專(zhuān)利名稱(chēng)：鋼或鐵合金材料表面鍍鋅鋁減振合金工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種使鋼或鐵合金結(jié)構(gòu)件使用時(shí)達(dá)到減振和消除噪聲效果的制備工藝，尤其是一種鋼或鐵合金材料表面鍍鋅鋁減振合金的工藝。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的發(fā)展，噪聲引起的聲音污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，而人民生活水平的提高，對(duì)噪聲問(wèn)題愈益迫切希望解決，要完全阻止機(jī)器發(fā)聲很難，但可以設(shè)法減振，采用減少振動(dòng)的強(qiáng)度、吸收掉大部分振動(dòng)能量，消除使人感到不愉快的噪聲，正是當(dāng)今工業(yè)界研究的趨向。
聽(tīng)覺(jué)能感受到的聲音頻率為20-20000赫茲，使振動(dòng)發(fā)生源本身的固體振動(dòng)衰減的方法叫減振，其中減振合金是指振動(dòng)衰減能大的合金制造的結(jié)構(gòu)材料，目前世界上已應(yīng)用的減振合金材料已達(dá)到幾十種《1(日)伊藤邦夫等，功能性金屬材料，科學(xué)出版社，北京，1990，P10-25；2(日)田中良平，向極限挑戰(zhàn)的金屬材料，冶金工業(yè)出版社，北京，1986，P250-257；3(日)島村昭治，開(kāi)拓未來(lái)的尖端材料，冶金工業(yè)出版社，北京，1988，P73-79。》，此外還有一些非金屬減振材料，如橡皮、塑料等，衰減能很大，但強(qiáng)度、剛性太低，通常做鋼或其他合金結(jié)構(gòu)件的襯墊或外涂材料，來(lái)達(dá)到減振效果。
對(duì)任何一種材料敲擊一下會(huì)產(chǎn)生響聲，而且隨時(shí)間的延長(zhǎng)聲音逐漸變?nèi)?，直至消失。因?yàn)椴牧鲜軗艉螽a(chǎn)生的振幅在聽(tīng)覺(jué)能感知的范圍內(nèi)，空氣產(chǎn)生振動(dòng)，直達(dá)人的耳膜隨之振動(dòng)而感受到聲音，如果用時(shí)間作橫坐標(biāo)，振幅作縱坐標(biāo)，可以畫(huà)出材料受擊一次的自由衰減振動(dòng)示意圖。從圖中可知，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，振幅逐漸遞減，直至測(cè)不到。相臨兩次振幅的遞減關(guān)系可用定義為該材料的固有衰減能(SDC)(Specific Damping Capacity)來(lái)表示SDC＝(Yn2-Yn+12)/Yn2≈ln Yn/Yn+1＝2δ從上式可知，材料的SDC愈大或δ愈大，其減振效果愈佳。減振合金就是具有高衰減能SDC或高的對(duì)數(shù)衰減率δ的金屬結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)還具有較高的強(qiáng)度和剛性。由于SDC和δ是自由振動(dòng)下測(cè)得的，而實(shí)際情況強(qiáng)迫振動(dòng)較多，從強(qiáng)迫振動(dòng)的共振曲線可求得阻尼系數(shù)(內(nèi)耗)Q-1和損失系數(shù)η，而他們之間的換算關(guān)系為SDC≌2δ≌2∏η≌2∏Q-1幾種常見(jiàn)的減振合金的衰減能SDC值1、片狀石墨鑄鐵 SDC＝10％2、球墨鑄鐵 SDC＝20％3、鋅-鋁22％減振合金 SDC＝20％4、Fe-Cr12％-Al3％SDC＝30％有些減振材料如橡皮SDC＝60％，但強(qiáng)度太低，有的材料強(qiáng)度很高，如各種鋼和合金，但SDC值很低，只有1％，而且高強(qiáng)度鋼的SDC常在1％以下，如高速鋼圓盤(pán)鋸片，SDC值很小，高速的切割金屬時(shí)常產(chǎn)生刺耳的嘯叫聲。
