鋼鐵表面制備鋁鉬共滲合金涂層的方法技術

本發明專利技術屬于金屬表面化學熱處理領域，特別涉及一種鋼鐵表面制備鋁鉬共滲合金涂層的方法，采取以下步驟：（1）配制含鋁混合粉末；（2）配制含鉬混合粉末；（3）配制鋁鉬共滲組合物；（4）填充滲箱；（5）共滲熱處理；（6）冷卻處理。本發明專利技術的有益效果是：工藝簡單、操作容易，節省了在工件表面涂刷料漿、烘干等工序和相關大型烘干設備，更易于進行工業化生產并降低生產成本；擴大了滲制各種構件的范圍；可以有效地改善涂層質量，提高鋁鉬共滲合金涂層的厚度及鉬含量；生產試驗證明，可在鋼鐵表面獲得一層耐高溫環烷酸、高溫硫腐蝕及抗高溫氧化的鋁鉬共滲合金涂層，涂層光滑、致密均勻。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種鋼鐵表面制備鋁鑰共滲合金涂層的方法，屬于金屬表面化學熱處理領域。
技術介紹
金屬表面保護防腐蝕技術在防腐蝕領域起著十分重要的作用。隨著科學技術和工業的發展，對金屬材料表面性能的要求越來越高，原來滲入單一元素所獲得的滲層已不能完全滿足要求，因而國內外陸續發展了兩種或多種元素的共滲技術。共滲層不但能充分發揮單一元素的各自優點，彌補其缺點，而且還可以賦予金屬材料表面以新的更好的性能。公開號為JP60005927A (公開日為19850112)的日本專利中，采用粉末法即采用金屬混合粉末或者合金粉末在金屬構件表面進行鋁、鋅、鉻、硅、鈦、鋯、鑰、鎳等元素的多元共滲或滲鑰，使用的原材料價格較高，且涂層厚度僅有3-50 μ m,難以保證共滲金屬構件在惡 劣腐蝕環境長周期安全運行。公開號為DE2929551A (公開日為19810219)的德國專利中，采用粉末法實現了鈦、鉻、鑰、硼的多元共滲，可獲得耐蝕性能較好的涂層，在含碳酸、氯化鎂、硫酸鋇、硫酸鈉等化學品的介質中得到應用，但其所采用的粉末均為純鈦粉、鉻粉、鑰粉，成本較高，難以推廣。《材料保護》2007年第40卷第7期碳鋼表面陶瓷化與鉻鑰共滲耐蝕性能研究桂林電子工業學院信息材料科學與工程系，高原。介紹了雙層輝光離子鉻鑰共滲方法。工藝路線為等離子表面Cr-Mo共滲+滲碳-淬火+低溫回火，共滲過程需在氬氣環境下進行。共滲層厚度O.1mm以上，具有較好的耐蝕性能。但只能在實驗室對小試樣進行處理，且不涉及AlMo共滲。中國專利CN1219107C中，提供的鋁鑰共滲工藝分為涂料型滲劑涂覆和固體還原性保護劑包埋兩部分，涂料型滲劑由Mo03、Al、FeAl、NH4Cl組成。固體還原性保護劑主要提供多元共滲所必須的保護氣氛，基本成分為Al、FeAl、Al203、NH4Cl。該工藝可實現鋁鑰共滲或滲鑰。且鋁鑰共滲層質量良好。但調制的料漿在環境溫度稍高時，易出現發泡、膨脹繼而失效。且尚未實現細長管件內壁的鋁鑰共滲處理。中國專利CN102051573A中，滲制鋁鑰稀土涂層的涂料型滲劑由Mo03、Al、FeAl、氧化稀土、NH4Cl組成。涂敷料漿層的工件直接擺放在滲箱內，無需粉末包埋，減少了粉塵污染，節約了滲箱內的有效空間。采用裝盒方式的封閉劑成分與料漿涂層成分基本相同，可彌補共滲氣氛的損耗，防止共滲工件氧化。但涂覆料漿涂層時難免局部出現龜裂、剝落等問題，會對涂層的質量造成不良影響。該專利技術也沒有解決細長管件內壁的鋁鑰稀土共滲問題。