35钢表面微纳结构制备及蒸发镀铝复合处理后的性能研究

【摘要】35钢优质碳素结构钢有良好的塑性和适当的强度,工艺性能较好,焊接性能好等特征,因而广泛使用在橡胶模具上。轮胎模具在化学腐蚀性环境中以及热、压力和摩擦作用下工作,模具中的花纹、沟槽等处很容易积存橡胶和硫化残留物,它们不仅会影响轮胎的表面形状,而且会腐蚀模具,表面粘附磨损是其服役时最主要的失效形式,又必须频繁拆卸清洗,既降低轮胎模具的使用寿命又增加生产成本,因此提高模具表面的抗粘附性能有重大的现实意义。轮胎模具设备体积大、结构复杂、表面质量要求高等特点决定了其设备不宜整体采用高性能材料制造,现代表面技术通过赋予模具表面特殊的成分、结构和性能,有效提高模具表面的强度、硬度、抗疲劳或减摩性能。轮胎模具进行表面处理的目的是在保持模具基体原有性能的基础上在其表面再赋予新的性能,针对上述轮胎模具生产过程中存在的问题,本课题采用喷丸方法对35钢采用喷丸办法制备表面微纳结构后再蒸发镀上一层致密的铝膜,通过改变喷丸压力、喷压时间、弹丸直径、清洗工序、镀膜真空度、干燥时间等工艺参数对轮胎模具表面形成微纳结构组织的影响,研究微纳结构镀铝膜层的耐磨性能、抗粘附性能、抗硫化污染性能影响规律。论文的主要研究内容如下：1.通过实验分析确定材料表面实现微纳米混合结构、真空镀膜的优化工艺参数,包括喷丸压力、喷压时间、弹丸直径、清洗工序、镀膜真空度、干燥时间等。测试了微纳米化镀膜复合层的硬度性能,数据表明采用喷丸处理技术,晶粒细化和加工硬化共同作用下基体表层硬度与心部硬度相比得到了显著提高,硬度从原来的220Hv提升到310Hv左右,耐磨性能、脱模性能明显提高。2.通过粗糙度测试实验分析微纳米结构真空镀膜复合层的粗糙度影响规律。数据表明,先用大直径的钢丸喷丸处理,提高工作效率,减少工作时间,但试样表面粗糙较大；然后用小直径钢丸进行精处理,粗糙度随时间的延长而减少。所以为了降低表面粗糙度,使试样达到实验要求,采用弹丸直径逐渐减小的多次增压喷丸的方法。定的表面粗糙度可以吸住一些气泡使硫化物与材料表面的接触面积减少,降低因接触产生的化学反应而污染的可能性。3.研究微纳结构真空镀膜复合层的摩擦性能。实验结果表明,原始35钢试样的摩擦系数约为0.80,喷丸后摩擦系数值约为0.45,喷丸镀铝后约为0.6。材料由光滑的表面构造成微米、纳米量级两者按一定比例混合共存的表面凹凸结构,不仅使材料表面与其他介质的接触面积增大,改变了润滑环境条件,而且表面硬度提高,摩擦系数降低,提高了模具材料的耐磨性能,延长模具的使用寿命。4.利用平板硫化实验模拟轮胎生产时的橡胶模具服役情况,比较原始试样与喷丸试样、喷丸镀膜试样的硫化污染情况。试样进过喷丸镀膜处理后在表面形成一层铝膜,纯铝是一种在空气中可以自钝化的金属,且其氧化物能形成一层致密的氧化膜覆盖层。喷丸处理后镀膜使铝原子能够与基体紧密结合形成薄膜后自钝化覆盖基体材料,这使得复合层具备了良好的稳定性能,隔绝了基体表面金属与橡胶中的离子状态的氯离子或者硫离子或者空气中的水分、氧原子等发生化学反应,降低材料表面能,使材料化学性能趋于稳定。5.采用本喷丸镀膜表面处理技术,在子午线轮胎活络模具花纹块上先喷丸制备微纳结构处理再真空蒸发镀铝膜处理来提高其表面的抗硫化污染性能,根据轮胎厂家实际生产反映的情况及时调整改进技术,并逐步实现产业化。这对提高轮胎模具产品的质量和档次,增加模具产品的市场竞争力有着十分重要的意义。
【作者】王锐坤；
【导师】揭晓华；曾旭钊；
【作者基本信息】广东工业大学，材料加工工程，2013，硕士
【关键词】35钢；喷丸；真空蒸发镀膜；微纳结构；摩擦系数；抗粘附性能；

【参考文献】
[1]赵洲.论写实绘画与表现绘画的表现手法及特征[D].辽宁师范大学,美术学,2011,硕士.
[2]李建.准干式深孔加工负压抽屑装置的优化设计与仿真研究[D].中北大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[3]孙佩君.二甲基甲酰胺对V79细胞的毒性作用研究[D].苏州大学,劳动卫生与环境卫生学,2013,硕士.
[4]张帆,李忠海,席慧,张莹,黄志强.纳米材料在食品有害污染物检测中的应用进展[J].分析测试学报,2013,12:1523-1528.
[5]王金龙.金融深化对外商直接投资影响的实证分析[D].杭州电子科技大学,国际贸易学,2013,硕士.
[6]刘朝霞.校园网计费系统的设计与实现[D].内蒙古大学,软件工程,2013,硕士.
[7]陈毅.三种蝙蝠回声定位声波的可塑性研究[D].中南林业科技大学,动物学,2014,硕士.
[8]包红丽.银行业顾客满意、顾客忠诚与企业绩效关系研究[D].吉林大学,企业管理,2013,硕士.
