專利名稱：低碳鋼熱浸滲鋁工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬表面的化學(xué)熱處理方法，特別是低碳鋼的熱浸滲鋁工藝。
金屬表面滲鋁是目前用于提高鋼鐵材料抗腐蝕，提高使用壽命的重要手段之一。目前采用的滲鋁工藝有許多方法，在這些方法中，有的工藝要求化學(xué)熱處理之前可免去工件除油、除銹，但工藝過程要求保溫時(shí)間長(4小時(shí))，批量生產(chǎn)難度大，且工件表面的光潔度低，裝蝕性能差，如固體粉末法。有些工藝工件表面裝飾較佳，但鍍層與金屬基體結(jié)合力不大。在使用過程中易剝離脫落，影響使用壽命。
本發(fā)明的目的是提供一種滲鋁方法，既縮短滲鋁時(shí)間，又提高金屬表面的裝蝕性，特別是為建材行業(yè)提供優(yōu)良的門窗材料。
本發(fā)明的方法首先要對(duì)工件進(jìn)行預(yù)處理，除去工件上的油和銹，除油若進(jìn)行不好，滲鋁過程中易于產(chǎn)生疵孔，酸洗除銹要采用配有活化劑的稀鹽酸進(jìn)行除銹，除銹要根據(jù)型材銹蝕狀況，調(diào)整活化及緩蝕配方，過量易于造成氫脆吸附大量炭黑，影響浸滲質(zhì)量，因此要控制適當(dāng)?shù)慕霑r(shí)間。工件經(jīng)除油除銹處理，再進(jìn)行助鍍，助鍍完經(jīng)烘干后放入滲鋁爐內(nèi)滲鋁。
附

圖1為滲鋁示意圖。
附圖2為熱浸時(shí)間(t)與擴(kuò)散層厚度(δ)的關(guān)系。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。工件經(jīng)除油除銹后，要將低碳鋼工件助鍍，工件經(jīng)助鍍后，在金屬基體表面形成極薄的鈍化膜，保護(hù)母材表面不被氧化，同時(shí)又活化金屬表面的原子，提高與鋁液的浸滲性，即提高鋁原子向金屬基體中的擴(kuò)散能力。助鍍劑的組成(重量百分比)為NH4F3-15+NaF30-40+KF45-65。助鍍在助鍍槽中進(jìn)行，助鍍時(shí)間為5-10分鐘。
經(jīng)助鍍的工件，浸滲前要進(jìn)行烘干，烘不好，浸滲時(shí)易產(chǎn)生針孔，烘過了就可會(huì)破壞助鍍膜，造成滲后金屬表面質(zhì)量下降。要合理選用爐子控溫，掌握適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和爐溫，烘干溫度為180-250℃，時(shí)間5分鐘左右。工件烘干后在滲鋁爐內(nèi)進(jìn)行浸滲鋁，如附圖1所示，滲鋁爐由坩鍋3，爐體4，加熱區(qū)6組成，坩鍋3周圍砌有爐體4，液體鋁5在坩鍋3內(nèi)，加熱區(qū)6加熱鋁，使之成為液態(tài)，工件2由吊具1吊固，浸入700-800℃的鋁液中3-5分鐘，然后提出工件2，放入冷水槽中冷卻即可。在熱浸滲鋁時(shí)。坩鍋3鋁液表面需加一層覆蓋劑。鋁液覆蓋劑的組成(重量百分比)為KCI40-50 +NaCI35-45 +Na3AIF65-25。覆蓋劑主要隔絕空氣和鋁液的接觸，防止鋁液表面氧化。凈化鋁液，提高工件表面的光潔度。工件熱浸滲鋁后放入冷水槽中，工件表面粘附的覆蓋劑即可去掉。通過滲鋁，鋁與鋼材的互相擴(kuò)散和置換，在工件金屬表面形成AI-Fe的化合層，有效地改變基材的化學(xué)成份，組織結(jié)構(gòu)，提高物化性能，不僅如此，在工件表面形成一層均勻光亮的鋁表面層，這樣兩層合金抗腐性能高，外表光亮平滑，裝蝕性好。
如附圖2所示，工件熱浸時(shí)間越長，擴(kuò)散層厚度越大，掌握一定的時(shí)間，便可得到滲層厚度一定的工件。
下面列舉一實(shí)施例選用冷軋鋼窗異型管，材質(zhì)為B3F，管材長度為2600mm，壁厚為1.2mm，浸滲金屬選用工業(yè)鈍鋁，把預(yù)先處理過的鋼窗管材浸入水溶性助鍍液中進(jìn)行表面處理，經(jīng)烘干后再浸入760-780℃靜止的浸滲金屬液中，浸滲時(shí)間3-5分鐘，以8-16米/分的速度提出，再進(jìn)行浸后處理。B3F鋼窗管材，經(jīng)熱浸滲鋁后內(nèi)外表面光澤，無漏滲，無針孔氣泡、斑點(diǎn)等現(xiàn)象，滲層連續(xù)、經(jīng)金相觀察，B3F材質(zhì)鋼窗異型管通過熱浸滲鋁后明顯地分為三層a、最外層為白亮的細(xì)粒狀掛鋁層(表面層)，厚度為40-60um，b、次層為柱狀的合金層，其厚度為100-120um，其晶體方向與管材表面相垂直，鑲嵌于基體組織中，其金相成份主要有金屬間化合物。c、母材基體的晶粒略有長大，合金層與基體牢固地結(jié)合在一起，表面層和合金層連續(xù)無漏滲，無氣孔，針孔等現(xiàn)象。表面層硬度HV0.160-130Kg/mm2，金屬層硬度HV0.1680-780Kg/mm2。同時(shí)經(jīng)測試，它具有良好的抗硫化物、氨水、氯化物腐蝕的性能，在正常大氣條件下，至少可使用100年之久。
本發(fā)明的方法生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高，簡單實(shí)用，熱浸滲鋁后的工件防腐性能高，表面美觀，裝蝕性能是其它金屬表面熱處理工藝無法實(shí)現(xiàn)的，特別適合建材行業(yè)上生產(chǎn)金屬門窗。
權(quán)利要求
1.一種低碳鋼熱浸滲鋁工藝，其特征在于熱浸滲鋁前，母材要經(jīng)助鍍，助鍍劑的組成(重量百分比)為NH4F5-15+NaF30-40+KF45-65。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱浸滲鋁工藝，其特征在于滲鋁前進(jìn)行烘干，在熔融態(tài)鋁的上面加一層覆蓋劑，其組成(重量百分比)為KCl40-50 +NaCl35-45 +Na3AIF65-25。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱浸滲鋁工藝，其特征在于滲鋁前烘干溫度為180-250℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的熱浸滲鋁工藝，其特征在于熱浸滲鋁溫度為700-800℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的熱浸滲鋁工藝，其特征在于熱浸滲鋁時(shí)間為3-5分鐘。
全文摘要
該工藝要求工件首先除油、除銹，然后助鍍，經(jīng)助鍍工件金屬表面的原子被活化，使鋁液與母材良好粘結(jié)，助鍍劑的組成(重量百分比)為NH
文檔編號(hào)C23C10/22GK1047347SQ8910312
公開日1990年11月28日 申請日期1989年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月13日
發(fā)明者杜良 申請人:河北省石家莊市鋼窗總廠