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  穩定輥作為熱鍍鋅鋼板生產線上的重要設備之一，其作用是在熱鍍鋅鋼板的生產過程中，限制帶鋼左右擺動。穩定輥屬于從動輥，通常采用抗蝕性較好的SUS316L不銹鋼制造，工作于425～600℃的金屬液中，因此要求其質量輕以盡可能減小轉動慣量；其次，由于穩定輥本身材料的性質以及工作環境的影響，穩定輥表面需經常進行車磨加工，這就要求其初始直徑盡量大以延長使用壽命。顯然使用空心輥可以最大程度地減小轉動慣量、節約材料以及增大直徑。但是空心輥的最大問題是：如果制造過程中由于材料本身的問題或工藝上控制不嚴，導致焊縫存在某些缺陷，使穩定輥在使用或維護過程中發生滲漏，滲入輥筒內的液體在高溫下急劇膨脹，從而引發安全問題。因此，選用一種低密度材料來填充其原有空腔以制造一種新型的填充型穩定輥是一種較好的折中方案。從材料的密度、熔點(大于600℃)、高溫物理化學穩定性、高溫塑性、加工性和經濟性等各方面考慮，鋁是最合適的填充材料。

但是，鋁和SUS316L不銹鋼存在化學活性和物理性能差異，不銹鋼中存在的碳元素，在高溫下會向鋁中擴散，形成Al4C3。Al4C3呈針狀，顯著惡化鋁的性能，且溶解于水并生成氣體，萬一有水進入穩定輥內部，Al4C3溶解會產生局部空洞，這對安全不利。此外，鋁和不銹鋼中的鐵、鉻和鎳在高溫下分別會向不銹鋼和鋁中擴散，鐵和鋁也可能會產生脆性相，所以應在不銹鋼和鋁之間設置中間層來解決這一問題。本文通過分析比較，著重對經微弧氧化的鋁和不銹鋼在高溫下的互擴散行為進行研究，試圖能有效抑制鋁與不銹鋼在高溫下元素互擴散，從而保證穩定輥在高溫下不銹鋼輥筒的組織和性能不會發生變化。

鋁的表面保護措施主要有鍍層、陽極氧化、稀土轉化膜、微弧氧化、激光處理和離子注入等。考慮填充材料的結構尺寸、加工的便易性和經濟性，初步確定表面鍍層和微弧氧化兩種方法比較合適。對于Al而言，雖然表面鍍Ni有較好的高溫性能和抗腐蝕性，Ni又是不銹鋼的主要成分，與不銹鋼具有良好的冶金學上相容性，但Al和Ni在晶體結構上存在較大差異，直接鍍Ni易脫落，因此需用Cu作過渡層，然后再在Cu鍍層上鍍Ni，這樣鍍層與基體的結合效果較好。然而由于Al和Cu在548℃即可發生共晶反應，因此在610℃的高溫下會變為液態Al-Cu共晶系，金屬在液態下擴散能力和界面反應程度會大幅增加。因此，在鋁表面鍍Cu/Ni復合鍍層的方法實際上不適用于工作溫度在610℃的工作環境。

采用微弧氧化的方法可在鋁基體表面形成一層較致密的Al2O3氧化層，其熔點溫度可達2050℃，遠遠高于穩定輥的工作溫度，從而能有效隔絕Al和不銹鋼在610℃高溫下的互擴散。為保證微弧氧化層的保護效果，將微弧氧化膜厚度定為30μm。綜上所述，決定對鋁基體采用微弧氧化處理，并通過試驗確定其保護效果。

首先分別將純鋁和不銹鋼制成100mm×100mm×10mm的試樣，對其表面進行機械拋光后清洗，隨后對其中的鋁試樣進行微弧氧化處理，控制微弧氧化層厚30μm左右。將兩塊試樣使用丙酮進行超聲波清洗去除表面油污后疊放在一起，使用重物進行加壓后放入釬焊爐中。釬焊爐保持微真空狀態，爐內溫度從室溫逐步升到610℃，保持50h后將試樣取出。在610℃的情況下，30μm厚的微弧氧化保護層可以有效阻止Al向不銹鋼中擴散，且Al2O3微弧氧化層本身不會與Al基體或不銹鋼發生反應。

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