專(zhuān)利名稱(chēng)：鋼件快速熱滲鋁工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種鋼件快速熱滲鋁工藝。
背景技術(shù)：
滲鋁可提高合金在氧化介質(zhì)和腐蝕介質(zhì)中的耐蝕性和耐熱性，滲鋁的鋼質(zhì)工件在500℃～700℃的含硫介質(zhì)中可于不銹鋼媲美，為石油化工工業(yè)節(jié)約大量的不銹鋼，滲鋁可成倍的提高渦輪葉片的使用時(shí)間，滲鋁可增加鐵基和鐵鎳基合金的抗高溫性能等。但是傳統(tǒng)的滲鋁老工藝需要高溫度(950℃～1050℃左右)，周期長(zhǎng)(6～8小時(shí)以上)，由于長(zhǎng)時(shí)間高溫，零件容易變形，對(duì)機(jī)械性能有很大影響，爐子使用壽命短，使產(chǎn)品成本增加。而且傳統(tǒng)的老工藝滲鋁層總有表面脆性區(qū)，脆性區(qū)在彎曲變形，運(yùn)輸碰撞，或加工時(shí)容易剝落，產(chǎn)生應(yīng)力集中，促使裂紋向滲鋁層深處擴(kuò)展。因此，在使用安裝過(guò)程中，需要變形彎曲的零件無(wú)法采用老工藝滲鋁。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改善傳統(tǒng)滲鋁工藝中的溫度高，耗能大，周期長(zhǎng)，產(chǎn)量低，成本高的缺點(diǎn)，利用電流補(bǔ)償加熱式滲鋁，以電流補(bǔ)償?shù)姆椒?，縮短滲鋁周期，通過(guò)加熱速度控制滲層中的鋁含量，相成分和滲層組織，消除表面脆性區(qū)，提高了彎曲的性能，以及在保留老工藝滲層的抗高溫，耐磨性的基礎(chǔ)上，同時(shí)，提高了抗腐蝕能力，并保持原基材機(jī)械的強(qiáng)度的鋼件快速熱滲鋁工藝。
本發(fā)明鋼件快速熱滲鋁工藝如下①除油將要滲的鋼件先放入空氣爐中加熱，在350℃～400℃溫度下烘燒20分鐘左右，待滲鋁鋼件表面達(dá)到無(wú)油、干燥為止；②除銹除油后的滲件，從加熱爐中取出，浸入工業(yè)硫酸(濃度為15％)和鹽酸(濃度為12％)的混合水液中，經(jīng)15分鐘的酸浸反應(yīng)，當(dāng)表面出現(xiàn)銀灰色時(shí)可取出；③清水刷洗被滲件經(jīng)過(guò)酸浸去銹后，用清水沖洗4～6分鐘即可；④表面活化滲件經(jīng)清水沖洗好后立即浸入鉻酐(1/1000濃度)，高錳酸鉀(2/1000濃度)，亞硝酸鈉(1.5/1000濃度)，余量為水的活化液中，經(jīng)2～4分鐘反應(yīng)后，取出水洗；⑤助滲將滲件泡浸在氟化鋯(1/1000濃度)，氟鋯酸鈉(1.2/1000濃度)，鋯酸酐(0.5/1000濃度)余量為水的助鍍液中4分鐘后方可；⑥烘干或自然干燥；⑦熔劑處理將涼干的滲件放進(jìn)氟化鋁10-30％、氟化鈉10-35％、氯化鈉余數(shù)，溫度600℃的熔液中浸1分鐘方可滲鋁；⑧滲鋁經(jīng)溶劑1分鐘鋼件立即進(jìn)入1-3％硅、0.1-0.3％鈀、0.01-0.03％鈰、0.005-0.03％鑭，溫度680℃的鋁液浸2～4分鐘即可。
本發(fā)明鋼件快速熱滲鋁工藝的優(yōu)點(diǎn)是滲鋁溫度低(680℃左右)，滲鋁時(shí)間短(2-4分鐘)，節(jié)約了能源，提高了效率。同時(shí)由于1、從實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)比較得出“低溫快速”滲鋁新工藝，提高了擴(kuò)散滲鋁的抗熱，沖擊穩(wěn)定性和疲勞強(qiáng)度各10％以上；2、提高了焊接性能；
3、由于“低溫快速”的特點(diǎn)完全保持了工件表面的純鋁層，提高了抗腐蝕性，因鋁受到溫度和空氣氧化后形成了一層堅(jiān)硬又致密的AI2O3的保護(hù)層，更好的對(duì)鐵鋁合金層起到封閉作用；4、試驗(yàn)證明滲鋁前后的金屬組織，常規(guī)的機(jī)械性能保持強(qiáng)度均無(wú)明顯變化。
