[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于熱浸鍍技術(shù)進(jìn)行低合金鋼表面改性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110244002.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113136536B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張敏;雷龍宇;杜明科;嚴(yán)偉;張?jiān)讫?/a>;高俊;夏拓;張林;郭釗
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C23C2/04
• 分類(lèi)號(hào): C23C2/04;C22C9/01;C23C2/02;C23C2/40;C23C2/26
• 代理公司: 西安弘理專(zhuān)利事務(wù)所 61214
• 代理人: 徐瑤

本發(fā)明公開(kāi)的一種基于熱浸鍍技術(shù)進(jìn)行低合金鋼表面改性的方法，具體為：步驟1：銅基鍍層材料的制備：按質(zhì)量百分比分別稱(chēng)取金屬粉末：鋁粉6％～8％，鋅粉1％～2％，錫粉0.5％～1.5％，銅為余量，以上組分質(zhì)量百分比之和為100％；步驟2：將步驟1稱(chēng)取的各個(gè)金屬粉末充分混合，進(jìn)行合金化處理，然后熔融成金屬混合液；步驟3：將待鍍低合金鋼板放置在加熱爐中進(jìn)行表面預(yù)處理，除去表面的氧化物及油污雜質(zhì)；步驟4：將處理后的低合金鋼板在還原性氣氛的保護(hù)下，放入制備好的金屬混合液中進(jìn)行熱浸鍍；步驟5：對(duì)熱浸鍍后的低合金鋼板進(jìn)行冷卻和干燥處理。該方法可有效改善鋼材表面的耐蝕性和耐磨性，同時(shí)也有利于提高制備效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料表面改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于熱浸鍍技術(shù)進(jìn)行低合金鋼表面改性的方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，鋼鐵材料的產(chǎn)量和使用量越來(lái)越大。然而鋼鐵的耐腐蝕性和耐磨性較差，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界每年因腐蝕而損耗的鋼鐵材料約占鋼鐵年產(chǎn)量的30％左右；同時(shí)，因磨損而報(bào)廢的鋼鐵材料零件數(shù)目也極為龐大。材料的腐蝕和磨損不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)，還會(huì)帶來(lái)許多安全風(fēng)險(xiǎn)。

由于腐蝕和磨損一般由材料的表面開(kāi)始，因此采用表面改性方法提高材料表面的耐腐蝕性和耐磨性成為研究重點(diǎn)。常見(jiàn)的表面改性方法有滲氮(或滲碳)、噴丸、鍍層、陽(yáng)極氧化、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積等，其中熱浸鍍是一種簡(jiǎn)單高效的材料表面改性方法，目前，熱浸鍍鋅和熱浸鍍鋁已在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，但隨著時(shí)代的發(fā)展，這兩種方法已漸漸不能滿足實(shí)際需要。因此，本發(fā)明將以銅基合金作為表面改性材料，設(shè)計(jì)合理的熱浸鍍工藝，實(shí)現(xiàn)材料表面改性的目的，從而提高結(jié)構(gòu)件的耐磨、耐蝕性能，為材料表面鍍銅處理提供一定的理論支撐。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于熱浸鍍技術(shù)進(jìn)行低合金鋼表面改性的方法，該方法可有效改善鋼材表面的耐蝕性和耐磨性，同時(shí)也有利于提高制備效率。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于熱浸鍍技術(shù)進(jìn)行低合金鋼表面改性的方法，具體操作步驟為：

步驟1：銅基鍍層材料的制備：按質(zhì)量百分比分別稱(chēng)取金屬粉末：鋁粉6％～8％，鋅粉1％～2％，錫粉0.5％～1.5％，銅為余量，以上組分質(zhì)量百分比之和為100％；

步驟2：將步驟1稱(chēng)取的各個(gè)金屬粉末充分混合，進(jìn)行合金化處理，然后熔融成金屬混合液；

步驟3：將待鍍低合金鋼板放置在加熱爐中進(jìn)行表面預(yù)處理，除去表面的氧化物及油污雜質(zhì)；

步驟4：將處理后的低合金鋼板在還原性氣氛的保護(hù)下，放入制備好的金屬混合液中進(jìn)行熱浸鍍；

步驟5：對(duì)熱浸鍍后的低合金鋼板進(jìn)行冷卻和干燥處理。

本發(fā)明的特征還在于，

步驟2中，利用球磨處理進(jìn)行粉末合金化處理，球磨轉(zhuǎn)速為320r/min-350r/min，球磨時(shí)間為12h-14h；熔融溫度為400℃-550℃。

步驟3中，表面預(yù)處理的步驟為：先進(jìn)行氧化處理再進(jìn)行還原處理，具體為：氧化處理在大氣環(huán)境中進(jìn)行，處理溫度為400～500℃，處理時(shí)間為5min～10min；還原處理氣氛為75vol.％氫氣+25vol.％氮?dú)猓幚頊囟葹?00～850℃，處理時(shí)間為10min～20min。

步驟4中，還原性氣氛為75vol.％氫氣+25vol.％氮?dú)猓粺峤儨囟葹?50℃～920℃，熱浸鍍時(shí)間50s～90s。

步驟5中，冷卻處理采用風(fēng)冷和水冷方式。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明方法的基于熱浸鍍法的材料表面改性方法在制備鍍層材料時(shí)，使用金屬粉末進(jìn)行稱(chēng)量、配比，制備方法簡(jiǎn)單，可以較為容易的實(shí)現(xiàn)鍍層組織、性能的優(yōu)化與調(diào)控。