專利名稱：0Cr17Ni14Mo2熱浸鍍稀土鋁合金涂層工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是金屬材料的表面改性處理，具體涉及一種在奧氏體不銹鋼0Cr17Ni14Mo2表面制備抗高溫腐蝕涂層的熱浸鍍工藝。

背景技術(shù)：
0Cr17Ni14Mo2奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性和耐熱性，主要用于既要耐腐蝕又要承受高溫的設(shè)備中，在船舶、航空、航天工業(yè)以及醫(yī)療器械中也有廣泛的應(yīng)用。其化學(xué)成分見表1。
表10Cr17Ni14Mo2成分表
采用熱浸鍍工藝在0Cr17Ni14Mo2表面制備稀土鋁合金涂層，可以提高其抗高溫腐蝕性能，擴大其應(yīng)用范圍，提高其工作可靠性。熱浸鍍滲鋁是一種能夠有效的提高材料抗高溫氧化性能的表面改性工藝。材料經(jīng)熱浸鍍鋁后，可以在表面形成一層致密的Al2O3和以Fe-Al金屬間化合物為主的浸鍍層，能夠阻擋氧元素和基體元素的互擴散，以此保護基體。
熱浸鍍簡稱熱鍍，它是通過加熱擴散的方法將金屬鋁或鋁合金滲入基體表面，從而形成與機體金屬結(jié)合異常牢度的合金層。與其他表面防護工藝相比，熱浸鍍工藝簡單，且可用富足的鋁作為鍍層材料來代替稀有昂貴的金屬材料，所以應(yīng)用十分廣泛。
熱浸鍍鋁是近幾十年在熱浸鍍鋅、鉛的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。目前，只有為數(shù)不多的國家掌握了該項技術(shù)。經(jīng)熱浸鍍鋁的鋼件，其抗高溫氧化腐蝕溫度可提高300℃～500℃；使用壽命是熱浸鍍鋅件的5～9倍。在石油、機械、化工、能源及交通運輸?shù)刃袠I(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低廉、操作簡單，熱浸鍍產(chǎn)品表面質(zhì)量優(yōu)良的0Cr17Ni14Mo2熱浸鍍稀土鋁合金涂層工藝。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 對0Cr17Ni14Mo2奧氏體不銹鋼依次進行熱水浸泡、脫脂、清洗、除銹、清洗、助鍍、烘干、熱浸鍍和鈍化處理；所述的脫脂是在溫度為80～85℃的脫脂液中處理15～20min；所述的助鍍是在溫度為85～95℃的飽和Na3AlF6水溶液中進行處理；所述的熱浸鍍是在溫度為720℃～780℃的浸鍍液中浸鍍2～10分鐘，所述的浸鍍液的重量百分比構(gòu)成為Si5～10％、La 1～1.5％、Ce 2～2.5％、Y 0.5～0.8％和余量的Al。
本發(fā)明還可以包括 1、所述的脫脂液的重量百分比組成為
2、所述的浸鍍液中的稀土元素La、Ce、Y的總比例為4wt.％。
本發(fā)明提供的0Cr17Ni12Mo2熱浸鍍稀土鋁合金工藝流程的主要特點體現(xiàn)在 1、脫脂又稱堿洗，利用堿液的皂化、乳化和分散的作用將金屬表面的油脂分散成許多小液滴，從而達到油脂與金屬分離的目的。本發(fā)明選擇了適合于0Cr17Ni12Mo2熱浸鍍稀土鋁合金的脫脂液組合成分和條件。