鋅鋁22％是典型的減振合金，且早已應(yīng)用于工業(yè)中的一些產(chǎn)品中《1(日)伊藤邦夫等，功能性金屬材料，科學(xué)出版社，北京，1990，P10-25；2(日)田中良平，向極限挑戰(zhàn)的金屬材料，冶金工業(yè)出版社，北京，1986，P250-257；3(日)島村昭治，開(kāi)拓未來(lái)的尖端材料，冶金工業(yè)出版社，北京，1988，P73-79?！罚菑?fù)合型減振合金。該材料由富鋁的α相和富鋅的β相組成的一種細(xì)小的層片狀共析體組織。兩相界面為粘滯性流動(dòng)，很好的阻隔了聲波的傳遞，具有較大的衰減能。這種成分的材料還具有超塑性，在250-270℃進(jìn)行變形加工時(shí)，其延伸率可達(dá)600％，其抗拉強(qiáng)度不高約為400MPa，目前應(yīng)用局限于強(qiáng)度要求不高的音響設(shè)備，防噪音罩等。
目前需要熱浸鍍鋅鋁減振合金的應(yīng)用前景1、火箭、導(dǎo)彈、航天飛機(jī)的控制板，發(fā)動(dòng)機(jī)蓋，渦輪葉片，容器本體。
2、汽車(chē)車(chē)身板，笑音器，排氣管，發(fā)動(dòng)機(jī)附件，散熱片，油箱體。
3、刀具圓盤(pán)高速鋼鋸片、高速鋼切割機(jī)。
4、其他潛艇螺旋漿，潛艇中附件。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種鋼或鐵合金材料表面鍍鋅鋁減振合金工藝，這種工藝制出的產(chǎn)品在不降低原有鋼件強(qiáng)度的力學(xué)性能的前提下，使SDC值提高，大大提高了產(chǎn)品的抗振性能。
技術(shù)方案一種鋼或鐵材料表面鍍鋅鋁減振合金工藝，包含以下步驟A、將鋅鋁減振合金加熱到完全熔化；B、將鍍件進(jìn)行表面預(yù)處理后，浸入助鍍液中，烘干；C、將鍍件浸入熔化后的鋅鋁減振合金熔液中；D、鋅鋁減振合金熔化后的液體熱浸鍍到鋼或鐵材料的表面。
這種鋅鋁減振合金中主要含有鋅、鋁兩種金屬和微量合金元素；以鋅、鋁兩種金屬為100％計(jì)，鋅的重量百分比為82％-70％，鋁的重量百分比為18％-30％；或鋅的重量百分比為60％-40％，鋁的重量百分比為40％-60％；微量合金元素占鋅、鋁兩種金屬總量的0.09％-2.6％。
微量合金元素可以為鈦、鎂、硼、硅、鈰。鋅鋁減振合金中鈦、鎂的加入重量百分比為鋅、鋁兩種金屬總量的0.01％-0.4％，鋅鋁減振合金中硼的加入重量百分比為鋅、鋁兩種金屬總量的0.01％-0.2％，鋅鋁減振合金中硅的加入重量百分比為鋅、鋁兩種金屬總量的0.5-1.5％，鋅鋁減振合金中鈰的加入重量百分比為鋅、鋁兩種金屬總量的0.01-0.02％，所述的鈰還可以為含鈰45％或48％的混合稀土金屬所替代。
助鍍液為氯化鋅、氯化銨、氟化鉀的水溶液，其中按重量計(jì)，氯化鋅20-60％，氯化銨20-30％，氟化鉀5-15％，其余為水。
有益效果原始試樣通過(guò)鍍鋅鋁合金后，其減振效果明顯，在相近振動(dòng)頻率下衰減能提高，起到減振懂得效果。
下表列出了用2毫米厚的Q235低碳鋼冷軋斑剪切成60*40毫米尺寸的試樣，經(jīng)過(guò)除油脂除銹和浸助劑預(yù)處里后，烘干并進(jìn)行熱鍍鋅鋁5％，鋅鋁22％，鋅鋁50％合金后的振動(dòng)阻尼參數(shù)測(cè)定。

由表可知，原始試樣通過(guò)熱浸鍍鋅鋁22％和鋅鋁50％合金后，其減振效果明顯，在相近振動(dòng)頻率下衰減能提高了10倍以上。
加入微量合金元素為鈦、鎂、硼、硅、鈰，有細(xì)化晶粒、抗氧化、增加減振效果的功能。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1一種鋼或鐵合金材料表面鍍鋅鋁減振合金工藝分別將鋅82％、80％、78％、76％、74％、72％、70％，鋁18％、20％、22％、24％、26％、28％、30％兩種金屬混合；以鋅、鋁兩種金屬為100％計(jì)，加入微量合金元素占鋅、鋁兩種金屬總量分別為鈦0.2％、鎂0.2％、硼0.1％、硅0.8％、鈰0.015％。做成鋅鋁減振合金。將這種鋅鋁減振合金溫度在(＞500℃)以上，加熱到完全熔化。
將鍍件進(jìn)行表面除油脂處理、除銹處理，預(yù)處理后，浸入氯化鋅55％，氯化銨25％，氟化鉀10％組成的助鍍液中，烘干；將鍍件浸入熔化后的鋅鋁減振合金熔液中；鋅鋁減振合金熔化后的液體熱浸鍍到鋼或鐵材料的表面。
實(shí)施例2分別將鋅重量百分比為60％、58％、56％、54％、52％、50％、48％、46％、44％、42％、40％，鋁重量百分比為40％、42％、44％、46％、48％、50％、52％、54％、56％、58％、60％的兩種金屬混合；以鋅、鋁兩種金屬為100％計(jì)，加入微量合金元素占鋅、鋁兩種金屬總量分別為鈦0.21％、鎂0.23％、硼0.15％、硅0.9％、鈰0.01％；做成鋅鋁減振合金。將這種鋅鋁減振合金溫度在(＞500℃)以上，加熱到完全熔化。