下面對(duì)性能進(jìn)行試驗(yàn)分析一、時(shí)代的影響及其機(jī)理鋼的滲鋁都在高溫奧氏體區(qū)進(jìn)行，滲鋁時(shí)鋁在零件表面的擴(kuò)散速度除了和溫度有關(guān)外，還和鋁在奧氏體中的擴(kuò)散路徑有關(guān)。由于奧氏進(jìn)晶粒細(xì)化是與滲鋁的加熱方式及加熱速度和加熱溫度有很大關(guān)系。電流快速滲鋁加熱速度50℃/秒，熱滲鋁老工藝加熱速度0.1℃/秒，10℃/秒。在不同加熱速度下獲不同的擴(kuò)散系數(shù)。
二、抗熱沖擊穩(wěn)定性滲鋁工件在工作或修理安裝時(shí)可能遭受熱沖擊，兩種方式滲鋁的比較方法是把滲鋁試樣加熱到550℃，然后室冷或水冷，如此反復(fù)一定次數(shù)后，再進(jìn)行金相觀察滲鋁層的裂紋，得出結(jié)果證明，用原擴(kuò)散工藝滲鋁的有表面脆性區(qū)滲層，經(jīng)二次熱循環(huán)沖擊以后，就開(kāi)始出現(xiàn)裂紋。用電流補(bǔ)償法的滲層，由于沒(méi)有表面脆性區(qū)，對(duì)熱沖擊的靈敏較小，經(jīng)40項(xiàng)熱沖擊循環(huán)后，也沒(méi)有在滲層中形成裂紋。
滲鋁的CRSM0鋼件試樣熱穩(wěn)定性試驗(yàn)

具體實(shí)施方式
實(shí)施例一鋼件快速熱滲鋁工藝如下①除油將要滲的鋼件先放入空氣爐中加熱，在350℃～400℃溫度下烘燒20分鐘左右，待滲鋁鋼件表面達(dá)到無(wú)油、干燥為止；②除銹除油后的滲件，從加熱爐中取出，浸入工業(yè)硫酸(濃度為15％)和鹽酸(濃度為12％)的混合水液中，經(jīng)15分鐘的酸浸反應(yīng)，當(dāng)表面出現(xiàn)銀灰色時(shí)可取出；③清水刷洗被滲件經(jīng)過(guò)酸浸去銹后，用清水沖洗4～6分鐘即可；④表面活化滲件經(jīng)清水沖洗好后立即浸入鉻酐(1/1000濃度)，高錳酸鉀(2/1000濃度)，亞硝酸鈉(1.5/1000濃度)，余量為水的活化液中，經(jīng)2～4分鐘反應(yīng)后，取出水洗；⑤助滲將滲件泡浸在氟化鋯(1/1000濃度)，氟鋯酸鈉(1.2/1000濃度)，鋯酸酐(0.5/1000濃度)余量為水的助鍍液中4分鐘后方可；⑥烘干或自然干燥；⑦熔劑處理將涼干的滲件放進(jìn)氟化鋁10％、氟化鈉10％、氯化鈉80％，溫度600℃的熔液中浸1分鐘方可滲鋁；⑧滲鋁經(jīng)溶劑1分鐘鋼件立即進(jìn)入1％硅、0.1％鈀、0.01％鈰、0.005％鑭，溫度680℃的鋁液浸2～4分鐘即可。
實(shí)施例二鋼件快速熱滲鋁工藝如下①除油將要滲的鋼件先放入空氣爐中加熱，在350℃～400℃溫度下烘燒20分鐘左右，待滲鋁鋼件表面達(dá)到無(wú)油、干燥為止；②除銹除油后的滲件，從加熱爐中取出，浸入工業(yè)硫酸(濃度為15％)和鹽酸(濃度為12％)的混合水液中，經(jīng)15分鐘的酸浸反應(yīng)，當(dāng)表面出現(xiàn)銀灰色時(shí)可取出；③清水刷洗被滲件經(jīng)過(guò)酸浸去銹后，用清水沖洗4～6分鐘即可；④表面活化滲件經(jīng)清水沖洗好后立即浸入鉻酐(1/1000濃度)，高錳酸鉀(2/1000濃度)，亞硝酸鈉(1.5/1000濃度)，余量為水的活化液中，經(jīng)2～4分鐘反應(yīng)后，取出水洗；⑤助滲將滲件泡浸在氟化鋯(1/1000濃度)，氟鋯酸鈉(1.2/1000濃度)，鋯酸酐(0.5/1000濃度)余量為水的助鍍液中4分鐘后方可；⑥烘干或自然干燥；⑦熔劑處理將涼干的滲件放進(jìn)氟化鋁20％、氟化鈉25％、氯化鈉55％，溫度600℃的熔液中浸1分鐘方可滲鋁；⑧滲鋁經(jīng)溶劑1分鐘鋼件立即進(jìn)入2.5％硅、0.2％鈀、0.02％鈰、0.01％鑭，溫度680℃的鋁液浸2～4分鐘即可。
