專利名稱：采用電接觸加熱法在鋼管內表面獲得滲鋁層的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種采用電接觸加熱法在鋼管內表面獲得滲鋁層的方法，特別是在鋼管內部裝滿滲鋁劑或在鋼管內表面上涂刷一定厚度的用粘結劑調均的滲鋁劑；然后將鋼管接上電源并將其加熱、保溫后冷卻，在鋼管的內表面上獲得滲鋁層的方法。屬于材料表面工程領域或復合材料領域。
背景技術：
在能源、石油化工、鐵道車輛、環(huán)境工程等行業(yè)中，越來越多地使用一些鋼管來傳輸許多具有磨損、腐蝕等特性的介質。在這種情況下，鋼管必須具有優(yōu)良的耐磨、耐蝕或耐熱性能，來保證其使用壽命。如石油工業(yè)中使用的抽油筒，它不但要求內表面具有高的硬度來抵抗尖硬砂粒的磨損，還要求內表面具有一定的耐蝕性，防止所運送的介質對鋼管內表面的侵蝕。以及鍋爐、煤氣等管道都要求管道內表面具有較好的耐蝕和耐熱性能。但在這些行業(yè)中，鋼管的材質一般采用價格低廉的普通低碳(合金)鋼。由于這類材料的耐磨、耐蝕和耐熱性能較低，而使鋼管的使用壽命較短。
為了提高鋼管的使用壽命，可以采用如下的兩種方法來提高其內表面的耐蝕性能從而達到提高其使用壽命的目的。一種方法為鋼管整體均采用耐蝕性能較好的貴重金屬材料，如不銹鋼、鎳合金等來制造金屬管。但由于這些貴重金屬材料價格較為昂貴，而勢必使金屬管的成本大大提高，并且浪費了較多的貴重金屬元素這一寶貴的戰(zhàn)略資源。以及材料的硬度較高而使生產(chǎn)加工變得更加困難。因而這種方法的應用將受到一定的限制。另一種方法為仍使用普通低碳(合金)鋼來制造鋼管，而后在鋼管的內層復合一層性能較高材料而獲得復合金屬管的方法或者在鋼管內表面上涂覆一層性能較好的涂層或進行化學熱處理而在內表面上形成滲層的方法。對于鋼管，特別是細長鋼管，應用得最多的方法為化學熱處理。為了獲得較好的耐蝕性能，通常采用的化學熱處理方法為在鋼鐵件上獲得一定厚度滲鋁層的滲鋁方法。這方面已有不少專利報導，如《一種粉末包埋滲鋁劑以及包埋滲鋁方法》(申請?zhí)?3114750.X)和《固體粉末滲鋁方法及設備》(申請?zhí)?1104782.4)報導了采用填充式粉末包埋滲鋁法獲得了厚度為0.1～0.5mm的鋁鐵合金復合保護層。以及《鋼管外表面連續(xù)熱鍍鋁方法》(申請?zhí)?1105347.6)、《鋼材熱浸鍍鋁工藝》(申請?zhí)?9100655.0)和《吹氧管的滲鋁涂層工藝》(申請?zhí)?0102203.9)報導了采用熱浸鍍鋁法獲得了鋁鐵合金復合保護層，而使其耐腐蝕性能大大提高。對于鋼管，特別是細長鋼管，雖然采用滲鋁的方法，在其內表面上獲得一定滲鋁層后可以提高其耐蝕性能。但在進行滲鋁處理時，所使用的設備較為龐大，以及處理的時間較長，因而，鋼管采用滲鋁的方法來提高其使用壽命的應用而受到限制。因此，開發(fā)出新的處理技術，在其生產(chǎn)設備和工藝都較為簡單的條件下，使鋼管內表面獲得較高耐蝕性能的方法，以克服現(xiàn)有技術所存在的問題是十分必要的。

發(fā)明內容
