專利名稱：熱浸鍍鋁工藝及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱鍍技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及采用一種熱浸鍍鋁工藝及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今常用的工業(yè)燈具外殼等材料在強(qiáng)腐蝕環(huán)境應(yīng)用，如在海洋這一特殊的工作環(huán)境中，更易被腐蝕。這是因?yàn)楹Ｑ蟓h(huán)境是一種復(fù)雜的腐蝕環(huán)境。在這種環(huán)境中，海水本身是一種強(qiáng)的腐蝕介質(zhì)，同時(shí)波、浪、潮、流又對(duì)金屬構(gòu)件產(chǎn)生低頻往復(fù)應(yīng)力和沖擊，都對(duì)腐蝕過程產(chǎn)生直接或間接的加速作用。這不但嚴(yán)重地影響產(chǎn)品的外觀，而且還削弱了材料的力學(xué)性能，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，通常情況下，采取在其表面施加防護(hù)涂層的方式進(jìn)行保護(hù)。然而采用上述方法保護(hù)時(shí)，很多情況下涂層的附著力不良，接頭、支撐處涂裝不充分易發(fā)生縫隙腐蝕，而且，選擇涂料進(jìn)行保護(hù)時(shí)，應(yīng)依據(jù)基體選擇配套的涂層系統(tǒng)，同時(shí)，還需日常監(jiān)測(cè)維護(hù)，及時(shí)修補(bǔ)，避免涂料厚度不均，工作量大。目前，熱浸鍍鋁工藝很多，但工藝均較復(fù)雜。使用較廣泛的改進(jìn)的森吉米爾法，其鍍件必須用保護(hù)氣與空氣相隔離，因此整個(gè)流程均是密閉的，且保護(hù)氣必須經(jīng)常更換，這就使得該工藝實(shí)施起來(lái)較困難，而且生產(chǎn)成本很高。且到今為止，還沒有出現(xiàn)針對(duì)海洋工作環(huán)境中的鍍件進(jìn)行熱浸鍍鋁工藝設(shè)計(jì)的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種耐高溫腐蝕、操作簡(jiǎn)單、適于工業(yè)化生產(chǎn)的熱浸鍍鋁工藝，應(yīng)用該工藝處理的鍍件耐海水腐蝕性能優(yōu)良，鍍件與鍍層結(jié)合強(qiáng)度高。以及，提供上述熱浸鍍鋁工藝用于對(duì)在海洋環(huán)境中使用的金屬材料的表面處理。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是—種熱浸鍍鋁工藝，其包括以下步驟獲取鍍件；對(duì)鍍件進(jìn)行預(yù)處理；將預(yù)處理后的鍍件放入助鍍劑中進(jìn)行助鍍；將助鍍后的鍍件放入熱鍍液中進(jìn)行熱浸鍍；將熱浸鍍后的鍍件進(jìn)行鈍化處理；所述熱鍍液為熔融狀態(tài)的鋁液，所述熱浸鍍的溫度為650 750°C，時(shí)間為4 8 分鐘。以及，上述熱浸鍍鋁工藝用于對(duì)在海洋環(huán)境中使用的金屬材料的表面處理。上述熱浸鍍鋁工藝通過將所要熱鍍的鍍件進(jìn)行預(yù)處理后進(jìn)行助鍍、熱浸鍍和鈍化處理，工序簡(jiǎn)單，各步驟中將鍍件浸沒于相應(yīng)的處理液中進(jìn)行處理，且溫度、時(shí)間易控制，因此該處理工藝操作方便、易控制，提高了生產(chǎn)效率，適于工業(yè)化生產(chǎn)；由于使用了合理的助鍍工序，在鍍件表面形成完整且無(wú)孔隙的保護(hù)膜，有效防止了預(yù)處理的鍍件被氧化；由該工藝制備的鍍件鍍層致密、均勻、滲層厚度深，進(jìn)而使鍍件具備耐海水腐蝕性能和耐高溫性能，提高了鍍件在海洋工作環(huán)境中的應(yīng)用性能。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖
及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種熱浸鍍鋁工藝，包含如下步驟獲取鍍件；對(duì)鍍件進(jìn)行預(yù)處理；將預(yù)處理后的鍍件放入助鍍劑中進(jìn)行助鍍；將助鍍后的鍍件放入熱鍍液中進(jìn)行熱浸鍍；將熱浸鍍后的鍍件進(jìn)行鈍化處理；所述熱鍍液為熔融狀態(tài)的工業(yè)純鋁液；所述熱浸鍍的溫度為650 750°C，時(shí)間為4 8分鐘。上述預(yù)處理包括除油和除銹步驟，所述除油步驟包括如下過程優(yōu)選將鍍件置于含有20 50g/L氫氧化鈉、30 50g/L碳酸鈉、20 40g/L磷酸鈉、3 6g/L硅酸鈉、溶劑為水的除油液中，在溫度60 90°C下浸泡、清洗鍍件，然后采用清水除去除油液。該鍍件在除油液中處理時(shí)間依鍍件表面油污情況確定，通常5 15min即可徹底除去油污，可根據(jù)實(shí)際情況，油污多時(shí)可適當(dāng)延長(zhǎng)處理的時(shí)間，相應(yīng)的，油污少時(shí)就可靈活的減少處理時(shí)間，但最終應(yīng)該將油污全部清除。油污清除后，可進(jìn)一步用清水清洗鍍件，從而完全除去鍍件表面殘留的除油液。用清水清洗鍍件時(shí)的清水溫度優(yōu)選采用20 50°C的溫水或60 90°C的高溫水。該除油劑為堿性溶液，能有效的與鍍件表面的油漬發(fā)生作用，從而達(dá)到很好的去油效果。所述除銹預(yù)處理優(yōu)選將除油后的鍍件置于含有3 15%鹽酸、5 15%硫酸、 0.2 1.0%緩蝕劑、溶劑為水的除銹液中浸泡除銹，之后清洗除去除銹液，例如用清水洗去除銹液。其中，緩蝕劑優(yōu)選但不僅僅限于烏洛托品，除銹劑中的酸能有效的溶解鍍件表面生成的鐵銹，緩蝕劑特別是烏洛托品能有效防止酸與鍍件發(fā)生反應(yīng)，對(duì)鍍件產(chǎn)生腐蝕，阻止鍍件表面被腐蝕變黑。此除銹液在常溫下使用，可以除中等或嚴(yán)重的銹蝕，處理時(shí)間優(yōu)選為 5 lOmin，可根據(jù)實(shí)際情況，銹蝕嚴(yán)重時(shí)可適當(dāng)延長(zhǎng)處理的時(shí)間，相應(yīng)的，銹蝕相對(duì)輕時(shí)就可靈活的減少處理時(shí)間，但最終應(yīng)該將銹蝕全部清除。除銹結(jié)束后應(yīng)立即對(duì)鍍件進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，以完全清除鍍件表面的酸液，防止酸液對(duì)鍍件的腐蝕。上述助鍍是將進(jìn)行預(yù)處理后的鍍件置于助鍍劑中進(jìn)行助鍍處理，所述的助鍍劑包含按重量百分比計(jì)的2 6%的硼砂、1 5%的氯化銨，余量為水。該助鍍處理的溫度優(yōu)選為80 95°C，時(shí)間優(yōu)選為2 6分鐘。該助鍍處理是熔劑法鍍鋁中一道至關(guān)重要的工序， 助鍍劑選擇是否適當(dāng)直接關(guān)系到鍍層質(zhì)量的好壞。而本實(shí)施例中選用合適的助鍍劑，在熱浸鍍時(shí)極易從鍍件表面脫除，對(duì)鍍件上的氧化物有極好的吸附溶解作用，且對(duì)鍍液無(wú)污染， 因此，在鍍件表面形成完整且無(wú)孔隙的保護(hù)膜，有效防止了預(yù)處理的鍍件被氧化。上述熱鍍處理是將經(jīng)助鍍處理后的鍍件置于熱鍍液中進(jìn)行熱浸鍍，熱浸鍍的溫度為650 750°C，時(shí)間為4 8分鐘。該熱鍍液為熔融狀態(tài)的鋁液，該鋁液優(yōu)選為工業(yè)純鋁液。