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種鋼鐵表面制備鋁鑰共滲合金涂層的方法，可使鋁鑰共滲組合物重復使用，且能夠實現細長管內表面的鋁鑰共滲。本專利技術為解決其技術問題所采用的技術方案是所述的鋼鐵表面制備鋁鑰共滲合金涂層的方法，其特征在于采取以下步驟(I)配制含鋁混合粉末含鋁混合粉末的組成，以質量百分比計，鋁20 35%、三氧化二鋁54 75. 6%、二氧化硅4 10%、氯化銨O. 4 1%，將含鋁混合粉末在950 1050°C溫度條件下焙燒4 8小時，然后隨爐空冷至室溫；(2)配制含鑰混合粉末含鑰混合粉末的組成，以質量百分比計，鋁10 20%、鋁鐵粉40 80%、鑰鐵粉10 40% ；(3)配制鋁鑰共滲組合物將含鋁混合粉末和含鑰混合粉末 攪拌均勻，組成鋁鑰共滲組合物，鋁鑰共滲組合物的組成，以質量百分比計，含鋁混合粉末60 70%，含鑰混合粉末30 40% ；(4)填充滲箱將表面預處理后的鋼鐵構件直接放在滲箱內，再將鋁鑰共滲組合物裝入滲箱內，充分振實，緊密地包埋住鋼鐵構件；(5)共滲熱處理將封閉好的滲箱放入加熱爐中，加熱至950 1050°C，保溫4 8小時；(6)冷卻處理滲箱在加熱爐中進行空冷至室溫。配制含鋁混合粉末、含鑰混合粉末與鋁鑰共滲組合物時均需充分混合攪拌；填充滲箱時，將鋁鑰共滲組合物充分振實，可通過振動工具振動滲箱，振動工具(氣動空氣錘，型號SX-60)可選用現有設備，以降低生產成本。所述的含鋁混合粉末和含鑰混合粉末粒度均大于等于80目。可提高鋼鐵構件共滲質量。另外，本專利技術所述的鋼鐵構件基體是指低碳鋼、中碳鋼、低合金鋼、不銹鋼等；焙燒含鋁混合粉末時，將含鋁混合粉末裝入滲箱內進行焙燒，可提高共滲效果。步驟(3)中配制好的的鋁鑰共滲組合物可以重復使用，使用時，向鋁鑰共滲組合物中添加I 5%鋁，O. 5 6%三氧化鑰和O O. 4%氯化銨，以鋁鑰共滲組合物的總質量為基準計，再將添加上述成分后的組合物放入滲箱中，充分振實，緊密地包埋住鋼鐵構件，最后依次進行共滲熱處理和冷卻處理即可，可降低生產成本，適合工業化生產。本專利技術的有益效果是工藝簡單、操作容易，節省了在工件表面涂刷料漿、烘干等工序和相關大型烘干設備，更易于進行工業化生產并降低生產成本；擴大了滲制各種構件的范圍，特別是可對直徑為25、直徑為19等細長管件的內壁及形狀比較復雜的構件進行鋁鑰共滲處理；可以有效地改善涂層質量，提高鋁鑰共滲合金涂層的厚度及鑰含量；生產試驗證明，可在鋼鐵表面獲得一層耐高溫環烷酸、高溫硫腐蝕及抗高溫氧化的鋁鑰共滲合金涂層；鋁鑰共滲合金涂層表面含鋁22 40% (質量比)，含鑰1. 5 20% (質量比);合金涂層厚度為O.1 O. 4mm，涂層光滑、致密均勻。具體實施例方式下面結合實例對本專利技術做進一步描述鋼鐵構件以10號碳鋼圓管為例，一種圓管的尺寸為公稱直徑25mm,壁厚2. 5mm,長度6000mm ;另一種圓管的尺寸為，公稱直徑19mm,壁厚2. Omm,長度6000mm ；以下各實施例中含鋁混合粉末、含鑰混合粉末與鋁鑰共滲組合物中的各組分均用化學式表示，且各組分百分比均為質量百分比。實施例1(I)配制含鋁混合粉末以含鋁混合粉末總質量為基準計，將20%Al、4%Si02、75. 6%A1203、0. 