專利名稱：金屬材料的處理方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到對于金屬材料，特別是像鋼材即鋼板制品這樣的將其它物質(zhì)混合進鐵中使其強化的材料，或者對于用于磁性涂層、耐腐蝕涂料中的鐵粉等，通過從該金屬材料的組織空隙中溶出雜質(zhì)洗凈其內(nèi)部，同時使該金屬材料的表面上產(chǎn)生耐蝕性強的銹層(被處理材料是鋼材、鐵粉等時主要是由四氧化三鐵(Fe3O4·磁鐵)構(gòu)成)，形成鈍化表膜使其耐腐蝕性和耐氣候性都提高的處理方法和裝置，還涉及到將鐵粉等全部鐵材料變化成四氧化三鐵(Fe3O4)即磁鐵或三氧化二鐵(γ-Fe2O3)即磁赤鐵來制造磁性材料的方法和裝置的技術(shù)。
迄今為止，用人工使鋼材、鐵粉表面上產(chǎn)生致密的纖鐵(γ-FeOOH)、針鐵(α-FeOOH)、三氧化二鐵(γ-Fe2O3)即磁赤鐵、化學穩(wěn)定的四氧化三鐵(Fe3O4)即磁鐵作為鈍化表膜，以后就不再銹蝕，像這樣制造耐氣候性鋼材或鐵粉的技術(shù)，是公知技術(shù)。而且，將鐵粉等鐵材料變化成三氧化二鐵(γ-Fe2O3)即磁赤鐵、四氧化三鐵(Fe3O4)即磁鐵，以制造磁性涂層和防銹涂料中用的磁性材料的技術(shù)也是公知的技術(shù)。
這樣的技術(shù)在特開平6-264256、6-143490、6-150813等公報中已經(jīng)公開。
使用氯系有機溶劑，或作為氯系有機溶劑一種的亞甲基氯化物作為鋼材洗凈溶液，對于在半導體，鐵板制品的情況，就是用將它們直接浸漬在亞甲基氯化物溶液中的方法。
但是，按上述特開平6-264256號公報所公開的技術(shù)，是每周涂復一次規(guī)定的水溶液，在一個月的時間將鋼材曝露在大氣中，由于其工藝周期長，所以成本高，還由于這樣的涂復工藝，在鋼材形狀復雜時，例如須涂復管子的內(nèi)徑部分時，就無法進行處理。
在這種情況下，因?qū)摬幕蜩F粉暴露于大氣產(chǎn)生的鐵銹，通常在被雨、水淋濕時產(chǎn)生的是紅銹，其成分是纖鐵(γ-FeooH)、針鐵(α-FeOOH)。這樣產(chǎn)生的紅銹干燥后就變成以四氧化三鐵(Fe3O4)即磁鐵為主的黑銹，由于這兩種情況的反復產(chǎn)生，銹就逐漸累積，鋼材或鐵粉就發(fā)生因銹蝕而減量，呈浸蝕、銹跡懸垂狀態(tài)，使強度下降。其原因是這時產(chǎn)生的纖鐵(γ-FeOOH)、針鐵(α-FeOOH)、四氧化三鐵(Fe3O4)即磁鐵不是粒徑小的致密的銹粒，而是粒徑大的銹粒，由于濕氣狀態(tài)和干燥狀態(tài)反復出現(xiàn)，使紅銹和黑銹反復發(fā)生，促進了銹蝕。
特開平6-143490號公報中披露的技術(shù)也是將混入了四氧化三鐵的涂料涂復在鋼材的表面上，所以在管內(nèi)徑部分，焊接加工件、電焊接管，或無縫鋼管這樣形狀復雜的鋼材表面同樣不能涂復。
特開平6-150813號公報所公開的，是在陰極射線管的蔭罩框架上形成鈍化表膜的技術(shù)，由于是需要在550～650℃高溫的氧化氣氛中進行處理，所以在通常處理土建用鋼材時不能使用。特別是，要用來處理經(jīng)過焊接、彎曲加工的電焊管、無縫鋼管這樣的鋼材是不可能的。
