一種鋼材表面多元合金共滲防腐層及其共滲方法
【專利摘要】一種鋼材表面多元合金共滲防腐層，是由鋅粉100份、鎳粉10～20份、輕稀土氧化物（La2O3、Ce2O3或Nd2O3）5～10份混合而成的多元合金粉在分散劑石英砂和助滲劑（NH4Cl或H2NCONH2）的作用下于共滲爐內(nèi)400～460℃，壓力0.08～0.15MPa對(duì)潔凈的鋼材制件進(jìn)行共滲處理，并在鋼材表面形成一層具有一定厚度防腐性能優(yōu)良的鋅鎳輕稀土多元合金共滲層。該共滲層厚度90～110um，硬度大于330Hv，中性鹽霧（不出現(xiàn)紅銹）大于720小時(shí)。
【專利說(shuō)明】一種鋼材表面多元合金共滲防腐層及其共滲方法
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬表面防腐處理方法，特別涉及鋼材表面防腐處理方法，具體地說(shuō)是一種鋼材表面鋅鎳輕稀土多元合金共滲防腐層及共滲方法。
二、【背景技術(shù)】
[0002]腐蝕、銹蝕是鋼鐵材料的天敵。據(jù)估算，世界鋼產(chǎn)量約有十分之一損耗于腐蝕、銹蝕。腐蝕對(duì)我國(guó)造成的經(jīng)濟(jì)損失每年至少在400億元以上。目前，較發(fā)達(dá)地區(qū)大部分電鍍鋅、熱鍍鋅廠已逐步關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)或整改?，F(xiàn)存的工廠，政府也要求其重視環(huán)保，積極治理污染，達(dá)標(biāo)排放。但這些措施都無(wú)法從根本上解決“三廢”問(wèn)題，且處理費(fèi)用昂貴，潔凈的防腐技術(shù)是目前的發(fā)展趨勢(shì)。
[0003]多元合金共滲是將工件置于含至少兩種欲滲元素的滲劑中，經(jīng)過(guò)一次加熱擴(kuò)散過(guò)程，使多種元素滲入工件表面的化學(xué)熱處理過(guò)程，目前大多采用的多元共滲元素為鋅、鋁元素，多元合金共滲工藝使所滲金屬元素與基體金屬常發(fā)生反應(yīng)而形成化合物相，使?jié)B層與基體結(jié)合牢固，其結(jié)合強(qiáng)度是電鍍、熱鍍鋅工藝難以比擬的。滲層具有不同于基體金屬的成分和組織，從而使工件表面獲得特殊的性能，如抗高溫、耐腐蝕、耐磨損等性能。共滲鋅鋁合金工藝是目前我國(guó)防銹處理積極倡導(dǎo)和日益發(fā)展的高新技術(shù)，其最大特點(diǎn)是附著力強(qiáng)，耐大氣候，耐腐蝕性強(qiáng)，能夠大幅度地提高工件在惡劣環(huán)境中的工作壽命。專利CN102127732A公開(kāi)了一種多元合金共滲劑及其制備共滲層的方法，所采用的共滲劑由鋅粉、鋁粉、氧化鋁粉、氫氧化鑭粉和氯化銨組成。專利CN1970842公開(kāi)了多元合金共滲加封閉的涂層及應(yīng)用，所述的第一層為多元合金共 滲層與鈍化層，多元合金共滲層是由鋅、鋁和氧化鑭組成。為進(jìn)一步改善多元合金共滲層的耐腐蝕性能，同時(shí)降低分散劑的成本，本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種鋅鎳輕稀土多元合金共滲金屬表面防腐處理方法，在金屬表面形成一層致密的鋅鎳輕稀土多元合金共滲層，在共滲過(guò)程中采用石英砂作為分散劑，降低了生產(chǎn)成本。目前，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有鋅鎳輕稀土多元合金共滲相關(guān)專利與研究報(bào)道。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了提高鋼材的防腐性能，本發(fā)明旨在提供一種由多元合金共滲形成的表面防腐層。所要解決的技術(shù)問(wèn)題是遴選合適的共滲金屬及其相應(yīng)的共滲方法。
[0005]本發(fā)明所稱的鋼材表面多元合金共滲防腐層是在鋼材表面通過(guò)共滲透方法制備的鋅鎳輕稀土多元合金共滲形成的防腐層，另現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別是由以下重量份各組分構(gòu)成的多元合金粉在分散劑石英砂和助滲劑氯化銨(NH4Cl)或/和尿素(CO (NH2) 2)作用下于共滲爐內(nèi)對(duì)潔凈的鋼材制件表面進(jìn)行共滲透處理得到的防腐層:
[0006]鋅粉100份、鎳粉10~20份、輕稀土氧化物5~10份。
[0007]所述的輕稀土氧化物選自La2O3、Ce2O3或Nd2O3 —種或兩種以上氧化物。
[0008]所述的鋅粉和鎳粉粒徑故為325目。
[0009]所述的潔凈的鋼材制件表面是指該表面經(jīng)拋丸機(jī)除銹后的表面。[0010]本防腐層的共滲方法包括混合、預(yù)處理和共滲透，與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別是所述的混合是將配比量的鋅粉、鎳粉、輕稀土氧化物和分散劑石英砂混合均勻得混合料；所述的預(yù)處理是將混合料置于共滲爐內(nèi)于180~220°C加熱2h，冷卻至50~60°C后出料；所述的共滲透是將預(yù)處理后的混合料、配比量的助滲劑NH4Cl或/和CO (NH2)2和潔凈的鋼材制件加入共滲爐內(nèi)于400~460°C，壓力0.08~0.15MPa下共滲透處理2h ;卸壓、降溫取出鋼材制件，其表面的多元合金共滲層就是鋅鎳輕稀土多元合金共滲的防腐層。
[0011]所述的配比量如下(重量份):
[0012]鋅粉100份、鎳粉10~20份、輕稀土氧化物5~10份、分散劑石英砂200~250份、助滲劑NH4Cl或/和CO (NH2) 20.2~0.4份。
[0013]所述的輕稀土氧化物選自La203、Ce2O3或Nd2O3 —種或兩種以上氧化物。
[0014]所述的鋅粉和鎳粉的粒徑均為325目，石英砂粒徑為80-100目。
[0015]所述的壓力為表壓，下同。 [0016]當(dāng)助滲劑同時(shí)使用NH4Cl或/和CO (NH2) 2時(shí)，兩者相對(duì)比例任意。
[0017]本發(fā)明在鋼材表面形成的鋅鎳輕稀土多元合金共滲防腐層防腐性能優(yōu)良，性價(jià)比高，是一種新型的金屬表面防腐處理技術(shù)。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在:
[0018]1、耐腐蝕性強(qiáng)。中性鹽霧(不出現(xiàn)紅銹)大于720小時(shí)。
[0019]2、耐磨、抗擦傷性能好。共滲層表面硬度大于330Hv，而熱、電鍍鋅制件表面為純鋅，鍍層硬度僅為70Hv左右。
[0020]3、生產(chǎn)基本無(wú)污染。鋼材制件采用拋丸機(jī)除銹清油，鋼材制件與助劑又在密閉的器具中進(jìn)行滲透和分離，對(duì)周圍環(huán)境沒(méi)有污染。
[0021]4、涂漆后能實(shí)現(xiàn)復(fù)合防護(hù)，與油漆的結(jié)合力為一級(jí)，且經(jīng)共滲處理的鋼材制件不影響材料的機(jī)械性能
四、【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說(shuō)明。
[0023]取325目鋅粉和鎳粉備用。
[0024]實(shí)施例1
[0025]100g鋅粉、IOg鎳粉、2.5g La203>2.5g Ce2O3混合均勻配制成多元合金粉，將多元合金粉和200g粒徑為80目的石英砂混合均勻后置于共滲爐內(nèi)180°C加熱2h，降溫至60°C后，移出共滲爐。
[0026]將經(jīng)預(yù)處理的混合料、0.2g NH4Cl和潔凈的鋼材制件加入共滲爐內(nèi)，于400°C共滲2h,壓力控制在0.1MPa,在金屬基材表面形成一層具有一定厚度防腐性能優(yōu)良的多兀合金共滲層，其主要性能結(jié)果如表1所示。
[0027]實(shí)施例2
[0028]100g鋅粉、IOg鎳粉、2.5g La203>2.5g Nd2O3混合均勻配制成多元合金粉，將多元合金粉和200g粒徑為80目的石英砂混合均勻后置于共滲爐內(nèi)180°C加熱2h，降溫至60°C后，移出共滲爐。
[0029]將經(jīng)預(yù)處理的混合料、0.2g NH4Cl和潔凈的鋼材制件加入共滲爐內(nèi)，于400°C共滲2h,壓力控制在0.1MPa,在金屬基材表面形成一層具有一定厚度防腐性能優(yōu)良的多兀合金共滲層，其主要性能結(jié)果如表1所示。
[0030]實(shí)施例3