熱浸鍍的溫度不能過高或過低，溫度過低，如低于650°C，會(huì)導(dǎo)致鋁不能充分熔融， 從而導(dǎo)致鍍件的鍍層不均，鍍層與鍍件基體結(jié)合不牢等問題的出現(xiàn)；溫度過高時(shí)，如大于 750°C，雖然本步驟的熱浸鍍工序能照常進(jìn)行，但是會(huì)增加熱浸鍍工序操作難度，鋁液蒸發(fā)大，影響鍍件的鍍層質(zhì)量，而且溫度過高，增加了鍍件鍍層形成的生產(chǎn)成本，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出，溫度在650 750°C為宜。熱浸鍍的時(shí)間不宜過短，過短的話，會(huì)導(dǎo)致鍍件鍍層厚度過低，降低鍍層與鍍件基體的結(jié)合強(qiáng)度，時(shí)間過長(zhǎng)，雖然能很好的增加鍍層厚度和鍍層與鍍件基體的結(jié)合強(qiáng)度，但是會(huì)導(dǎo)致鍍層過厚，從而增加不必要的生產(chǎn)成本，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出，在上述溫度下， 時(shí)間為4 8分鐘為宜。上述鈍化處理是將熱浸鍍后的鍍件待冷卻后，將鍍件置于酸液中并采用超音波震蕩機(jī)中振蕩5 20分鐘，優(yōu)選為15分鐘。該鈍化處理的目的是使鍍件表面的鍍層形成連續(xù)、致密的鈍化膜，提高鍍件的耐腐蝕性能，最后再以大量清水清洗樣品表面。所述酸液包含硝酸、磷酸和蒸餾水，所述硝酸、磷酸和蒸餾水的體積比優(yōu)選為 1 1 10 20，更優(yōu)選 1 1 15。上述鍍件優(yōu)選為在海洋環(huán)境中使用的金屬材料，尤其是照明器件的殼體。上述熱浸鍍鋁工藝只需將所要熱鍍的鍍件進(jìn)行預(yù)處理后進(jìn)行助鍍、熱浸鍍和鈍化處理，工序簡(jiǎn)單，各步驟中只需將鍍件浸沒相應(yīng)的處理液中進(jìn)行處理，且溫度、時(shí)間易控制， 因此該處理工藝操作方便、易控制，提到了生產(chǎn)效率，適于工業(yè)化生產(chǎn)；由于選用合適的助鍍劑，在熱浸鍍時(shí)極易從鍍件表面脫除，對(duì)鍍件上的氧化物有極好的吸附溶解作用，且對(duì)鍍液無(wú)污染，因此，在鍍件表面形成完整且無(wú)孔隙的保護(hù)膜，有效防止了預(yù)處理的鍍件被氧化；由該工藝處理的鍍件鍍層致密、均勻、滲層厚度深，進(jìn)而使材料具備耐海水腐蝕性能和耐高溫性能，即能耐高溫環(huán)境下的海水腐蝕。正是由于利用上述熱浸鍍鋁-硅工藝所制備的鍍件具有上述優(yōu)異性能，因此利用該熱浸鍍鋁工藝可用于對(duì)在海洋環(huán)境中使用的金屬材料的表面處理，尤其是對(duì)照明器件殼體的表面處理。以下通過多個(gè)實(shí)施例來(lái)舉例說(shuō)明熱浸鍍鋁工藝及應(yīng)用性能等方面。實(shí)施例1A3鋼材質(zhì)表面熱浸鍍鋁獲取A3鋼板，其前處理工序?yàn)槌?脫脂)、清洗、除銹、清洗等預(yù)處理，以及助
鍍處理等。1.除油預(yù)處理將鍍件置于80°C的除油液中進(jìn)行除油預(yù)處理，該除油液配方為 35g/L氫氧化鈉、40g/L碳酸鈉、40g/L磷酸鈉、5g/L硅酸鈉、余為水，處理時(shí)間10分鐘，除油效果目測(cè)檢查即可，除油后立即進(jìn)行清洗，清洗采用85°C的高溫水，去掉鍍件表面的除油液；2.除銹預(yù)處理在室溫下，將經(jīng)除油后的鍍件置于除銹液中進(jìn)行除銹預(yù)處理為 5min，該除銹液配方為15%鹽酸、15%硫酸、烏洛托品、余量為水，除銹結(jié)束后應(yīng)立即進(jìn)行嚴(yán)格的清洗以清除鍍件表面的酸液；3.助鍍處理將經(jīng)除銹后的鍍件置于溫度為90°C的助鍍劑中進(jìn)行助鍍5min，該助鍍劑為6%硼砂、2%氯化銨，其余為水；4.