0 引言

    超高強度鋼具有很高的強度和韌性，用于制造承受高應(yīng)力的重要構(gòu)件，是制造國防尖端武器的關(guān)鍵材料。廣泛應(yīng)用于火箭發(fā)動機外殼、飛機著陸部件、防彈鋼板等航空、航天以及軍事尖端領(lǐng)域，并且其使用范圍不斷擴大，具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。高合金超高強度鋼的合金元素復(fù)雜，導(dǎo)致熱加工工藝復(fù)雜和成本上升。低合金超高強度鋼具有與馬氏體時效鋼相媲美的強度，且生產(chǎn)工藝簡單、成本低，但一般耐腐蝕性能較差[1] ，需要采用表面防護技術(shù)來提高耐蝕性。

    譚衛(wèi)東[2]研究了不同腐蝕環(huán)境下 GC-4 鋼的低周疲勞壽命，結(jié)果表明，實驗鋼在腐蝕環(huán)境下的低周疲勞壽命明顯低于在空氣環(huán)境的低周疲勞壽命。GurrappaI [3] 等研究了低合金超高強度鋼 DMR-1700 和其他鋼材在工業(yè)環(huán)境條件下耐腐蝕性能的差異，認為低合金超高強度鋼 DMR-1700 在工業(yè)環(huán)境條件下容易發(fā)生點蝕與縫隙腐蝕。劉建華[4]等研究了中性鹽霧環(huán)境下 AF1410 鋼的耐蝕性能，發(fā)現(xiàn)其在 3.5%NaCI 水溶液中發(fā)生嚴重的全面腐蝕。低合金超高強度鋼的耐腐蝕性能已經(jīng)成為限制其使用效果和使用場景的重要因素。所以，提高低合金超高強度鋼的耐腐蝕性能，降低腐蝕損失，成為當(dāng)前亟待解決的問題[1] 。

    提高鋼鐵材料耐蝕性的方法有很多，包括：（1） 涂層保護；（2）電化學(xué)保護；（3）改變環(huán)境；（4）合理設(shè)計金屬結(jié)構(gòu)等。其中涂層保護施工簡便且效果好，在海洋等重腐蝕場景下均有應(yīng)用。關(guān)于低合金超高強鋼產(chǎn)品的涂層防護研究，國內(nèi)外專門對此方面的研究文獻較少，本文以不同基材，涂料以及前處理方式三個方面對涂層的附著力、耐高低溫性能、高低溫試驗后的附著力、三防性能進行了測試，研究了低合金超高強鋼 D6A 的涂裝工藝技術(shù)。

    1 試驗部分

    1.1原材料

    基體材料：D6A、Q235 試片復(fù)合涂層配套組合分別為：鐵紅環(huán)氧底漆 + 環(huán)氧硝基磁漆（A 組），高固體環(huán)氧底漆 + 氟聚氨酯磁漆（B 組），聚氨酯底漆 + 聚氨酯面漆（C 組）。

    1.2 測試儀器

    漆膜附著力測定儀器：QFD 型電動漆膜附著力試驗儀低溫、高低溫交變沖擊、耐濕熱試驗：SE-600-10-10溫濕度試驗箱鹽霧試驗：CCT10c 循環(huán)腐蝕鹽霧試驗箱霉菌試驗：ESL-04KA 霉菌試驗箱

    1.3試驗標準

    涂層性能測試采用的標準如下：

    GB/T 1720-1979 漆膜附著力測定法GJB150.5A-2009 軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法 第 5部分 : 溫度沖擊試驗GJB150.9A-2009 軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法 第 9部分 : 濕熱試驗GJB150.10A － 2009 軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法 第11 部分 : 霉菌試驗GJB150.11A － 2009 軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法 第11 部分 : 鹽霧試驗

    1.4試驗方法

    本次試驗按照油漆的配套性及漆種的涂覆要求，將不同的漆種涂覆于 D6A、Q235 試片上，研究基體金屬表面的合適前處理工藝，通過選擇合適的表面前處理，為后續(xù)涂層的優(yōu)良附著提供良好的表面質(zhì)量。將待噴漆的試片表面前處理方式擬采用有機溶劑除油、噴砂兩種工藝（由于超高強鋼酸洗會產(chǎn)生氫脆，所以排除用酸洗清洗方法），按照油漆的配套性，在對應(yīng)的基材上噴涂底漆及復(fù)合涂層，每類樣品4種，自然干燥 7d 后測試漆膜性能，試驗步驟見圖 1。

    2 試驗結(jié)果與討論

    2.1底漆附著力測試

    由于底漆直接和基材接觸，對油漆的附著力至關(guān)重要，因此首先測試了各種底漆在不同前處理方式的附著力，一般防腐油漆附著力指標為 2 級。底漆附著力測試結(jié)果見表 1

    試驗中發(fā)現(xiàn)以上幾種底漆用不同前處理方式在 D6A、Q235 試片上的附著力與基體材質(zhì)不同無關(guān)，均能滿足漆膜附著力的要求，用噴砂方式附著力效果最好，粉紅高固體環(huán)氧底漆在不同前處理方式中均表現(xiàn)出良好的附著力。