2、選用適合于0Cr17Ni12Mo2熱浸鍍稀土鋁合金的水溶液助鍍劑——飽和冰晶石水溶液(Na3AlF6)。本發(fā)明使用該助鍍劑來保證鋼表面不被氧化，浸鍍時可以溶解鋁液表面的Al2O3，并顯著改善待鍍件與鋁液之間的界面浸潤性，能夠有效減少漏鍍。
3、選用(50wt.％NaCl+50wt.％KCl)作為覆蓋劑。
在高溫下鋁液的表面極易被氧化，產(chǎn)生一層氧化膜。浸鍍時氧化膜易粘附在工件表面導(dǎo)致漏鍍。因此要選取在熔融鋁液的表面覆蓋上具有以下特點的覆蓋劑①密度小，浮于鋁液上方；②具有溶解Al2O3的能力；③熔點要低于鋁的熔點；④流動性好，不老化，不蒸發(fā)。根據(jù)以上要求，選取化學(xué)活性比鋁大的堿金屬氟化物或氯化物作為覆蓋劑即可。
4、鍍液為稀土鋁合金鍍液。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點 1、在鍍液中添加了Si能大大提高鍍層的耐熱性和鋁液的流動性，從而降低鍍鋁溫和組織合金層的長大，使浸鍍層相比常規(guī)單純Al液制備的厚度明顯減小，加入Si可以提高浸鍍層的抗高溫氧化性能，在浸鍍件上獲得光滑的表面。稀土元素的加入可以顯著的加強Al2O2氧化膜的粘結(jié)性，使氧化膜的結(jié)構(gòu)由等軸晶變位柱狀晶結(jié)構(gòu)。
2、采用85～95℃的飽和冰晶石水溶液(Na3AlF6)代替常規(guī)使用但成本較高的K2ZrF6作為助鍍劑，不但降低了浸鍍成本，且利于環(huán)保。同時，采用水溶性助鍍劑，操作簡單，不會出現(xiàn)無漏鍍和虛鍍，助鍍效果優(yōu)異。避免了電解活化助鍍法須增添電解裝置，投資大，操作復(fù)雜且產(chǎn)品單一的弊端；避免了森吉爾法投資規(guī)模大且只適合于連續(xù)化大生產(chǎn)的弊端；也避免了氧化鈍化助鍍法操作復(fù)雜、操作周期長、生產(chǎn)效率低以及產(chǎn)品鍍層和鍍液易被鈍化劑顏色污染等缺陷。
3、通過本工藝在0Cr17Ni12Mo2表面制備的涂層表面光亮、平滑；無針孔、漏鍍、色差和鼓泡現(xiàn)象。
4、產(chǎn)品各方面性能優(yōu)良且生產(chǎn)成本大幅度降低，經(jīng)濟效益和社會效益可觀，極具推廣價值。

具體實施例方式 下面舉例對本發(fā)明做更詳細地描述 具體實施方式
一 1、前處理，把試樣經(jīng)熱水浸泡后進行脫脂，脫脂劑配方為
試樣脫脂時間控制在15～20min，溫度保持在80～85℃。配方中NaOH起皂化作用，Na2SO3起乳化作用，Na2CO3和Na3PO4維持堿性，溫度越高皂化反應(yīng)越強烈。適當?shù)財嚢?，除油效果更好?br> 2、將脫脂后的試樣進行清洗，隨后進行除銹處理，除銹采用了HNO3+HCl+HF+H2O的混酸除銹法，并添加了適量的OP乳化劑，主要起表面活性作用，有利于改善酸液的潤濕性和浸透性，并能大大地提高氧化膜的溶解速度。除銹條件為室溫下，20～30分鐘。脫脂和除銹后均須用溫水洗掉殘留的堿液、酸液和殘余的油質(zhì)與氧化物。
3、將經(jīng)過前處理后的試樣浸入助鍍劑(90～95℃的飽和Na3AlF6水溶液)中助鍍，活化金屬表面，增加熱浸鍍時鋁對金屬的浸潤性并除去表面微量的氧化膜。助鍍完試樣表面應(yīng)呈灰白色。助鍍完要對鍍件進行烘干，烘干溫度為80～120℃。
4、將試樣浸入鍍液中熱浸鍍，浸鍍溫度在720℃～780℃左右，浸鍍時間為2～10分鐘。浸鍍的成分為