實(shí)施例三鋼件快速熱滲鋁工藝如下①除油將要滲的鋼件先放入空氣爐中加熱，在350℃～400℃溫度下烘燒20分鐘左右，待滲鋁鋼件表面達(dá)到無(wú)油、干燥為止；②除銹除油后的滲件，從加熱爐中取出，浸入工業(yè)硫酸(濃度為15％)和鹽酸(濃度為12％)的混合液中，經(jīng)15分鐘的酸浸反應(yīng)，當(dāng)表面出現(xiàn)銀灰色時(shí)可取出；③清水刷洗被滲件經(jīng)過(guò)酸浸去銹后，用清水沖洗4～6分鐘即可；④表面活化滲件經(jīng)清水沖洗好后立即浸入鉻酐(1/1000濃度)，高錳酸鉀(2/1000濃度)，亞硝酸鈉(1.5/1000濃度)，余量為水的活化液中，經(jīng)2～4分鐘反應(yīng)后，取出水洗；⑤助滲將滲件泡浸在氟化鋯(1/1000濃度)，氟鋯酸鈉(1.2/1000濃度)，鋯酸酐(0.5/1000濃度)余量為水的助鍍液中4分鐘后方可；
⑥烘干或自然干燥；⑦熔劑處理將涼干的滲件放進(jìn)氟化鋁30％、氟化鈉35％、氯化鈉35％，溫度600℃的熔液中浸1分鐘方可滲鋁；⑧滲鋁經(jīng)溶劑1分鐘鋼件立即進(jìn)入3％硅、0.3％鈀、0.03％鈰、0.02％鑭，溫度680℃的鋁液浸2～4分鐘即可。
權(quán)利要求
1.一種鋼件快速熱滲鋁工藝，其特征在于①除油將要滲的鋼件先放入空氣爐中加熱，在350℃～400℃溫度下烘燒20分鐘左右，待滲鋁鋼件表面達(dá)到無(wú)油、干燥為止；②除銹除油后的滲件，從加熱爐中取出，浸入工業(yè)硫酸(濃度為15％)和鹽酸(濃度為12％)的混合水液中，經(jīng)15分鐘的酸浸反應(yīng)，當(dāng)表面出現(xiàn)銀灰色時(shí)可取出；③清水刷洗被滲件經(jīng)過(guò)酸浸去銹后，用清水沖洗4～6分鐘即可；④表面活化滲件經(jīng)清水沖洗好后立即浸入鉻酐(1/1000濃度)，高錳酸鉀(2/1000濃度)，亞硝酸鈉(1.5/1000濃度)，余量為水的活化液中，經(jīng)2～4分鐘反應(yīng)后，取出水洗；⑤助滲將滲件泡浸在氟化鋯(1/1000濃度)，氟鋯酸鈉(1.2/1000濃度)，鋯酸酐(0.5/1000濃度)余量為水的助鍍液中4分鐘后方可；⑥烘干或自然干燥；⑦熔劑處理將涼干的滲件放進(jìn)氟化鋁10-30％、氟化鈉10-35％、氯化鈉余數(shù)，溫度600℃的熔液中浸1分鐘方可滲鋁；⑧滲鋁經(jīng)溶劑1分鐘鋼件立即進(jìn)入1-3％硅、0.1-0.3％鈀、0.01-0.03％鈰、0.005-0.03％鑭，溫度680℃的鋁液浸2～4分鐘即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼件快速熱滲鋁工藝，其特征在于溶劑的組份重量百分比為10-20％氟化鋁，10-25％氟化鈉，氯化鈉余數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼件快速熱滲鋁工藝，其特征在于熔劑的組份重量百分比為20％氟化鋁，25％氟化鈉，氯化鈉55。
全文摘要
一種鋼件快速熱滲鋁工藝如下①除油；②除銹；③清水刷洗；④表面活化；⑤助滲；⑥烘干或自然干燥；⑦熔劑處理；⑧滲鋁。其優(yōu)點(diǎn)是滲鋁溫度低(680℃左右)，滲鋁時(shí)間短(2－4分鐘)，節(jié)約了能源，提高了效率。同時(shí)由于從實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)比較得出“低溫快速”滲鋁新工藝，提高了擴(kuò)散滲鋁的抗熱，沖擊穩(wěn)定性和疲勞強(qiáng)度各10％以上；提高了焊接性能；由于“低溫快速”的特點(diǎn)完全保持了工件表面的純鋁層，提高了抗腐蝕性，因鋁受到溫度和空氣氧化后形成了一層堅(jiān)硬又致密的AI
文檔編號(hào)C23C10/22GK1673406SQ200510018370
公開(kāi)日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2005年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月11日
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