而且，在加工鐵粉等鐵材料來制造作為磁性材料的四氧化三鐵(Fe3O4)即磁鐵、三氧化二鐵(Fe2O3)即磁赤鐵時，因為需要加熱到600℃以上在氧化氣氛中長時間進行處理，所以成本高。
本發(fā)明由于使用下述的方法和裝置，對于金屬材料，特別是鋼材和鐵粉，即使是例如經(jīng)過焊接的、加工有內(nèi)徑的等復雜的形狀，也能容易地制造出不發(fā)生畸變、變形和化學變化的，有耐腐蝕性和耐氣候性的結(jié)構(gòu)材料，還能使通過加工鐵粉等鋏材料制造磁性材料的方法變得容易，而且價格低廉。
也就是說，將氯系有機溶劑、水和表面活性劑混合，加熱此混合溶液，使其產(chǎn)生氯系有機溶劑的蒸汽、水蒸汽和表面活性劑的蒸汽，將此混合氣體充入用以封閉處理金屬材料(特別是鋼材或鋏粉)的處理罐內(nèi)，使雜質(zhì)從金屬材料的組織空隙中溶出，在鋼材、鐵粉等金屬材料的表面上形成由具有耐蝕性的鐵銹構(gòu)成的鈍化表膜，或者將鐵粉等鐵材料全部變成四氧化三鐵(Fe3O4)即磁鐵，或三氧化二鐵(γ-Fe2O3)即磁赤鐵。
按照本發(fā)明的鋼材處理方法，將給鋼材帶來一種大的變化。這就使鋼材的表面與淬過火的鋼材一樣變成馬氏體組織。常規(guī)的鋼材淬火操作。需要將鋼材加熱到300～800℃的高溫，而本發(fā)明的鋼材處理方法，是在70～140℃的低溫下使其與氯系有機溶劑，特別是二氯甲烷的蒸汽接觸，能與淬過火的鋼材一樣成為馬氏體狀態(tài)。這就能使鋼材的表面堅實，而且用鈍化的銹被復。
經(jīng)過表面加工的金屬材料是鋼材或鐵粉時，耐蝕性的銹主要由四氧化三鐵(Fe3O4)構(gòu)成。使用二氯甲烷溶液作為氯系有機溶劑。


圖1是本發(fā)明的鋼材或鐵粉的處理方法及裝置的基本結(jié)構(gòu)圖。
圖2是以閥機構(gòu)的開關(guān)表示鋼材或鐵粉處理方法的進程和工序的圖。
圖3是處理罐T、蓋22和承載臺26的一部分的側(cè)視圖。
圖4是在蓋上蓋22的狀態(tài)下處理容器T的側(cè)視圖。
圖5是蓋22的正視圖。
圖6是處理罐T的正剖視圖。
圖7是已將鋼材或鐵粉裝置到承載臺26上的狀態(tài)的正視圖。
圖8是在處理狀態(tài)的處理罐T的內(nèi)部剖視圖。
圖9示出按本發(fā)明處理后鐵材料表面上黑銹發(fā)生部分的X射線衍射分析結(jié)果。
圖10示出按本發(fā)明處理后全部鐵粉微粒變成的銹的X射線衍射分析結(jié)果。
在下面所示的實施例中，是使用二氯甲烷溶液作為氯系有機溶劑。但使用其它的氯系溶劑也能得到同樣的效果，例如可使用三氯乙烯，四氯乙烯，1，1，1三氯乙烯等。
還例示出將水和表面活性劑液加到二氯甲烷溶劑液中的實施例，但只用氯系有機溶劑液、或只用二氯甲烷溶液、或用將水加到二氯甲烷溶液中的狀態(tài)、或用使二氯甲烷溶液、水和表面活性劑液混合的狀態(tài)，也都能取得本發(fā)明的效果。
但是，將水和表面活性劑液加到二氯甲烷溶液中時，可見其效果最好。盡管只用氯系有機溶劑液可達到除去雜質(zhì)的效果，但通過加水，可使因氯氣造成的鋼材或鐵粉表面的損傷變小。將水和表面活性劑混合進氯系有機溶劑液、二氯甲烷溶液中時，由于表面活性劑的作用，可改善除去雜質(zhì)時的表面缺陷，使除去雜質(zhì)的效果提高。