熱浸鍍處理將經(jīng)助鍍后鍍件置于盛有熱鍍液的鍍鋁槽中在720°C下進(jìn)行浸渡8分鐘，熱鍍液為熔融狀態(tài)的工業(yè)純鋁；5.鈍化處理將熱浸鍍后的鍍件冷卻后，將鍍件置于酸液中并采用超音波震蕩機(jī)振蕩6分鐘后取出，所述酸液包含硝酸、磷酸、蒸餾水，該硝酸、磷酸、蒸餾水的體積優(yōu)選比為 1 1 15。將按上述處理后的該鍍件在700°C下進(jìn)行循環(huán)氧化實(shí)驗(yàn)以判斷其高溫耐蝕性能， 結(jié)果顯示A3鋼經(jīng)浸鍍處理后抗高溫氧化腐蝕性能明顯優(yōu)于未經(jīng)浸鍍處理的A3鋼，可以部分代替不銹鋼。且所獲得鍍層均勻、致密。實(shí)施例2A3鋼材表面熱浸鍍鋁獲取A3鋼材，其前處理工序?yàn)槌?脫脂)、清洗、除銹、清洗等預(yù)處理，以及助
鍍處理等。1.除油預(yù)處理將鍍件置于90°C的除油液中進(jìn)行除油預(yù)處理，該除油液配方為 20g/L氫氧化鈉、30g/L碳酸鈉、30g/L磷酸鈉、6g/L硅酸鈉、余為水，處理時(shí)間5分鐘，除油效果目測(cè)檢查即可，除油后立即進(jìn)行清洗，清洗可采用常溫水或60°C的高溫水，目的是去掉鍍件表面的除油液；2.除銹預(yù)處理將經(jīng)除油后的鍍件置于除銹液中進(jìn)行除銹預(yù)處理lOmin，該除銹液配方為3%鹽酸、5%硫酸、0. 5%烏洛托品、余量為水，除銹結(jié)束后應(yīng)立即進(jìn)行嚴(yán)格的清洗以清除鍍件表面的酸液；3.助鍍處理將經(jīng)除銹后的鍍件置于溫度為95°C的助鍍劑中進(jìn)行助鍍aiiin，該助鍍劑為2%硼砂、5%氯化銨，其余為水；4.熱浸鍍處理將經(jīng)助鍍后鍍件置于盛有680°C的熱鍍液的鍍鋁槽中進(jìn)行浸渡4 分鐘，熱鍍液配方為熔融狀態(tài)的工業(yè)純鋁液；5.鈍化處理將熱浸鍍后的鍍件冷卻后，將鍍件置于酸液中并采用超音波震蕩機(jī)振蕩15分鐘后取出，所述酸液包含硝酸、磷酸、蒸餾水，該硝酸、磷酸、蒸餾水的體積優(yōu)選比為 1 1 10。將按上述處理后的該鍍件表面獲得鍍層均勻、致密。實(shí)施例3A3鋼材表面熱浸鍍鋁獲取A3鋼材，其前處理工序?yàn)槌?脫脂)、清洗、除銹、清洗等預(yù)處理，以及助
鍍處理等。1.除油預(yù)處理將鍍件置于90°C的除油液中進(jìn)行除油預(yù)處理，該除油液配方為 50g/L氫氧化鈉、50g/L碳酸鈉、20g/L磷酸鈉、3g/L硅酸鈉、余為水，處理時(shí)間15分鐘，除油效果目測(cè)檢查即可，除油后立即進(jìn)行清洗，清洗可采用80°C的高溫水，目的是去掉鍍件表面的除油液；2.除銹預(yù)處理將經(jīng)除油后的鍍件置于除銹液中進(jìn)行除銹預(yù)處理lOmin，該除銹液配方為3%鹽酸、5%硫酸、0. 8%烏洛托品、余量為水，除銹結(jié)束后應(yīng)立即進(jìn)行嚴(yán)格的清洗以清除鍍件表面的酸液；3.助鍍處理將經(jīng)除銹后的鍍件置于溫度為80°C的助鍍劑中進(jìn)行助鍍6min，然后干燥，該助鍍劑為2%硼砂、5%氯化銨，其余為水；
4.熱浸鍍處理將經(jīng)助鍍后鍍件置于盛有740°C的熱鍍液的鍍鋁槽中進(jìn)行浸渡2 分鐘，熱鍍液配方為熔融狀態(tài)的純鋁；5.鈍化處理將熱浸鍍后的鍍件冷卻后，將鍍件置于酸液中并采用超音波震蕩機(jī)振蕩5分鐘后取出，所述酸液包含硝酸、磷酸、蒸餾水，該硝酸、磷酸、蒸餾水的體積優(yōu)選比為 1 1 15。將按上述處理后的該鍍件表面獲得鍍層均勻、致密，且與鍍件基體結(jié)合良好。