0 引言

    超高強度鋼具有很高的強度和韌性，用于制造承受高應力的重要構件，是制造國防尖端武器的關鍵材料。廣泛應用于火箭發動機外殼、飛機著陸部件、防彈鋼板等航空、航天以及軍事尖端領域，并且其使用范圍不斷擴大，具有廣闊的應用和發展前景。高合金超高強度鋼的合金元素復雜，導致熱加工工藝復雜和成本上升。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來提高耐蝕性。

    譚衛東[2]研究了不同腐蝕環境下 GC-4 鋼的低周疲勞壽命，結果表明，實驗鋼在腐蝕環境下的低周疲勞壽命明顯低于在空氣環境的低周疲勞壽命。GurrappaI [3] 等研究了低合金超高強度鋼 DMR-1700 和其他鋼材在工業環境條件下耐腐蝕性能的差異，認為低合金超高強度鋼 DMR-1700 在工業環境條件下容易發生點蝕與縫隙腐蝕。劉建華[4]等研究了中性鹽霧環境下 AF1410 鋼的耐蝕性能，發現其在 3.5%NaCI 水溶液中發生嚴重的全面腐蝕。低合金超高強度鋼的耐腐蝕性能已經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）電化學保護；（3）改變環境；（4）合理設計金屬結構等。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用。關于低合金超高強鋼產品的涂層防護研究，國內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。

    1 試驗部分

    1.1原材料

    基體材料：D6A、Q235 試片復合涂層配套組合分別為：鐵紅環氧底漆 + 環氧硝基磁漆（A 組），高固體環氧底漆 + 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 軍用裝備實驗室環境試驗方法 第 9部分 : 濕熱試驗GJB150.10A － 2009 軍用裝備實驗室環境試驗方法 第11 部分 : 霉菌試驗GJB150.11A － 2009 軍用裝備實驗室環境試驗方法 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，為后續涂層的優良附著提供良好的表面質量。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，在對應的基材上噴涂底漆及復合涂層，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。底漆附著力測試結果見表 1

    試驗中發現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不同無關，均能滿足漆膜附著力的要求，用噴砂方式附著力效果最好，粉紅高固體環氧底漆在不同前處理方式中均表現出良好的附著力。

    2.2復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，產品在環境中的使用都為復合涂層，所以對不同前處理工藝復合涂層的附著力進行了測試，測試結果見表 2

    試驗后發現以上的涂層配套漆在 D6A、Q235 試片上的附著力與基體材質不同無關，均滿足≤ 2 級的要求，前處理噴砂方式附著力效果最好，B 組復合涂層附著力效果優于其他兩組，且不同的前處理方式 B 組復合涂層都表現了優異的附著力，這一結果對產品在實際生產時就可以采用合適的前處理方式有很大的指導意義。

    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） 循環次數：10 次；b） 溫度范圍：-40℃ ±2℃～ +65℃ ±2℃；c） 試驗方法：10℃ /min；轉換時間不大于 3min；d） 溫度保持時間：試驗件內溫度達到穩定的時間，一般取 4h ～ 5h，以被試產品溫度穩定為原則，最后一次循環高溫保持時間為 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合涂層的附著力側試

    高低溫沖擊后復合涂層附著力測試數據（劃格法）見表 4

    與表 2 比較，高低溫沖擊試驗對復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，說明經過濕熱試驗后對漆膜的外觀無影響。

    濕熱試驗后復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：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：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，涂層性能相當的情況下，性能好的涂料對前處理要求相對較低。

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

    參考文獻：

    [1] 鄭傳奇，李濤 . 稀土對超高強度結構鋼耐腐蝕性能的影響規律及機理 [D]. 內蒙古科技大學，2015.

    [2] 譚衛東，郭洪全，宋軍，等。GC4超高強度鋼在腐蝕介質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.