[發明專利]一種熱浸鍍鋁錳系合金層方法

有效

• 申請號: 201310181194.5
• 申請日: 2013-05-15
• 公開（公告）號: CN103266291A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 李新梅;劉炳
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: C23C2/02
• 分類號: C23C2/02;C23C2/12;C22C21/00
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技術領域

本發明屬于Q235鋼表面改性和表面強化技術領域，涉及一種熱浸鍍鋁錳系合金層方法。

背景技術

現有技術中，往往采用純鋁鍍層，其硬度較低一般為15.3HBS，隨著沖蝕磨損和動載磨粒磨損時間的延長，純鋁鍍層的磨損失重量也比較高。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術所存在的上述不足，提供一種熱浸鍍(HAD)鋁錳系合金層方法，HAD鋁錳系合金層具有優良的抗沖蝕磨損和磨粒磨損性能。其技術方案為：

一種熱浸鍍鋁錳系合金層方法，其步驟為：待鍍件經過除油、水洗、除銹、水洗、助鍍、水洗、吹干及預熱、熱浸鍍鋁，

所述除油步驟，采用的除油劑的成分為20％NaOH、5％Na₂SO₄和10％Na₂CO₃混合水溶液，加熱80-100℃浸泡20min；

所述除銹步驟采用硫酸或鹽酸水溶液，所述硫酸溶液濃度為20％，溫度40～60℃，時間10～20min；所述鹽酸溶液濃度為33％，溫度10～30℃，時間5～30min，酸洗后用流動水沖洗1～2min，晾干后才允許進入下一工序，采用的除銹劑為常溫33％工業鹽酸，浸泡30min然后沖洗；

所述助鍍步驟將經過前述預處理后的鍍件置于助鍍劑中進行助鍍處理，在熔劑法鋼材熱浸鍍鋁中，采用的助鍍劑：10％的ZnCl₂水溶液加熱80-100℃浸泡10-20min助鍍；

鋁液表面覆蓋劑：用于熱浸鍍鋁熔鋁時，覆蓋劑一般由堿金屬及堿土金屬的氯化物及氟化物組成，主要成分是KCl，NaCl，Na₃AlF₆等。氯鹽對固態氧化鋁夾雜物和氧化膜有很強的浸潤能力，在熔體溫度下密度遠小于鋁液，能很好的鋪展在鋁液表面，破碎和吸附熔體表面的氧化膜。且氯化物表面張力小，潤濕性好。本試驗所選擇的覆蓋劑：80％KCl+10％NaCl+10％Na₃AlF₆。

除氣劑：用于熱浸鍍鋁精煉時，采用MnCl₂，加入量為3％。

所述熱浸鍍鋁步驟采用可控溫式井式爐進行熱浸鍍鋁錳合金實驗，將工業鋁錠放入石墨坩堝在井式坩堝爐中加熱，待溫度升高至780～850℃鋁溶解成熔融鋁時，再向其中緩慢加入Mn顆粒，并用碳棒不停的攪拌5～10min，然后精煉除渣，最后將已經預處理的試樣浸入鋁液中，15min后取出。

本發明所述鋁錳合金鍍層的組成成分：所制備的Al-Mn系鍍層分別為Al-2％Mn、Al-9％Mn、Al-13％Mn(wt％)合金鍍層，Al-Mn-Mg系鍍層分別為Al-2％Mn-4％Mg、Al-2％Mn-2％Mg、Al-4％Mn-4％Mg、Al-4％Mn-3％Mg合金鍍層。

本發明的有益效果：

本發明所述方法在Q235鋼表面分別形成了Al-2％wtMn、Al-9％wtMn、Al-13％wtMn鋁錳系合金鍍層以及Al-Mn-Mg系合金鍍層；純鋁鍍層表面呈較粗大的枝晶結構，而鋁錳合金鍍層則出現了塊狀的鋁錳化合物相，后者主要是由Al、FeAl₃、Fe₂Al₅及MnAl₆相組成；HAD改性層包括兩部分：最外層是鋁錳化合物層，其下是厚齒狀的鐵鋁化合物過渡層。

錳鎂元素的添加顯著提高了熱浸鍍鋁層的表面硬度。Al-9％Mn和Al-4％Mn-4％Mg合金鍍層硬度分別為26.7HBS和34.6HBS，與純鋁鍍層15.3HBS相比，硬度值分別提高了75％和126％。在一定范圍內錳、鎂的復合添加強化效果要優于單一元素添加。在3.5m/s和7.0m/s兩種沖蝕速度下，鋁錳合金鍍層的沖蝕磨損失重量均比純鋁鍍層小，而且隨沖蝕時間延長，鋁錳合金鍍層的沖蝕磨損失重量的增長速度也明顯弱于純鋁鍍層，尤其是在高含錳量的情況下。隨著動載磨粒磨損時間的延長，鋁錳合金鍍層的磨損失重量顯著降低，低于未處理的Q235鋼和純鋁鍍層的相應值，而且其降低幅度隨著鍍層中錳含量的增加愈趨明顯。當磨損100h后，Al-13％Mn合金鍍層的磨損失重量約為未處理Q235鋼的45％，純鋁鍍層的35％。因此，HAD鋁錳合金鍍層具有優良的抗沖蝕磨損和磨粒磨損性能。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明的方法作進一步詳細地說明。

一種熱浸鍍鋁錳系合金層方法，其步驟為：待鍍件經過除油、水洗、除銹、水洗、助鍍、水洗、吹干及預熱、熱浸鍍鋁，