    2.2復(fù)合涂層的附著力測試

    涂層剝落有時從底漆層直接剝落，有時從面漆層剝落，產(chǎn)品在環(huán)境中的使用都為復(fù)合涂層，所以對不同前處理工藝復(fù)合涂層的附著力進行了測試，測試結(jié)果見表 2

    試驗后發(fā)現(xiàn)以上的涂層配套漆在 D6A、Q235 試片上的附著力與基體材質(zhì)不同無關(guān)，均滿足≤ 2 級的要求，前處理噴砂方式附著力效果最好，B 組復(fù)合涂層附著力效果優(yōu)于其他兩組，且不同的前處理方式 B 組復(fù)合涂層都表現(xiàn)了優(yōu)異的附著力，這一結(jié)果對產(chǎn)品在實際生產(chǎn)時就可以采用合適的前處理方式有很大的指導(dǎo)意義。

    2.3高低溫沖擊試驗

    由于基材和其上的漆膜熱脹冷縮系數(shù)不一致，進行此試驗后，有可能對漆膜附著力有影響，因此對高低溫沖擊后的漆膜附著力進行了測試 （ 劃圈法 ）。

    a） 循環(huán)次數(shù)：10 次；b） 溫度范圍：-40℃ ±2℃～ +65℃ ±2℃；c） 試驗方法：10℃ /min；轉(zhuǎn)換時間不大于 3min；d） 溫度保持時間：試驗件內(nèi)溫度達到穩(wěn)定的時間，一般取 4h ～ 5h，以被試產(chǎn)品溫度穩(wěn)定為原則，最后一次循環(huán)高溫保持時間為 48h。

圖2 高低溫沖擊試驗

    2.3.1 高低溫沖擊試驗后的底漆附著力

    高低溫沖擊后底漆的附著力（劃圈法）見表 3

    與表 1 比較，高低溫沖擊試驗后漆膜附著力無變化，說明高低溫沖擊試驗對底漆附著力無影響。

    2.3.2 高低溫沖擊試驗后復(fù)合涂層的附著力側(cè)試

    高低溫沖擊后復(fù)合涂層附著力測試數(shù)據(jù)（劃格法）見表 4

    與表 2 比較，高低溫沖擊試驗對復(fù)合涂層的附著力基本無影響。

    2.4 三防試驗

    2.4.1 濕熱試驗

    濕熱試驗條件參數(shù)a） 溫度：+30℃ ±2℃～ +60℃ ±2℃；b） 相對濕度：95%±3%；c） 保持時間：48h。

圖3 濕熱試驗

    所有試片均在各種試驗后停機取出察看外觀，每種試驗后的漆層完好，不起泡、不脫落、無變色、無粉化，說明經(jīng)過濕熱試驗后對漆膜的外觀無影響。

    濕熱試驗后復(fù)合涂層的附著力測試與表 2 相比，濕熱試驗后，除前處理方式為噴砂的 B 組復(fù)合涂層外，其他所有涂層附著力均下降了 1 級，采用任何前處理方式 B 組復(fù)合涂層滿足附著力要求。

    2.4.2 鹽霧試驗

    鹽霧試驗條件參數(shù)：溫度為（35±2）℃，NaCl 溶液濃度為（5±1）%，pH 值 6.5 ～ 7.2，試驗時間為 360h。

    試驗后所有試片漆膜無變化，說明各種前處理方式和各類復(fù)合涂層均滿足鹽霧試驗要求。

    2.4.3 霉菌試驗

    霉菌試驗條件參數(shù)：菌種選用菌種組 2 的要求進行：

    a） 試驗菌種：黃曲霉、雜色曲菌、繩狀青霉、球毛殼霉、黑曲霉（見表 5 所示）b） 試驗溫度：30℃ ±1℃c） 相對濕度：95%±5%d） 試驗周期：28 天

    3 結(jié)論

    （1）低合金超高強鋼 D6A 與普通碳鋼 Q235 相比，表面涂裝工藝基本相同；

    （2）涂料性能對涂層性能影響很大，涂層性能相當(dāng)?shù)那闆r下，性能好的涂料對前處理要求相對較低。

    （3）高固體環(huán)氧底漆 + 氟聚氨酯磁漆（B 組）可以替代現(xiàn)用鐵紅環(huán)氧底漆 + 環(huán)氧硝基磁漆（A 組），獲得性能優(yōu)良的涂層，實現(xiàn)低合金超高強鋼 D6A 涂裝工藝技術(shù)的優(yōu)化。

    參考文獻：

    [1] 鄭傳奇，李濤 . 稀土對超高強度結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕性能的影響規(guī)律及機理 [D]. 內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2015.

    [2] 譚衛(wèi)東，郭洪全，宋軍，等。GC4超高強度鋼在腐蝕介質(zhì)中的低周疲勞性能試驗研究[J].材料工程，1998, （12）： 29-31.

    [3]Gurrappa I,Malakondaiah G.Corrosion characteristics of newly developedstructural DMR-1700 steel and comparison with different steels for industrialapplications [J].Metallurgical and Materials Transactions A,2006,37A:3039-3046.

    [4] 劉建華，尚海波，陶斌武，等 .OCrl8Ni5 和 AF1410 高強度鋼的腐蝕行為研究 [J]. 材料工程，2004,（8）：29-31.