[實用新型]一種滲鋁高速公路護欄

有效

• 申請號: 201320403010.0
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN203320455U
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 費新成;劉鳳生;韓孟巖;張雷;陳學輝;劉丹
• 申請（專利權）人: 湖北交投四優鋼科技有限公司
• 主分類號: E01F15/02
• 分類號: E01F15/02;C23C10/22;C23C10/02
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

技術領域

本實用新型涉及交通設施領域，也涉及鋼材防腐處理領域，尤其是一種可以完全替代鍍鋅鋼的高速公路護欄及制備方法。

背景技術

高速公路是最重要的交通基礎設施，我國高速公路是從80年代發展起來的，它對國民經濟和社會的發展起著重要的影響作用。護欄是高速公路重要的安全保障設施。近年來，隨著國內高速公路建設的飛速發展，安全護欄市場不斷擴大。目前全國共有護欄生產廠家200家左右，但由于各生產廠家對該產品的性能、技術參數、生產工藝掌握各不相同，產品的質量良莠不齊，據交通運輸質量監督局對公路波形梁鋼護欄板的質量抽樣表明：有的路段由于采用了防腐工藝處理不當的護欄產品，導致其在一兩年時間內，護欄便銹跡斑斑，不僅影響了高速公路的視覺效果，也大大縮短了護欄的有效使用期，同時也增加了維護成本。

高速公路護欄屬于戶外使用的大型長久性設施，需要其經受風雨侵蝕、季節侵蝕、季節溫變及環境介質的作用，目前國內高速公路護攔防腐方式：噴塑、鍍鋅、鍍鋅后噴塑、鍍鋁。噴塑處理是國內護欄防腐最初采用的技術，噴塑層厚度不小于?200?μm，該技術存在的缺點在護欄上使用1年后即表現出來，各類加工件邊角、棱角處出現大范圍的銹跡現象，2-3年后，護欄涂層從邊角處出現大面積的起泡、滲透、脫落，嚴重影響了高速公路裝飾帶的裝飾效果，甚至需要更換護欄板；鍍鋅及鍍鋅后噴塑利用有機涂層保護的同時還利用金屬涂層，采用犧牲陽極法對鋼基體進行陰極保護，使用3-4年后由于保護層消耗、彎曲時鍍層破壞、工件表面氣孔氣體膨脹導致保護層破壞等因素減少護欄的防腐壽命；鍍鋁利用表面純鋁層大大增強護欄耐大氣腐蝕性，但由于對運輸及安裝要求比較嚴格，一旦鍍層被劃破，鋼基體裸露在環境介質中，鍍鋁層的保護作用就大大減弱。

滲鋁是鋼鐵防護的有效措施之一，能顯著提高鋼鐵在強腐蝕介質和氧化介質中的耐蝕性、耐熱性以及材料的整體耐磨性。若鋼中含鋁量大于8%，能在其表面生成致密的Al₂O₃氧化膜，使之具有極好的耐腐蝕、抗氧化能力。但如此高的鋁量將使鋼變得很脆，難以進行冷熱加工和焊接，也不能承受沖擊和振動載荷。用表面涂覆鋁的方法，既可提高鋼質工件表面層的含鋁量，又可保持心部良好的塑性和韌性。在鋼材表面形成涂覆鋁層的方法很多，目前只有熱浸鍍、擴散法和熱噴涂在生產上較為常用。熱浸鍍鋁是繼熱浸鍍鋅之后發展起來的一種高效防護鍍層。

傳統熱鍍鋁鋼熱浸溫度多在700℃區間內，該溫度區間低于鋼材的奧氏體化溫度，不能形成達標的共晶鐵鋁合金層，故多用在室溫或低溫腐蝕環境；如需要高溫環境條件，則需進行熱浸鍍之后的擴散滲鋁過程。滲鋁的工藝方法有固體滲鋁法、膏劑滲鋁法、氣相滲鋁法、熱浸擴散滲鋁法等。前三類滲鋁法的研究成果較多，但產量較低，市場占有率小（只占滲鋁產品的15%左右），可批量生產的滲鋁法主要以熱浸擴散滲鋁工藝為主。

就熱浸滲鋁設備而言，國內普遍使用的電阻加熱浸滲鋁設備主要以依靠輻射傳熱，存在以下缺點：加熱速度慢（一般小于10℃/秒）、電能利用率低（在40%以下）、爐溫不易控制（爐膛上下易串溫）、熱浸融鋁鐵堝壽命短（一般都在幾個月內）、溶蝕鐵質易污染鋁液等，而這些因素大大制約了滲鋁技術的發展及其在各行業的大規模普及應用。

早在80年代我國就有快速電加熱和高頻感應加熱滲鋁的研究，劉先曙,?快速滲鋁概況[J].金屬熱處理,1980（05）、程樹紅等,?高頻感應加熱滲鋁[J].機械工人,?1987/06，實驗結果表明通過電流快速加熱滲鋁的方法能明顯縮短滲鋁周期、改善滲層組織和各項性能。但這些研究均是以膏劑法或固態法滲鋁為前提，且多處在實驗室階段，至今無法實現產業化、效益化，也阻礙了快速滲鋁技術的工業化應用。

本專利發明人費新成前期的實用新型專利CN1673406A已成功開發了采用電流加熱的快速熱浸滲鋁工藝，這種工藝較傳統擴散滲鋁工藝有諸多優點：如熱浸鋁溫度低（680℃左右），滲鋁過程短（2-4分鐘），消除滲層表明脆性區，提高抗熱沖擊性及熱疲勞性提升10%以上，可保留滲鋁件最外層的鋁層等。但該工藝的仍存在缺點：加熱熔鋁仍采用電阻爐設備，熔鋁坩堝采用內襯非金屬材料的鐵鍋，快速滲鋁過程依靠外加電源發生裝置。電阻爐加熱效率仍相對較低，內襯材料鐵鍋的導熱率低，這導致大批量生產時，鋁液溫度不能及時補償回溫，因此，生產線最大年產量只在1-1.2萬噸左右。此外，滲鋁鋼質工件的鐵鋁合金層厚度并不能得到有效控制（一般超過30微米，最厚達到75微米），這對材料的最終彎曲性能、韌性、沖壓成型性能有所損害。