，未发生鼓泡或涂层脱落现象，涂覆铝层表面完好，自身生成的腐蚀产物更为致密，具有更长的防护寿命。对摩擦涂覆铝层过程进行仿真验证，结果表明，接触面处温度完全能够使接触面处铝材达到类液层状态，并使铝材发生塑性流动，与碳钢产生冶金结合。
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