通過生成鐵銹在表面上形成鈍化表膜，進行這樣處理的材料已知有鋼材和鐵粉。鋼材是例如土建用的鋼材，鐵粉是磁性涂層原料或耐蝕涂料的組成物。它們是進行表面處理的材料中人們熟知的實施例，但即使對例如鋁、銅這樣的其它金屬材料，通過在下述實施例中所示的本發(fā)明的方法和裝置，也能取得像使其生銹在被處理材料表面上形成鈍化表膜這樣的相同效果。在使其變成磁鐵或磁赤鐵來制造磁性材料的被處理的鐵材料中以鐵粉為代表，因為作為上述的被表面處理材料的鋼材和鐵粉與加工方法和裝置都相同，所以一起說明。
下面說明實施例。作為氯系有機溶劑液有三氯乙烯(CHCl＝CCl2)、全氯乙烯(CCl2＝CCl2)，1，1，1三氯乙烷(CH3CCl3)、氯氟烴氣113(CCl2FCClF2)等。二氯甲烷是該氯系有機溶劑中的一種。
在上述氯系有機溶劑中，二氯甲烷是本發(fā)明的鐵粉處理方法中最有效的。此二氯甲烷是一種化學式為CH2Cl2，分子量為84.93的物質(zhì)?；瘜W名是亞甲基氯化物，除了通常名稱二氯甲烷外，在有些場合也稱之為甲撐氯化物、二氯化甲烷。其沸點是40.4℃，融點是-96.8℃。
表面活性劑分類成陰離子表面活性劑，陽離子表面活性劑，非離子表面活性劑，和兩性表面活性劑。陰離子表面活性劑有烷基硫酸鈉、氨基硫酸鈉、第二烷基硫酸鈉、烷基磺酸鈉、氨基磺酸鈉、烷基芳基磺酸鈉、烷基萘磺酸鈉等。
陽離子表面活性劑有乙酸酰胺鹽，烷基三甲基銨氯化物、二烷基甲基銨氯化物，烷基吡啶鎓鹵化物，烷基二甲基芐基銨氯化物等。兩性表面活性劑有碳酸型、磺酸型、硫酸酯型等。非離子表面活性劑有聚氧乙烯烷基苯酚、聚氧乙烯脂肪醇、聚氧乙烯脂肪酸、聚氧乙烯酸酰胺、聚氧乙烯脂肪氨，聚丙二醇等。
在本發(fā)明的鋼材或鐵粉處理方法和裝置中，如果堿性強就容易產(chǎn)生Cl2，因此有必要避免出現(xiàn)這種情況，而對酸·堿比較穩(wěn)定的乙醇系列的非離子表面活性劑中的聚氧乙烯烷基苯酚、聚氧乙烯脂肪醇，在這方面比較有效。但是為了溶出鋼材或鐵粉組織空隙內(nèi)的雜質(zhì)以便在鋼材或鐵粉的表面上形成四氧化三鋏(磁鐵)等鈍化表膜，或者為了將全部鐵粉變成四氧化三鐵(磁鐵)，所有的表面活性劑都是有效的。
像本發(fā)明這樣將二氯甲烷、水、表面活性劑三者的混合液加熱時，除產(chǎn)生二氯甲烷蒸汽、水蒸汽、表面活性劑蒸汽之外，還產(chǎn)生下面這樣的氣體和化合物，即HCHO、HF、HCl、HBr、NH3、Cl2(僅少量)、CH4、CO、CO2、有機酸、有機化合物。所謂有機酸是磷酸、檸檬酸、丙酮酸、蘋果酸、琥珀酸、乳酸、甲酸、乙酸、乙酰丙酸、焦谷氨酸、丙酸、異丁酸、異戊酸。
參照圖3～7來說明處理罐T、蓋22、鐵粉承載臺26的結(jié)構(gòu)。處理罐T做成壓力罐，在本發(fā)明的鋼材或鐵粉的處理方法和裝置中，由于在排氣狀態(tài)是50乇，在二氯甲烷蒸汽回收時是200乇，所以壓力罐要能承受這樣的壓力。
蓋22設置在罐的正面，此蓋22與承載臺26成一體構(gòu)成。承載臺26在位于處理罐T內(nèi)部的導軌25上移動，蓋22能在蓋支持部23下部的移動導軌24上與該蓋支持部23成一體移動。
將作為處理對象的鋼材和鐵粉W與該蓋22成一體取出，放置到待插入的承載臺26上。將該承載臺26插入處理罐T內(nèi)部后，用蓋22密封固定處理罐T，將壓力加到其中。在該處理罐T的內(nèi)側(cè)底部配置有加熱·冷卻管20，當加熱時，由鍋爐B供給一百幾十度的水蒸汽。當冷卻時由冷卻水罐18供給冷卻水。二氯甲烷和水的混合液就可以直接注入處理罐T內(nèi)，也可以在預備罐內(nèi)使其成為混合蒸汽狀態(tài)再供給處理罐T。在圖1的實施例中，是表示以混合液的狀態(tài)供給處理罐T。