鑒于上述現(xiàn)有技術所存在的問題，本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的鋼管內表面獲得滲鋁層生產(chǎn)方法的弊端，從工藝和方法上對它進行改造，其創(chuàng)新之處在于對于內部裝滿滲鋁劑或在內表面上涂刷一定厚度用粘結劑調均滲鋁劑的鋼管，接上電源將其加熱保溫后冷卻，而在鋼管的內表面上以非?？斓纳a(chǎn)速度獲得較深厚度的滲鋁層。大大簡化了生產(chǎn)設備，縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明所述的采用電接觸加熱法在鋼管內表面獲得滲鋁層的技術；包括步驟A將鋼管內表面去油、去銹而使其活化，步驟B將經(jīng)過活化的鋼管內部裝滿經(jīng)過混合均勻的含有適量鋁或鋁合金粉末的滲鋁劑或在鋼管內表面上涂刷一定厚度的用粘結劑調均的滲鋁劑；步驟C將鋼管接上電源，將其加熱到一定溫度保溫后冷卻，而在鋼管內表面上獲得一定深度的滲鋁層。
本發(fā)明所述的步驟C將鋼管接上電源，并將其加熱到850℃～1300℃保溫5～200分鐘后冷卻。
本發(fā)明所述的滲鋁劑中含有重量百分比為5％～85％鋁或鋁合金粉末，并且滲鋁劑經(jīng)過充分的混合。
本發(fā)明所述的鋁或鋁合金粉末可以為鋁和在鋁的基礎上添加鐵、銅、鎂、鋅、錳、鎳、鈦單一元素或其中兩種或兩種以上元素構成的鋁合金粉末中的任意一種，或為上述鋁和鋁合金粉末中兩種或兩種以上組分任意組合的鋁合金粉末。
本發(fā)明所述的粘結劑可以為有機粘結劑或無機粘結劑中的任意一種，或為兩者的混合粘結劑。
本發(fā)明所述的步驟A可以是采用化學的方法或機械的方法中的任意一種，或為兩者的組合，將鋼管內表面去油、去銹而使其活化。
本發(fā)明具體的加熱溫度和保溫時間視所需的滲鋁層厚度來確定，所需的滲鋁層厚度越厚，則加熱溫度可以越高，或保溫時間越長。加熱保溫冷卻后，可以在鋼管內表面上獲得一定深度的滲鋁層。本發(fā)明與現(xiàn)有的鋼管內表面獲得滲鋁層的生產(chǎn)方法相比，其化學熱處理速度要提高十幾倍，因而縮短了生產(chǎn)周期。并且還具有生產(chǎn)設備簡單，能源消耗少，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。因而有著顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
具體實施例方式
本發(fā)明的具體實施方式
是通過以下技術手段來實現(xiàn)的。
實施例一首先將鋼管內表面采用常規(guī)化學方法去油、去銹后，在鋼管的內部裝滿經(jīng)過混合均勻的含有重量百分比為15％鋁粉末的滲鋁劑。接上電源，將其加熱到1000℃保溫30分鐘后冷卻，在鋼管內表面上得到了深度為0.63mm及表面鋁含量為35～50％的滲鋁層。
實施例二首先將鋼管內表面采用常規(guī)化學方法去油、去銹后，在鋼管的內部裝滿經(jīng)過混合均勻的含有重量百分比為30％鋁粉末的滲鋁劑。接上電源，將其加熱到1000℃保溫10分鐘后冷卻，在鋼管內表面上得到了深度為0.41mm及表面鋁含量為40％左右的滲鋁層。
實施例三首先將鋼管內表面采用常規(guī)化學方法去油、去銹后，在鋼管的內部裝滿經(jīng)過混合均勻的含有重量百分比為30％鋁粉末的滲鋁劑。接上電源，將其加熱到1000℃保溫30分鐘后冷卻，在鋼管內表面上得到了深度為0.67mm及表面鋁含量為45％左右的滲鋁層。
