鋼軌的腐蝕機理及有機-無機復(fù)合涂層防護技術(shù)的研究.pdf

1、應(yīng)力傷損和大氣腐蝕是導(dǎo)致鋼軌失效的主要原因。大氣中潮濕的空氣、雨水、污染氣體以及晝夜溫差等因素為鋼軌發(fā)生電化學(xué)腐蝕提供了條件;機車頻繁的應(yīng)力作用使鋼軌變形、產(chǎn)生裂紋損傷，加劇電化學(xué)反應(yīng)，加速鋼軌腐蝕。同時，處于機車牽引電流所在的回路中，鋼軌對地絕緣性有限，會發(fā)生電流泄漏，加快電化學(xué)反應(yīng)速率，使腐蝕加劇。鋼軌腐蝕的機理是以上因素的綜合作用。
　　 隨著我國境內(nèi)汽車使用數(shù)量大量增加，大氣污染的惡化將與日俱增。因此，今后鋼鐵制品（包括

2、鋼軌在內(nèi)）腐蝕現(xiàn)象會更加突出。大氣腐蝕已成為鋼軌服役壽命的重要影響因素，急需開展高效低成本的鋼軌養(yǎng)護方法的研究。有機-無機復(fù)合涂層兼具有機涂層和無機涂層的綜合性能，并且工藝簡單，生產(chǎn)成本低，環(huán)境友好，在鋼軌的防腐應(yīng)用上具有很好的發(fā)展前景。
　　 本文針對廣鐵集團管內(nèi)大瑤山隧道、株洲北站等幾個主要工段鋼軌腐蝕傷損現(xiàn)象，對鋼軌的腐蝕因素進行了分析。以正硅酸乙酯(TEOS)作無機前驅(qū)體，硅烷偶聯(lián)劑KH570為改性劑，采用溶膠-凝膠法制

3、備了TEOS-KH570有機-無機復(fù)合涂層。探討了該有機-無機復(fù)合涂層的防腐性能以及在鋼軌防護上的應(yīng)用前景。
　　 首先，通過對鋼軌樣品進行腐蝕速率的計算、硬度的檢測、腐蝕產(chǎn)物物相分析和微觀形貌觀察等實驗檢測，結(jié)合鋼鐵在大氣中的腐蝕規(guī)律和服役鋼軌工段的大氣數(shù)據(jù)，探討了鋼軌的腐蝕機理。研究結(jié)果表明:伴隨著機械損傷產(chǎn)生的局部腐蝕是鋼軌腐蝕的主要形式，潮濕的空氣、降雨、大氣污染、溫差和雜散電流等環(huán)境影響因素以及鋼軌的機械損傷的綜合作用

4、使鋼軌發(fā)生腐蝕并加快鋼軌腐蝕速率。
　　 其次，采用鹽霧實驗、極化曲線分析、傅里葉紅外光譜分析、能譜分析以及掃描電鏡(SEM)，對制備的復(fù)合涂層進行抗腐蝕性能宏觀表征、電化學(xué)性能表征、化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)表征以及顯微形貌表征。實驗結(jié)果表明:1）覆有復(fù)合涂層的金屬基板極化電流與裸金屬基板相比顯著下降（降低1～2個數(shù)量級);復(fù)合涂層增強了金屬基體的抗腐蝕能力。2）在酸性環(huán)境下制各的復(fù)合涂層具有防腐蝕性能，當pH值為3～4時，涂層結(jié)構(gòu)致密，