將混合液以液態(tài)注入，直到浸過加熱·冷卻管20，再將一百幾十度的水蒸汽由鍋爐B供給加熱·冷卻管20后，不但沸點僅40度的二氯甲烷就連水也成為蒸汽。在本發(fā)明中，氯系有機溶劑和水，或者二氯甲烷和水、或者加上添加有表面活性劑的混合液，如圖6所示，其液面最高也只達到承載臺26下面，鋼材或鐵粉不會浸漬到混合液中。本發(fā)明的方法完全是使鋼材或鐵粉吸收混合液的蒸汽來進行處理的熏蒸處理方法。
下面將參照圖1說明本發(fā)明的鋼材或鐵粉處理方法和裝置的基本結(jié)構(gòu)。作為設備，其主體是處理罐T和混合液罐14，二氯甲烷、水和表面活性劑混合而成的混合液注入該混合液罐14內(nèi)。鍋爐B將蒸汽供給加熱·冷卻管，使上述混合液汽化，而且壓縮機C在處理結(jié)束后施加壓力使處理罐T內(nèi)的混合液返回混合液罐14。
真空泵P用來在排出混合液后，抽吸出殘存在處理罐T內(nèi)的和鋼材或鐵粉W組織空隙內(nèi)的二氯甲烷、水和表面活性劑的蒸汽。由于這樣抽吸出的混合蒸汽中含有二氯甲烷蒸汽，不能排放到大氣中，所以要在冷凝器16中冷卻液化，通過冷凝器管21，再次返回到混合液罐14中。冷機15用以冷卻冷凝器16中的冷卻水。設置過濾器19，用以過濾用壓縮機C從處理罐T中排出的混合液中的灰土等雜質(zhì)。冷卻水罐17是用以盛使混合液蒸汽液化的冷卻水的容器。
在各部分都配置有電磁閥。該電磁閥借助自動控制裝置每隔規(guī)定時間，按“鋼材或鐵粉脫氣”、“混合液送入”、“鋼材或鐵粉處理”、“混合液冷卻”、“返回混合液罐”、“混合液蒸汽回收”、“冷凝器內(nèi)部混合液回收”等程序的順序，如圖2所示，自動地進行開關(guān)操作。在這樣操作電磁閥的同時，自動地停止驅(qū)動冷凝器C、鍋爐B、真空泵P和冷機15。這種處理過程要用5～24小時完成。
圖2示出鋼材或鐵粉處理方法和裝置中各程序的電磁閥的狀態(tài)。首先，在“鋼材和鐵粉脫氣”步驟中開動真空泵P。然后再打開連結(jié)真空泵P和冷凝器16的電路的電磁閥1，還開啟連通冷凝器16和處理罐T的電磁閥3。其它的電磁閥全都關(guān)閉。由此使處理罐內(nèi)部達到50乇真空度，將鋼材或鐵粉W組織空隙內(nèi)的空氣排出。
下一步在“注入混合液”的步驟時，開啟連通處理罐T和混合液罐14的電磁閥4，其它電磁閥都關(guān)閉。由于混合液罐14和處理罐T設置在大體相同的高度，當混合液罐14內(nèi)和處理罐T內(nèi)的混合液成為同一水平面時，就向處理罐T內(nèi)流動。
在下一步的“鋼材或鐵粉處理”的步驟中，開啟鍋爐B和處理罐T之間的電磁閥7，和連通處理罐T和冷凝水管的電磁閥9，其它電磁閥關(guān)閉。此后向處理罐T內(nèi)的加熱·冷卻管20提供來自鍋爐B的高溫蒸汽，使處理罐T內(nèi)的混合液變成二氯甲烷蒸汽、水蒸汽和表面活性劑蒸汽，并浸透鋼材或鐵粉W的組織空隙內(nèi)。在此階段，鋼材的處理約需6小時，鐵粉的處理約進行6～36小時。