利用本發(fā)明技術獲得的鋼管內表面的滲鋁層將具有極高的耐蝕性能。如在3％NaCl水溶液中浸泡240小時后的失重為零；而未經(jīng)滲鋁處理的鋼管和1Cr18Ni9Ti不銹鋼的失重分別為3.61mg/cm2和0.09mg/cm2。與未經(jīng)滲鋁處理的相比，其在3％NaCl水溶液中的耐蝕性能將大大地得到提高，并且超過了1Cr18Ni9Ti不銹鋼。因而可以廣泛地應用于能源、石油化工、鐵道車輛、環(huán)境工程等行業(yè)中，作為傳輸一些具有磨損、腐蝕等特性的介質的鋼管，而具有較高的使用壽命。
權利要求
1.一種采用電接觸加熱法在鋼管內表面獲得滲鋁層的方法；其特征在于包括步驟A將鋼管內表面去油、去銹而使其活化，步驟B將經(jīng)過活化的鋼管內部裝滿經(jīng)過混合均勻的含有適量鋁或鋁合金粉末的滲鋁劑或在鋼管內表面上涂刷一定厚度的用粘結劑調均的滲鋁劑；步驟C將鋼管接上電源，將其加熱到一定溫度保溫后冷卻，而在鋼管內表面上獲得一定深度的滲鋁層。
2.根據(jù)權利要求1所述的采用電接觸加熱法在鋼管內表面獲得滲鋁層的方法；其特征在于所述的步驟C將鋼管接上電源，并將其加熱到850℃～1300℃保溫5～200分鐘后冷卻。
3.根據(jù)權利要求1所述的采用電接觸加熱法在鋼管內表面獲得滲鋁層的方法；其特征在于所述的滲鋁劑中含有重量百分比為5％～85％鋁或鋁合金粉末，并且滲鋁劑經(jīng)過充分的混合。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的采用電接觸加熱法在鋼管內表面獲得滲鋁層的方法，其特征在于所述的鋁或鋁合金粉末可以為鋁和在鋁的基礎上添加鐵、銅、鎂、鋅、錳、鎳、鈦單一元素或其中兩種或兩種以上元素構成的鋁合金粉末中的任意一種，或為上述鋁和鋁合金粉末中兩種或兩種以上組分任意組合的鋁合金粉末。
5.根據(jù)權利要求1所述的采用電接觸加熱法在鋼管內表面獲得滲鋁層的方法；其特征在于所述的粘結劑可以為有機粘結劑或無機粘結劑中的任意一種，或為兩者的混合粘結劑。
6.根據(jù)權利要求1所述的采用電接觸加熱法在鋼管內表面獲得滲鋁層的方法；其特征在于所述的步驟A可以是采用化學的方法或機械的方法中的任意一種，或為兩者的組合，將鋼管內表面去油、去銹而使其活化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用電接觸加熱法在鋼管內表面獲得滲鋁層的方法，特別是在鋼管內部裝滿滲鋁劑或在鋼管內表面上涂刷一定厚度的用粘結劑調均的滲鋁劑；然后在鋼管的兩端接上電源將其加熱保溫后冷卻，在鋼管的內表面上獲得滲鋁層的方法。本發(fā)明所述的采用電接觸加熱法在鋼管內表面獲得滲鋁層的技術；包括步驟A將鋼管內表面去油、去銹而使其活化，步驟B將經(jīng)過活化的鋼管內部裝滿經(jīng)過混合均勻的含有適量鋁或鋁合金粉末的滲鋁劑或在鋼管內表面上涂刷一定厚度的用粘結劑調均的滲鋁劑；步驟C將鋼管接上電源，將其加熱到一定溫度保溫后冷卻，而在鋼管內表面上獲得一定深度的滲鋁層。
文檔編號C23C10/30GK1587433SQ200410054890
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月30日 優(yōu)先權日2004年7月30日
發(fā)明者丁志敏, 石子源, 閻穎 申請人:大連交通大學