將鍍件進(jìn)行表面除油脂處理、除銹處理，預(yù)處理后，浸入氯化鋅45％，氯化銨25％，氟化鉀10％組成的助鍍液中，烘干；將鍍件浸入熔化后的鋅鋁減振合金熔液中；鋅鋁減振合金熔化后的液體熱浸鍍到鋼或鐵材料的表面。
這種工藝做成的高速工具鋼圓盤(pán)鋸，具有良好的抗大氣和介質(zhì)腐蝕的能力防止了鋸片存放和使用時(shí)生銹，鋅鋁合金鍍層外表可進(jìn)行化學(xué)法色處理或進(jìn)行涂漆、噴塑或印花操作，鍍層能耐300℃高溫，不會(huì)因發(fā)熱而產(chǎn)生鍍層剝皮脫落，使用時(shí)可噴液冷卻。最后即能得到具有減振效果的高速工具鋼圓盤(pán)鋸。
權(quán)利要求
1.一種鋼或鐵合金材料表面鍍鋅鋁減振合金工藝，包含以下步驟A、將鋅鋁減振合金加熱到完全熔化；B、將鍍件進(jìn)行表面預(yù)處理后，浸入助鍍液中，烘干；C、將鍍件浸入熔化后的鋅鋁減振合金熔液中；D、鋅鋁減振合金熔化后的液體熱浸鍍到鋼或鐵合金材料的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼或鐵合金材料表面鍍鋅鋁減振合金工藝，其特征在于這種鋅鋁減振合金中含有鋅、鋁兩種金屬和微量合金元素；以鋅、鋁兩種金屬為100％計(jì)，鋅的重量百分比為82％-70％，鋁的重量百分比為18％-30％；或鋅的重量百分比為60％-40％，鋁的重量百分比為40％-60％；微量合金元素占鋅、鋁兩種金屬總量的0.09％-2.6％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼或鐵合金材料表面鍍鋅鋁減振合金工藝，其特征在于微量合金元素為鈦、鎂、硼、硅、鈰。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼或鐵合金材料表面鍍鋅鋁減振合金工藝，其特征在于鋅鋁減振合金中鈦、鎂的加入重量百分比為鋅、鋁兩種金屬總量的0.01％～0.4％。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼或鐵合金材料表面鍍鋅鋁減振合金工藝，其特征在于鋅鋁減振合金中硼的加入重量百分比為鋅、鋁兩種金屬總量的0.01％～0.2％。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼或鐵合金材料表面鍍鋅鋁減振合金工藝，其特征在于鋅鋁減振合金中硅的加入重量百分比為鋅、鋁兩種金屬總量的0.5-1.5％。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼或鐵合金材料表面鍍鋅鋁減振合金工藝，其特征在于鋅鋁減振合金中鈰的加入重量百分比為鋅、鋁兩種金屬總量的0.01-0.02％。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋼或鐵合金材料表面鍍鋅鋁減振合金工藝，其特征在于所述的鈰為含鈰45％或48％的混合稀土金屬。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼或鐵合金材料表面鍍鋅鋁減振合金工藝，其特征在于所述的助鍍液為氯化鋅、氯化銨、氟化鉀的水溶液，其中氯化鋅60-70％，氯化銨20-30％，氟化鉀5-15％。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋼或鐵材料表面鍍鋅鋁減振合金工藝，是能使鋼或鐵合金結(jié)構(gòu)件使用時(shí)達(dá)到減振和消除噪聲效果的制備工藝，主要步驟有將鋅鋁減振合金加熱到完全熔化；將鍍件進(jìn)行表面預(yù)處理后，浸入助鍍液中，烘干；將鍍件浸入熔化后的鋅鋁減振合金熔液中；鋅鋁減振合金熔化后的液體熱浸鍍到鋼或鐵材料的表面。這種工藝制出的產(chǎn)品在不降低原有鋼件強(qiáng)度的力學(xué)性能的前提下，使固有衰減能SDC值提高，大大提高了產(chǎn)品的抗振性能。
文檔編號(hào)C23C2/02GK1804100SQ20061003788
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2006年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月20日
發(fā)明者吳元康 申請(qǐng)人:東南大學(xué)