[0031]100g鋅粉、15g鎳粉、2.5g Ce203、2.5g Nd2O3混合均勻配制成多元合金粉，將多元合金粉和200g粒徑為80目的石英砂混合均勻后置于共滲爐內(nèi)200°C加熱2h，降溫至60°C后，移出共滲爐。
[0032]將經(jīng)預(yù)處理的混合料、0.2g NH4Cl和潔凈的鋼材制件加入共滲爐內(nèi)，于400°C共滲2h,壓力控制在0.1MPa,在金屬基材表面形成一層具有一定厚度防腐性能優(yōu)良的多兀合金共滲層，其主要性能結(jié)果如表1所示。
[0033]實(shí)施例4
[0034]100g鋅粉、15g鎳粉、7.5g La2O3、混合均勻配制成多元合金粉，將多元合金粉和200g粒徑為100目的石英砂混合均勻后置于共滲爐內(nèi)200°C加熱2h，降溫至60°C后，移出共滲爐。
[0035]將經(jīng)預(yù)處理的混合料、0.3g NH4Cl和潔凈的鋼材制件加入共滲爐內(nèi)，于420°C共滲2h,壓力控制在0.12MPa ,在金屬基材表面形成一層具有一定厚度防腐性能優(yōu)良的多兀合金共滲層，其主要性能結(jié)果如表1所示。
[0036]實(shí)施例5
[0037]100g鋅粉、20g鎳粉、2.5g Ce203、7.5g La2O3混合均勻配制成多元合金粉，將多元合金粉和250g粒徑為100目的石英砂混合均勻后置于共滲爐內(nèi)220°C加熱2h，降溫至60°C后，移出共滲爐。
[0038]將經(jīng)預(yù)處理的混合料、0.2g NH4Cl和潔凈的鋼材制件加入共滲爐內(nèi)，于400°C共滲2h,壓力控制在0.1MPa,在金屬基材表面形成一層具有一定厚度防腐性能優(yōu)良的多兀合金共滲層，其主要性能結(jié)果如表1所示。
[0039]實(shí)施例6
[0040]100g鋅粉、20g鎳粉、IOg La2O3混合均勻配制成多元合金粉，將多元合金粉和250g粒徑為100目的石英砂混合均勻后置于共滲爐內(nèi)220°C加熱2h，降溫至60°C后，移出共滲爐。
[0041]將經(jīng)預(yù)處理的混合料、0.4g NH4Cl和潔凈的鋼材制件加入共滲爐內(nèi)，于420°C共滲2h,壓力控制在0.12MPa,在金屬基材表面形成一層具有一定厚度防腐性能優(yōu)良的多兀合金共滲層，其主要性能結(jié)果如表1所示。
[0042]表1多元合金共滲層的主要性能
[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種鋼材表面多元合金共滲防腐層，其特征在于:由以下重量份各組分構(gòu)成的多元合金粉在分散劑石英砂和助滲劑NH4Cl或/和CO (NH2) 2作用下于共滲爐內(nèi)對(duì)潔凈的鋼材制件表面進(jìn)行共滲透處理得到的防腐層: 鋅粉100份 鎳粉10~20份 輕稀土氧化物5~10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于:所述的鋅粉和鎳粉的粒徑均為325目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于:所述的輕稀土氧化物選自La2O3Xe2O3或Nd2O3—種或兩種以上氧化物。
4.一種如權(quán)利要求1所述的防腐層的共滲方法，包括混合、預(yù)處理和共滲透，其特征在于:所述的混合是將配比量的鋅粉、鎳粉、輕稀土氧化物和分散劑石英砂混合均勻得混合料；所述的預(yù)處理是將混合料置于共滲爐內(nèi)于180~220°C加熱2h，冷卻至50~60°C后出料；所述的共滲透是將預(yù)處理后的混合料、配比量的助滲劑NH4Cl或/和CO (NH2) 2和潔凈的鋼材制件加入共滲爐內(nèi)于400~460°C，壓力0.08~0.15MPa下共滲透處理2 h ； 所述的配比量是各組分重量份為:鋅粉100份、鎳粉10~20份、輕稀土氧化物5~10份、粒徑80-100目分散劑石英砂200~250份、助滲劑NH4Cl或/和CO (NH2) 20.2~0.4份。
【文檔編號(hào)】C23C10/52GK103726009SQ201410016597
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】王華林, 譚麟, 譚育遠(yuǎn), 孔令妹, 王繼植, 范祚玉 申請(qǐng)人:安徽海程鐵路器材科技有限公司