實(shí)施例4ICr 13不銹鋼材表面熱浸鍍鋁依據(jù)上述實(shí)施例1工藝流程及工藝條件對(duì)lCrl3不銹鋼材表面進(jìn)行熱水浸泡 —除油一清洗一除銹一清洗一助鍍處理一烘干一熱浸鍍一無(wú)鈍化，對(duì)不銹鋼進(jìn)行表面處理而后熱浸鍍鋁硅。而后進(jìn)行90(TC循環(huán)氧化實(shí)驗(yàn)，其性能優(yōu)于未浸鍍件，其腐蝕深度R < 0. lmm/a，具備完全抗氧化腐蝕性能。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱浸鍍鋁工藝，包含如下步驟獲取鍍件；對(duì)鍍件進(jìn)行預(yù)處理；將預(yù)處理后的鍍件放入助鍍劑中進(jìn)行助鍍；將助鍍后的鍍件放入熱鍍液中進(jìn)行熱浸鍍；將熱浸鍍后的鍍件進(jìn)行鈍化處理；所述熱鍍液為熔融狀態(tài)的鋁液；所述熱浸鍍的溫度為650 750°C，時(shí)間為4 8分鐘。
2.如權(quán)利要求1所述的熱浸鍍鋁工藝，其特征在于所述助鍍劑包含按重量百分比計(jì)的下列成分2 6%的硼砂、1 5%的氯化銨，余量為水。
3.如權(quán)利要求1所述的熱浸鍍鋁工藝，其特征在于所述助鍍的溫度為80 95°C，時(shí)間為2 6min。
4.如權(quán)利要求1所述的熱浸鍍鋁工藝，其特征在于所述鈍化處理是將熱浸鍍后的鍍件冷卻后，將熱浸鍍后的鍍件置于酸液中并采用超音波振蕩5 20分鐘。
5.如權(quán)利要求4所述的熱浸鍍鋁工藝，其特征在于所述酸液包含硝酸、磷酸和蒸餾水，所述硝酸、磷酸和蒸餾水的體積比為1 1 10 20。
6.如權(quán)利要求1所述的熱浸鍍鋁工藝，其特征在于所述預(yù)處理包括除油步驟，所述除油步驟包括如下過程將鍍件置于含有20 50g/L氫氧化鈉、30 50g/L碳酸鈉、20 40g/L磷酸鈉、3 6g/L硅酸鈉、溶劑為水的除油液中，在溫度60 90°C下浸泡、清洗鍍件， 然后采用清水除去除油液。
7.如權(quán)利要求1所述的熱浸鍍鋁工藝，其特征在于所述預(yù)處理包括除銹步驟，所述除銹步驟包括如下過程將鍍件置于含有3 15%鹽酸、5 15%硫酸、0. 2 1. 0%緩蝕劑、 溶劑為水的除銹液中浸泡除銹，之后清洗除去除銹液。
8.如權(quán)利要求1所述的熱浸鍍鋁工藝，其特征在于所述緩蝕劑為烏洛托品。
9.如權(quán)利要求1所述的熱浸鍍鋁工藝，其特征在于所述鍍件為在海洋環(huán)境中應(yīng)用的照明器件的殼體。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的熱浸鍍鋁工藝用于對(duì)在海洋環(huán)境中使用的金屬材料的表面處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋼材熱浸鍍鋁工藝及其應(yīng)用，包含下列步驟獲取鍍件；對(duì)鍍件進(jìn)行預(yù)處理；將預(yù)處理后的鍍件放入助鍍劑中進(jìn)行助鍍；將助鍍后的鍍件放入熱鍍液中進(jìn)行熱浸鍍；將熱浸鍍后的鍍件進(jìn)行鈍化處理；所述熱鍍液為熔融狀態(tài)的鋁液；所述熱浸鍍的溫度為650～750℃，時(shí)間為4～8分鐘。本發(fā)明鋼材熱浸鍍鋁工藝簡(jiǎn)單、適于工業(yè)化生產(chǎn)，由該工藝制備的鋼材耐海水腐蝕性能優(yōu)良，鍍件與鍍層結(jié)合強(qiáng)度高，適用于對(duì)金屬材料表面進(jìn)行熱浸鍍處理，尤其適用于在海洋環(huán)境中應(yīng)用的器件殼體的表面處理。
文檔編號(hào)C23C2/12GK102251203SQ201010177078
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者周明杰, 李里 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司