其中稀土元素RE總比例為4wt.％，浸鍍溫度在720℃～780℃之間，浸鍍時間為2～10分鐘。
所得鍍件表面平整、光潔、無漏鍍、針孔等缺陷。在高溫下鍍液的表面極易氧化，產(chǎn)生的氧化膜在浸鍍時粘附在工件表面會導(dǎo)致漏鍍，所以需在鍍液上添加覆蓋劑保護(成分為50w％NaCl+50w％KCl)，此覆蓋劑一方面能夠保護鍍液不被氧化，另外一方面能夠溶解已生成的Al2O3。
具體實施方式
二 1、前處理，把試樣經(jīng)熱水浸泡后進行脫脂，脫脂劑配方為
試樣脫脂時間控制在20min，溫度保持在80℃。
2、將脫脂后的試樣進行清洗，隨后進行除銹處理。
3、將經(jīng)過前處理后的試樣浸入助鍍劑(95℃的飽和Na3AlF6水溶液)中助鍍。助鍍完試樣表面應(yīng)呈灰白色。助鍍完要對鍍件進行烘干，烘干溫度為100℃。
4、將試樣浸入鍍液中熱浸鍍，浸鍍的成分為
浸鍍溫度在750℃℃5，浸鍍時間為5分鐘。在鍍液上添加覆蓋劑保護(成分為50w％NaCl+50w％KCl)。
權(quán)利要求
1.一種0Cr17Ni14Mo2熱浸鍍稀土鋁合金涂層工藝，對0Cr17Ni14Mo2奧氏體不銹鋼依次進行熱水浸泡、脫脂、清洗、除銹、清洗、助鍍、烘干、熱浸鍍和鈍化處理；其特征是所述的脫脂是在溫度為80～85℃的脫脂液中處理15～20min；所述的助鍍是在溫度為85～95℃的飽和Na3AlF6水溶液中進行處理；所述的熱浸鍍是在溫度為720℃～780℃的浸鍍液中浸鍍2～10分鐘，所述的浸鍍液的重量百分比構(gòu)成為Si 5～10％、La 1～1.5％、Ce 2～2.5％、Y 0.5～0.8％和余量的Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的0Cr17Ni14Mo2熱浸鍍稀土鋁合金涂層工藝，其特征是所述的脫脂液的重量百分比組成為
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的0Cr17Ni14Mo2熱浸鍍稀土鋁合金涂層工藝，其特征是所述的浸鍍液中的稀土元素La、Ce、Y的總比例為4wt.％。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種0Cr17Ni14Mo2熱浸鍍稀土鋁合金涂層工藝。對0Cr17Ni14Mo2奧氏體不銹鋼依次進行熱水浸泡、脫脂、清洗、除銹、清洗、助鍍、烘干、熱浸鍍和鈍化處理；所述的脫脂是在溫度為80～85℃的脫脂液中處理15～20min；助鍍是在溫度為85～95℃的飽和Na3AlF6水溶液中進行處理；熱浸鍍是在溫度為720℃～780℃的浸鍍液中浸鍍2～10分鐘，浸鍍液的重量百分比構(gòu)成為Si 5～10％、La 1～1.5％、Ce 2～2.5％、Y 0.5～0.8％和余量的Al。本發(fā)明在0Cr17Ni12Mo2表面制備的涂層表面光亮、平滑；無針孔、漏鍍、色差和鼓泡現(xiàn)象。生產(chǎn)成本大幅度降低，經(jīng)濟效益和社會效益可觀，極具推廣價值。
文檔編號C23C2/02GK101812655SQ201010153558
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者楊世偉, 張?zhí)煊? 郭亞歡, 施月杰, 吳曉朝, 楊曙姣, 屈文娟, 王一寒 申請人:哈爾濱工程大學(xué)