[9]马杰.农村初中校园安全管理的制度研究[D].华东师范大学,教育学原理,2013,硕士.
[10]孔娜.JNK介导的保护性自噬促进了p53~(-/-)或p53突变型结肠癌细胞对5-FU的耐药[D].浙江大学,肿瘤学,2014,硕士.
[11]姜慧韬.城市物流园区的规划与建设研究[D].北京交通大学,2008.
[12]田立环.商业智能推开制造业应用之门[J].中国制造业信息化,2005,08:36-37.
[13]赵海亮.京师同文馆与中国近代化[D].山西大学,中国近现代史,2004,硕士.
[14]杨秀成,陈红贤,沈荷红,金杨福,宁文生.Al、K和Ca助剂对FeSi催化剂的CO_2加氢反应性能影响[J].工业催化,2014,03:194-198.
[15]李雪飞.文档安全系统的设计与实现[D].西安电子科技大学,软件工程,2012,硕士.
[16]李茜.模糊语言在英语外交语言中的语用研究[D].安徽大学,英语语言文学,2013,硕士.
[17]黎丽萍.我国管理层收购（MBO）法律问题研究[D].华东政法学院,法律,2003,硕士.
[18]肖丽萍,梁燕.一种降低电力线正交频分复用系统峰均比的方法[J].电力系统自动化,2014,10:66-70.
[19]房世波.“3S”技术在川西干旱河谷退耕还林（草）监测与生态还林决策中的应用——以甘孜州九龙县为例[D].成都理工大学,2004.
[20]徐宗胜.切割单晶及多晶硅片表面层损伤研究[D].大连理工大学,机械工程（专业学位）,2013,硕士.
[21]胡萍.新型钛系及后过渡金属烯烃聚合催化剂的合成及其催化性能研究[D].复旦大学,无机化学,2012,博士.
[22]邱建华.语音意识和阅读能力相关性实验研究[D].西北师范大学,英语语言学,2003,硕士.
[23]雷洋.保留图像特征点的机械手视觉伺服控制[D].浙江大学,控制工程,2014,硕士.
[24]杨山厶.陶瓷壁画在公共空间中的装饰艺术研究[D].西安建筑科技大学,艺术设计,2013,硕士.
[25]吴迪迪.时尚的审美体验研究[D].广西师范大学,文艺学,2014,硕士.
[26]杨厚祥.目前农村高中德育存在的问题分析及对策思考[D].华中师范大学,学科教学论,2003,硕士.
[27]陆甡,李春平.在大型数据集上提高序列挖掘效率的统计方法[J].计算机工程,2005,16:69-70+91.
[28]陈凯.面向密码应用的硬件代码自动生成关键技术研究[D].国防科学技术大学,计算机科学与技术,2012,硕士.
[29]段继芳.《加拉帕格斯群岛》中的颠覆与重建研究[D].黑龙江大学,英语语言文学,2013,硕士.
[30]崔晓明.公司法定代表人越权代表法律问题探讨[D].苏州大学,法律,2003,硕士.
[31]陆青.论缺陷汽车召回中的侵权责任[D].南京师范大学,法律,2012,硕士.
[32]郑晓练,管河山,陈捷,谭忠.汽车千车故障数的预测与分析[J].数学的实践与认识,2005,07:91-97.
[33]陈华新,陈玮,姜闯道,高辉远,邹琦.光温交叉处理对小麦紫黄质脱环氧化酶活性及其热耗散能力的影响[J].植物生态学报,2008,05:1015-1022.
[34]荆永君.基于智能授导机制的自主学习系统设计与实现[D].东北师范大学,2005.
[35]刘文辉.基于燕尾突变的车辆脱轨研究[D].西南交通大学,车辆工程,2014,硕士.
[36]马超.基于无线传感器网络电磁频谱监测系统的数据融合算法性能分析[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[37]吴春妹.闽南地区养老设施公共起居室功能设计研究[D].华侨大学,建筑设计及其理论,2014,硕士.
[38]于秀山.第三方测试——一种提高软件质量的有效方法[J].质量与可靠性.2000(02)
[39]杨昊.我国智能物流发展支撑体系构建研究[D].华侨大学,工商管理,2013,硕士.
[40]陈庆华.B1级安全数据库安全机制的研究[D].哈尔滨工程大学,2004.
[41]李小草.宋代工笔花鸟画与十七世纪西方静物画的比较研究[D].湖南师范大学,美术学,2013,硕士.
[42]郭振滨.互联网测量与建模研究[D].北京交通大学,2012.
[43]杨宝栋.预应力混凝土锚下结构应力分析与试验研究[D].广西科技大学,结构工程,2013,硕士.
[44]徐全臣.高脂血症对静脉移植的骨髓基质干细胞归巢及骨再生的影响[D].山东大学,口腔临床医学（专业学位）,2014,博士.
[45]李秀娟.基于.NET的西安市网上征兵管理系统的设计与实现[D].西安电子科技大学,计算机软件与理论,2012,硕士.
[46]刘雷.基于双种群遗传算法的双目标JSSP研究[D].东北大学,管理科学与工程,2010,硕士.
[47]古琳莹.基于插件技术的企业级应用软件管理监控平台的设计与实现[D].西安电子科技大学,计算机软件与理论,2012,硕士.
[48]本报记者邓少华朱宇俞永均周骥通讯员张彩娜.石墨烯项目险些花落他乡的背后[N].宁波日报,2012-07-13A01.
[49]王蒙.农村最低生活保障制度“分类施保”问题研究[D].郑州大学,社会保障,2013,硕士.
[50]黄乙人.细胞色素CYP2D6基因单核苷酸多态性对肾移植受者环孢素代谢的影响[D].复旦大学,外科学,2012,硕士.