[發(fā)明專利]熱浸鍍Al?Ni合金滲層及其熱浸鍍方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410368594.1
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104195489B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇旭平;陳海瑞;彭浩平;王建華;陳小春;涂浩;劉亞;吳長軍
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: C23C2/12
• 分類號: C23C2/12;C23C2/28
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利屬于熱浸鍍鋁技術(shù)領(lǐng)域，特指熱浸鍍Al-Ni合金滲層及其熱浸鍍方法。

背景技術(shù)

鋼鐵表面的熱浸鍍鋁技術(shù)是本世紀(jì)初發(fā)展起來的一項(xiàng)表面處理工藝，正逐步應(yīng)用與石油、化工、電力、冶金、機(jī)械、能源和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，前景十分廣闊。

由于鋼鐵制品長期暴露在外部環(huán)境中，極易發(fā)生腐蝕，造成鋼鐵產(chǎn)品毀壞失效，給人類生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重影響，甚至危及到人民的生命；腐蝕是自然界中一種很普遍的現(xiàn)象，無法完全避免；據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年因?yàn)楦g問題而報(bào)廢的金屬產(chǎn)品大約相當(dāng)于全球金屬產(chǎn)量的1/3，為了延長壽命，減少經(jīng)濟(jì)損失，金屬的防護(hù)工作就顯得十分重要，耐蝕性優(yōu)良且質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的熱浸鍍鋁鋼板開始普遍受到青睞。

熱浸鍍鋁滲層具有良好的耐蝕性、耐熱性和抗高溫氧化等特性，尤其是在苛刻腐蝕條件下具有良好的耐蝕性能，且具有鋼的強(qiáng)度和鋁的外觀，在很多環(huán)境下可代替昂貴的不銹鋼和耐熱鋼，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，減少機(jī)器的維修次數(shù)，提高設(shè)備及產(chǎn)品的使用壽命。

由于受到現(xiàn)有熱浸鍍設(shè)備、工藝技術(shù)及原基材的限制，我國在熱浸鍍鋁行業(yè)上的水平還有待提高，更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保且性能良好的新型滲層產(chǎn)品是目前市場所需求的，熱浸鍍鋁技術(shù)還有許多空間值得我們?nèi)ミM(jìn)行研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種新型合金滲層，通過向合金中加入耐蝕性成分Ni，并將熱浸鍍后的樣品進(jìn)行真空擴(kuò)散處理，在生產(chǎn)成本不會大幅增加的情況下，通過Al快速向內(nèi)擴(kuò)散，在合金滲層表面形成富Ni層，提升滲層表面抗腐蝕性，從而增加熱浸鍍鋁合金的耐腐蝕性能，延長滲鋁鋼的使用壽命，使新型滲層應(yīng)用于一些對耐蝕性要求較高的零部件的熱浸鍍鋁工藝中。

熱浸鍍Al-Ni合金滲層，其特征在于：Ni的含量控制在1-5wt%，其余為Al；滲層組織由表及里分別為Fe₂Al₅層、FeAl₂層、FeAl層及???????????????????????????????????????????????-Fe層，隨著合金成分中添加Ni含量的增多，逐漸在合金滲層表面形成了致密的(Fe,Ni)Al連續(xù)固溶體組織層。

所述的熱浸鍍Al-Ni合金滲層的熱浸鍍方法，包括Al-Ni合金熔煉的步驟、鋼材基體預(yù)處理的步驟、鋼材熱浸鍍的步驟和熱浸鍍樣品的真空擴(kuò)散處理的步驟。

所述的Al-Ni合金熔煉的步驟，其特征在于：Ni元素利用Al-10wt%Ni合金加入，將中頻感應(yīng)熔煉爐設(shè)置在700°C，先熔煉Al-10wt%Ni合金，待熔化后再加入Al，全部金屬溶化后攪拌均勻，最后將溫度升高到熱浸鍍溫度。

所述的鋼材基體預(yù)處理步驟，其特征在于：鋼片預(yù)磨除銹；15wt%的Na(OH)₂溶液堿助鍍洗除油，（70°C-90°C，3-5min）；清水沖洗；15wt%的鹽酸溶液酸洗3min除銹；清水沖洗；助鍍；干燥。

所述助鍍使用的助鍍劑的成分為：K₂ZrF₆：100g/L、KCl：100g/L、NaF：1g/L，使用上述成分所配置的水溶液對鋼材基體進(jìn)行助鍍處理；助鍍溫度：90°C，助鍍時(shí)間：2min。

所述熱浸鍍使用的工藝參數(shù)，其特征在于：浸鍍溫度為710-730°C，浸鍍時(shí)間為120-180s。

所述熱浸鍍樣品的真空擴(kuò)散處理的步驟，其特征在于：樣品放入剛玉坩堝→封裝在真空度為0.001Pa的石英管中→放入管式電阻爐中進(jìn)行擴(kuò)散，擴(kuò)散工藝參數(shù)為：800-900°C保溫1-5h。

本發(fā)明由于熱浸鍍鋁后，滲鋁層由表面純鋁層和合金層組成，由于表面純鋁層硬度低，使用過程中易損傷，而合金層相的脆性大，與基體的結(jié)合強(qiáng)度低，通過將熱浸鍍后的樣品進(jìn)行真空擴(kuò)散處理，在生產(chǎn)成本不會大幅增加的情況下，增加滲層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)提高熱浸鍍鋁合金的耐腐蝕性能和滲層表面質(zhì)量，延長滲鋁鋼的使用壽命。

本發(fā)明的原理來源于不同金屬元素的擴(kuò)散速率不同，通過向熔池中加入耐蝕性元素Ni，其擴(kuò)散速率遠(yuǎn)低于Al；在真空擴(kuò)散處理過程中，Ni元素能夠富集在合金滲層的表面，與Fe、Al形成連續(xù)致密的富Ni化合物層，使得滲層表面的耐腐蝕性能顯著提高。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在與：向合金中加入少量的耐蝕性金屬元素Ni，由于Ni具有較好的耐腐蝕特性，通過真空擴(kuò)散處理后，能夠在滲層表面形成致密的(Fe,Ni)Al連續(xù)固溶體組織層，可以大大提高滲層的耐腐蝕性，能夠?yàn)橛脩羯a(chǎn)出滿足性能要求的高品質(zhì)新型鋁合金滲層產(chǎn)品。

附圖說明