下面說明“混合液冷卻”的步驟。這時開啟連通冷卻水罐18與處理罐T的電磁閥8，和連通處理罐T與冷卻水罐17的電磁閥10，其它電磁閥關(guān)閉。由此使冷卻水在加熱·冷卻管20中通過，由于將處理罐T內(nèi)部降到二氯甲烷的沸點40℃以下，二氯甲烷、水蒸汽都恢復成液體。
再對“返回混合液罐”的步驟進行說明。這時為排出處理罐T內(nèi)的空氣，開啟電磁閥2，再開啟處理罐T下部的電磁閥5和連通壓縮機C與處理罐T的電磁閥6，并啟動壓縮機C。還開啟過濾器19與混合液罐14之間的電磁閥12，開啟連通混合液罐14與大氣的電磁閥13。這樣，由于提供了具有處理罐T內(nèi)壓力水平的壓力，將已液化的混合液壓回混合液罐14中。
下面對“罐內(nèi)部混合液蒸汽的回收”步驟進行說明。這時啟動真空泵P。再打開連通真空泵P與冷凝器16的電磁閥1、和連通冷凝器16與處理罐T的電磁閥3。其它電磁閥關(guān)閉。在此狀態(tài)下，用真空泵P回收處理罐T內(nèi)的和浸附在鋼材或鐵粉w組織空隙內(nèi)的二氯甲烷蒸汽。這時的真空度降低到200乇左右。
在下面“冷凝器內(nèi)部混合液回收”的步驟中，打開與大氣連通的電磁閥2和連通冷凝器管21與混合液罐14的電磁閥11。由此完成將積存在冷凝器16的冷凝器管21內(nèi)部的二氯甲烷等混合液回收到混合液罐14中。完成這些工序要用5～24小時。
下面，參照圖8說明在處理狀態(tài)處理罐T內(nèi)部的情況。加熱·冷卻管20設置在處理罐T內(nèi)的下方，承載臺26可移動地放置在該加熱·冷卻管20的上部。鋼材或鐵粉W擱置在此承載臺26上。然后注入水Wa、表面活性劑S和二氯甲烷溶液Me的混合液，使其液面高于該加熱·冷卻管20，但又不浸漬承載臺26上的鋼材或鐵粉W。
由于水Wa的比重是1.00，表面活性劑液S的比重是1.04，所以其液面位置大致相同，還由于界面活性劑S溶于水Wa，所以它們?nèi)艹梢惑w，如圖8所示，構(gòu)成“水Wa+表面活性劑液S”的液層。與此相反，二氯甲烷溶液Me的比重是1.33，由于它不溶于水Wa，所以它在“水Wa+表面活性劑液S”層下面構(gòu)成Me層。將加熱到160℃的水蒸汽供給設置在“水Wa+表面活性劑液S”層中的加熱·冷卻管20后，加熱·冷卻管20周圍的溫度上升。因為該加熱·冷卻管20位于“水Wa+表面活性劑液s”層中，所以該部分的溫度比其它部分先升高。
使加熱·冷卻管20的溫度逐漸升高。達到約40℃時，二氯甲烷液Me達到沸點而變成蒸汽，呈氣泡狀通過“水Wa+表面活性劑液s”層到達鋼材或鐵粉w，侵入該鋼材或鐵粉W的組織空隙內(nèi)。將混合液在處理鋼材時加熱到約70℃，處理鐵粉時加熱到約70～150℃，二氯甲烷的蒸汽脫離水Wa和表面活性劑液s的混合液而到達鋼材或鐵粉W，在這樣的狀態(tài)下連續(xù)進行處理。在該二氯甲烷通過水Wa和表面活性劑液S期間，使由二氯甲烷產(chǎn)生的Cl2(氯氣)被水吸收，從而抑制了對處理會帶來不良影響的Cl2的產(chǎn)生。二氯甲烷的蒸汽以附加有表面活性劑的狀態(tài)浸入鋼材或鐵粉的組織空隙中，從而溶出雜質(zhì)造成的表面缺陷問題得到了改善。
像這樣，通過用加熱·冷卻管20加熱水Wa、表面活性劑液s和二氯甲烷Me的混合溶液，由于二氯甲烷Me的蒸汽是在通過水Wa和表面活性劑液s之后才蒸發(fā)到處理罐T內(nèi)，所以產(chǎn)生的Cl2少。此二氯甲烷的蒸汽在浸入鋼材或鐵粉的組織空隙內(nèi)時，由于是在混有表面活性劑液S的狀態(tài)下浸入，所以雜質(zhì)溶出情況下造成的表面缺陷問題得到了改善，還由于在低溫下就能大量產(chǎn)生二氯甲烷的蒸汽，所以不必將處理罐T內(nèi)加熱到高溫。