4%NH4C1充分混合攪拌，并裝入滲箱內進行焙燒，按以下的程序進行熱處理以7V Mn的升溫速度從室溫升溫至450°C，保溫lh，再以2. 5°C /min的升溫速度從450°C升溫至950°C，保溫6h后隨爐空冷至室溫。(2)配制含鑰混合粉末以含鑰混合粉末總質量為基準計，將20%Al、40%FeAl、40%FeMo進行充分混合攪拌。(3)配制鋁鑰共滲組合物以鋁鑰共滲組合物總質量為基準計，將60%含鋁混合粉末和40%含鑰混合粉末充分混合。( 4 )填充滲箱及入爐將表面預處理后的管件直接放到滲箱內，再將鋁鑰共滲組合物攪拌均勻，并裝入滲箱內，充分振實，緊密地包埋住待滲的構件。將封閉好的滲箱放入加熱爐中。 (5)共滲熱處理以7°C /min的升溫速度從室溫升溫至450°C，保溫lh，再以2. 50C /min的升溫速度從450°C升溫至960°C，保溫8h。(6)滲箱隨加熱爐空冷至室溫。實施例2(I)含鋁混合粉末、含鑰混合粉末和鋁鑰共滲組合物的配制過程及填充滲箱、入爐的過程均同實施例1。其中，含鋁混合粉末的組成為25%Al、5%Si02、69. 4%A1203、0. 6%NH4C1 ;含鑰混合粉末的組成為19%Al、46%FeAl、35%MoFe ;鋁鑰共滲組合物的組成為62%含鋁混合粉末與38%含鑰混合粉末。(2)共滲熱處理以7°C /min的升溫速度從室溫升溫至45本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋼鐵表面制備鋁鉬共滲合金涂層的方法，其特征在于采取以下步驟：（1）配制含鋁混合粉末：含鋁混合粉末的組成，以質量百分比計，鋁20～35%、三氧化二鋁54～75.6%、二氧化硅4～10%、氯化銨0.4～1%，將含鋁混合粉末在950～1050℃溫度條件下焙燒4～8小時，然后隨爐空冷至室溫；（2）配制含鉬混合粉末：含鉬混合粉末的組成，以質量百分比計，鋁10～20%、鋁鐵粉40～80%、鉬鐵粉10～40%；（3）配制鋁鉬共滲組合物：將含鋁混合粉末和含鉬混合粉末攪拌均勻，組成鋁鉬共滲組合物，鋁鉬共滲組合物的組成，以質量百分比計，含鋁混合粉末60～70%，含鉬混合粉末30～40%；（4）填充滲箱：將表面預處理后的鋼鐵構件直接放在滲箱內，再將鋁鉬共滲組合物裝入滲箱內，充分振實，緊密地包埋住鋼鐵構件；（5）共滲熱處理：將封閉好的滲箱放入加熱爐中，加熱至950～1050℃，保溫4～8小時；（6）冷卻處理：滲箱在加熱爐中進行空冷至室溫。

【技術特征摘要】
1.一種鋼鐵表面制備鋁鑰共滲合金涂層的方法，其特征在于采取以下步驟 (1)配制含鋁混合粉末含鋁混合粉末的組成，以質量百分比計，鋁20 35%、三氧化二鋁54 75. 6%、二氧化硅4 10%、氯化銨O. 4 1%，將含鋁混合粉末在950 1050°C溫度條件下焙燒4 8小時，然后隨爐空冷至室溫； (2)配制含鑰混合粉末含鑰混合粉末的組成，以質量百分比計，鋁10 20%、鋁鐵粉40 80%、鑰鐵粉10 40% ； (3)配制鋁鑰共滲組合物將含鋁混合粉末和含鑰混合粉末攪拌均勻，組成...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張春霞，盛長松，齊向飛，杜立東，孫靜，
申請(專利權)人：淄博萬昌化工設備有限公司，
類型：發明
國別省市：