[發明專利]一種鋼鐵表面熱浸滲鋁鋅合金的方法

在審

• 申請號: 201410441556.4
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN104178719A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 岳增武;郭凱;李辛庚;樊志彬;王曉明;閆風潔;王學剛;曹建梅;翟季青
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網山東省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: C23C2/06
• 分類號: C23C2/06;C22C18/04
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張菡

技術領域

本發明涉及一種鋼鐵表面熱浸滲鋁鋅合金的方法，屬于鋼鐵熱浸滲工藝技術領域。

背景技術

在鋼鐵表面滲鋅、鋁或鋅鋁合金是進行腐蝕防護的有效方法，其中鋅鋁合金滲層在許多環境中具有比滲鋅、滲鋁更好的耐腐蝕性能。目前獲得滲鋁層的有效方法有熱浸滲和粉末滲等，但都有工藝時間長，處理溫度高的缺點。較高的處理溫度使鋼結構的強度下降，較長的工藝時間造成時間和能源的巨大浪費。獲得滲鋅和鋅鋁合金的方法一般采用粉末滲，普通粉末包埋法的工藝溫度高，工藝時間長。粉末法難以處理大型工件。

常規的熱浸滲鋁方法包括兩個主要過程：熱浸鍍過程和擴散過程，其中擴散過程一般為數小時。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋼鐵表面熱浸滲鋁鋅合金的方法，使鋼鐵產品具有更好的耐腐蝕性能。

實現上述發明目的技術方案為：

一種鋼鐵表面熱浸滲鋁鋅合金的方法，熱浸滲溫度為：熔點Tm+80℃-100℃；熱浸滲時間為30s-200s；

所用浸鍍液的組成為：3－15wt%鋁、1-5wt%鎂、0.05-0.5wt%含鈰混合稀土、可選的＜0.5wt%的一種或多種附加元素，余量為鋅。

所述熱浸滲溫度即浸鍍液的溫度；所述熔點Tm為鋁鋅合金的熔點。

所述附加元素包括：為提高外觀質量、涂層結合質量和耐腐蝕性能添加的少量其它合金元素。

上述方法中，具體操作步驟與常規熱浸鍍的操作步驟相同；工藝流程為：基體表面預處理→基體浸入浸鍍液中進行熱浸滲→冷卻。

首先，本發明獲得的合金層結構，從外到內依次為與鋅鋁合金層（成分與浸鍍液相近，厚度為10-15μm）、鋁鋅鐵合金層（厚度為55-80μm）。本發明獲得的合金層結構與本發明之前的熱浸鍍鋅鋁合金的鍍層結構、厚度相比，本發明的鍍層結構、厚度存在以下特點：鍍層以鋁鋅鐵合金層為主，鍍層總厚度相對較薄，厚度較穩定，厚度隨浸滲時間的變化不大。也就是說，本發明通過向鋅鋁浸鍍液中增加特定量的鎂和含鈰混合稀土作為催滲劑，調整熱浸滲溫度和時間，改變了熱浸鍍的進程，使其在浸鍍的過程中同時發生了擴散現象，實現了滲鋁鋅合金。

其次，本發明的鋁鋅鐵合金層中，鋁、鐵、鋅元素的平均原子比約為（45-48）：（30-36）：（17-20），鋁含量高于鋅含量。

本發明的外層的鋅鋁合金層與浸鍍液成分相近，與采用傳統熱浸滲鋁工藝（先熱浸鍍然后再擴散處理）獲得的滲鋁層相比，本發明具有較好的陰極保護作用。

再者，本發明的工藝與傳統的熱浸滲鋁工藝及粉末包埋法滲鋅鋁合金相比，步驟簡單、時間短、溫度低、生產成本低，大工件和小工件均適用。

本發明中，浸鍍液中作為催滲劑的鎂和稀土元素的含量及鋁含量不在規定范圍時，無法實現一步法熱浸滲。

熱浸鍍溫度的選擇，如果熱浸鍍溫度高于或低于本發明的溫度范圍，均不能實現一步法熱浸滲。

熱浸滲時間的選擇，熱浸滲時間過短，不能實現一步法熱浸滲；熱浸滲時間過長，會引起鋁鋅鐵合金層異常增厚，并造成合金層剝落。

有益效果

（1）在許多環境中，鋁鋅合金滲層的耐腐蝕性能優于滲純鋅，甚至優于滲鋁；

（2）與常規的熱浸鍍鋅鋁合金相比，本發的產品結構從外至內分別為鋅鋁合金層、鋁鋅鐵合金層，耐腐蝕性能進一步提高且保持了較好的陰極保護性能；

（3）與常規的熱浸滲鋁及粉末法包埋滲鋅鋁合金相比，本發明的工藝步驟簡單，所需時間短，工藝溫度低，生產成本低，大工件和小工件均適用；

（4）浸鍍液中鋁含量遠低于鋅含量，但是滲層中鋁含量高于鋅含量，減少了鋁的用量。

附圖說明

圖1，熱浸滲Zn-5%Al-2%Mg-0.2%RE的截面形貌及成分面分布圖；

圖2?，熱浸滲Zn-6%Al-3%Mg-0.1%RE的截面形貌及成分面分布圖；

圖3，熱浸鍍Zn-5%Al-2%Mg-0.2%RE的截面形貌及成分面分布圖；

圖1-3中，左上角小圖為截面形貌圖，其他圖分別為Al、Fe、Zn成分面分布圖；截面形貌圖及Al、Fe、Zn成分面分布圖中的比例相同；截面形貌圖中，最右側為基體。

具體實施方式

實施例1