在用以上這樣的方法和裝置處理過的鋼材或鐵粉的表面上產(chǎn)生黑銹，將此黑銹部分進行X射線衍射分析后，如圖9所示，主要使鋼材或鐵粉的鐵上產(chǎn)生抗蝕性的表膜，或者呈磁性體的四氧化三鐵(Fe3O4)即磁鐵。似這樣，原來不進行高溫處理就不產(chǎn)生的磁鐵，在較低溫度下也能容易得到。
雖然黑銹部分的主要成分是磁鐵，但在其一部分上由于腐蝕、浸蝕、銹跡懸垂等原因產(chǎn)生作為紅銹的一種針鋏(α-FeOOH)。也考慮到還會產(chǎn)生另一種紅銹，即纖鐵(γ-FeOOH)。但是因為本發(fā)明的處理時間長，該針鐵(α-FeOOH)等紅銹逐漸變成四氧化三鐵(Fe3O4)。特別是在處理鐵粉時，四氧化三鐵(Fe3O4)最初只形成在鐵粉的表面上，隨著時間的推移，逐漸浸透到鐵粉內(nèi)部，因此使鈍化表膜層的厚度變厚，能形成更穩(wěn)定的鈍化表膜，進一步使鐵粉整體都浸透，使鐵粉整體變化成四氧化三鐵(Fe3O4)，于是就加工成磁性材料。
通過用本發(fā)明的處理方法處理鋼材，還使鋼材出現(xiàn)一個大的變化。即鋼材的表面與淬過火的鋼材一樣變成馬氏體組織。通常進行的鋼材淬火操作，需要一次就把鋼材加熱到300～800℃的高溫，而用本發(fā)明的鋼材處理方法，是通過使其在70～140℃的低溫下與氯系有機溶劑，特別是二氯甲烷的蒸汽接觸，能與淬火的鋼材一樣獲得馬氏體狀態(tài)。這就能使鋼材的表面硬實而且被鈍化的銹包覆。
磁性材料通常較有效的是通過高溫處理產(chǎn)生的三氧化二鐵(γ-Fe2O3)即磁赤鐵，但用上述方法和裝置處理全部微粒鐵粉，使之成為粉狀鐵銹，將其用X射線衍射法進行分析后，如圖10所示，可知它含有磁赤鐵。因而，用本發(fā)明的方法和裝置處理鐵粉，能在較低溫度下，很容易得到作為磁性材料的磁赤鐵。
下面說明本發(fā)明的作用。本發(fā)明的氯系有機溶劑，特別是二氯甲烷的蒸汽和水蒸汽是用來浸透到鋼材或鐵粉的組織空隙內(nèi)，將空隙內(nèi)的雜質(zhì)、附著物溶出，洗凈鋼材和鐵粉。與此洗凈操作同時，在鋼材或鐵粉的表面上產(chǎn)生四氯化三鐵(Fe3O4)即磁鐵銹，由于此鐵銹是鈍化表膜，能防止其后因銹蝕而使該鋼材或鐵粉變壞。或者能使全部鐵粉變成四氧化三鐵(Fe3O4)即磁鐵、三氧化二鐵(γ-Fe2O3)即磁赤鐵等鐵銹，而成為磁性材料。使鋼材和鐵粉與上述混合蒸汽接觸的同時，還與由所加的表面活性劑產(chǎn)生的表面活性劑蒸汽接觸，這就能進一步促進蒸汽的產(chǎn)生和洗凈，以及加快鈍化表膜、磁性體的生成。
由于本發(fā)明如上述這樣構(gòu)成，因而取得如下的效果。
用由二氯甲烷溶液、水和表面活性劑液的混合液產(chǎn)生的二氯甲烷蒸汽、水蒸汽和表面活性劑蒸汽來洗凈鋼材或鐵粉的表面或全體鐵料，由于能在該表面上產(chǎn)生以化學穩(wěn)定的四氧化三鐵(Fe3O4)即磁鐵為主體的黑銹作為鈍化表膜，鋼材或鐵粉就不會再被進一步銹蝕，因而如用它作為大廈、橋梁用的耐氣候性的鋼材，向鋼材表面涂復防銹涂料的涂復工作可以大幅度減少，或者不再需要。同樣，對于處理鋁、銅這樣的金屬材料，利用本發(fā)明也可不用再涂覆防銹涂料。當然為了提高耐氣候性，也可以在處理過的金屬材料上涂復防銹涂料。
