[發明專利]一種熱浸鍍Al?Cr?Mo合金滲層及其熱浸鍍方法

有效

• 申請號: 201410454919.8
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN104233150B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）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）人: 常州大學
• 主分類號: C23C2/12
• 分類號: C23C2/12;C23C2/28;C23C2/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明專利屬于熱浸鍍鋁技術領域，特指一種熱浸鍍Al-Cr-Mo合金滲層及其熱浸鍍方法。

背景技術

鋼鐵表面的熱浸鍍鋁技術是本世紀初發展起來的一項表面處理工藝，正逐步應用與石油、化工、電力、冶金、機械、能源和交通運輸等領域，前景十分廣闊。

由于鋼鐵制品長期暴露在外部環境中，極易發生腐蝕，造成鋼鐵產品毀壞失效，給人類生產生活帶來嚴重影響，甚至危及到人民的生命；腐蝕是自然界中一種很普遍的現象，無法完全避免；據統計，全球每年因為腐蝕問題而報廢的金屬產品大約相當于全球金屬產量的1/3，為了延長壽命，減少經濟損失，金屬的防護工作就顯得十分重要，耐蝕性優良且質優價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，且具有鋼的強度和鋁的外觀，在很多環境下可代替昂貴的不銹鋼和耐熱鋼，降低企業的生產成本，減少機器的維修次數，提高設備及產品的使用壽命。

由于受到現有熱浸鍍設備、工藝技術及原基材的限制，我國在熱浸鍍鋁行業上的水平還有待提高，更加經濟環保且性能良好的新型滲層產品是目前市場所需求的，熱浸鍍鋁技術還有許多空間值得我們去進行研究。

發明內容

本發明的目的在于開發一種新型合金滲層，通過向合金中加入耐H₂S腐蝕成分Cr和Mo，并將熱浸鍍后的樣品進行真空擴散處理，在生產成本不會大幅增加的情況下，通過Al快速向內擴散，使得Cr、Mo在滲層表面富集，提高熱浸鍍鋁合金的耐H₂S腐蝕性能，延長熱浸鍍鋁鋼在硫化環境中的使用壽命，使新型滲層應用于一些對耐H₂S腐蝕性要求較高的零部件的熱浸鍍鋁工藝中。

熱浸鍍Al-Cr-Mo合金滲層，其特征在于：Cr的含量范圍在0.5-2wt%，Mo的含量控制在0.3wt%，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Cr含量的增多，Cr、Mo在滲層表面富集。

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

所述Al-Cr-Mo合金熔煉的步驟，其特征在于：Cr元素利用Al-5wt%Cr合金加入，將中頻感應熔煉爐溫設置在800°C，先熔煉Al-5wt%Cr合金，待熔化后再加入Al、Mo，全部金屬溶化后攪拌均勻，最后將溫度降低到熱浸鍍溫度。

所述的鋼材基體預處理步驟，其特征在于：鋼片預磨除銹；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行助鍍處理；助鍍溫度：90°C，助鍍時間：2min。

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

所述熱浸鍍樣品的真空擴散處理的步驟，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行擴散，擴散工藝參數為：800-900°C保溫1-5h。

本發明由于熱浸鍍鋁后，滲鋁層有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，與基體的結合強度低，通過將熱浸鍍后的樣品進行真空擴散處理，在生產成本不會大幅增加的情況下，增加滲層與基體的結合強度，同時提高熱浸鍍鋁合金的耐腐蝕性能和滲層表面質量，延長滲鋁鋼的使用壽命。

本發明的原理來源于不同金屬元素的擴散速率不同，通過向熔池中加入耐H₂S腐蝕性元素Cr、Mo，在真空擴散處理過程中，其擴散速率遠低于Al，使得Cr、Mo元素滲層表面富集；由于Cr、Mo元素在硫化環境比Fe、Al等金屬元素優先硫化，從而在合金表面形成致密的含Cr、Mo的硫化物，使得含Cr、Mo元素的鋁合金滲層的抗硫化腐蝕能力大大提高。