由于本發(fā)明的處理方法只是使上述混合蒸汽與被處理材料的表面接觸，所以即使是鋼管、建筑用框架結(jié)構(gòu)鋼材等需對其形狀復雜的表面進行加工的鋼材，只要放進處理罐中也能對鋼管的內(nèi)徑部分、框架結(jié)構(gòu)鋼材的表面進行處理，因而能容易地而且不破壞形狀地進行處理。
由于處理時溫度低，鋼材為70～140℃，鐵粉為70～150℃，所以在鋼材或鐵粉的處理過程中不會產(chǎn)生畸變、變形、化學變化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，能在大幅度降低了的溫度下使鋼材或鐵粉表面上生成鈍化表膜，或者使鐵粉等鐵材料變成磁性材料，因而能使處理設施等成本降低。
由于通過在溶液中加上表面活性劑，能簡單方便地除去在鋼材或鐵粉等金屬材料的結(jié)晶內(nèi)部存在的氣體性雜質(zhì)，還由于能使所產(chǎn)生的四氧化三鐵(Fe3O4)即磁鐵、三氧化二鐵(γ-Fe2O3)即磁赤鐵或者針鐵(α-FeOOH)等鐵銹更致密、結(jié)晶排列更整齊，所以防蝕性很好。而且由于能縮短處理時間，所以可使成本降低。
通過將處理罐內(nèi)部抽成真空，可使在鋼材或鐵粉上形成的四氧化三鐵(Fe3O4)即磁鐵、三氧化二鐵(γ-Fe2O3)即磁赤鐵的結(jié)晶粒徑變小，晶格更整齊，從而使防蝕性更好。
將用本發(fā)明的處理方法進行處理其表面上已形成四氧化三鐵(Fe3O4)鈍化表膜的鐵粉、或者由鐵粉產(chǎn)生的四氧化三鐵(Fe3O4)，與合成樹脂等材料混合，作為鐵材表面涂復用的涂料，將此涂料涂復到鐵材表面上后，鐵材成為被四氧化三鐵(Fe3O4)被覆的狀態(tài)，其上的腐蝕、浸蝕、銹跡懸垂等現(xiàn)象停止，而且隨著時間的推移，涂料中的四氧化三鐵(Fe3O4)同時進展，涂料中鐵粉上的四氧化三鐵(Fe3O4)變厚，同時在鋏材表面上也產(chǎn)生四氧化三鐵(Fe3O4)表膜，所以即使長時間曝露到大氣中，也不會出現(xiàn)浸蝕、銹跡懸垂等。
權(quán)利要求
1.一種金屬材料的處理方法，其特征在于它包括如下步驟將氯系有機溶劑和水混合并加熱，使其產(chǎn)生氯系有機溶劑蒸汽和水蒸汽；將該氯系有機溶劑蒸汽和水蒸汽充入已封裝有金屬材料的處理罐內(nèi)，使其浸透金屬材料的組織空隙；溶出金屬材料組織空隙中的雜質(zhì)，同時在金屬表面上形成由防蝕性高的銹構(gòu)成的鈍化表膜。
2.一種鋼材處理方法，其特征是它包括如下步驟將氯系有機溶劑和水混合并加熱使其產(chǎn)生氯系有機溶劑蒸汽和水蒸汽；將該氯系有機溶劑蒸汽和水蒸汽充入已封裝有鋼材的處理罐內(nèi)使其浸透鋼材的組織空隙；溶出鋼材組織空隙中的雜質(zhì)，同時在鋼材表面上形成由防蝕性高的銹構(gòu)成的鈍化表膜。
3.一種鐵粉處理方法，其特征是它包括如下步驟將氯系有機溶劑和水混合并加熱，使其產(chǎn)生氯系有機溶劑蒸汽和水蒸汽；將該氯系有機溶劑蒸汽和水蒸汽充入已封裝有鐵粉的處理罐內(nèi)使其浸透鐵粉組織空隙；溶出鐵粉組織空隙中的雜質(zhì)，同時在鐵粉表面上形成由防蝕性高的銹構(gòu)成的鈍化表膜。
4.一種金屬材料的處理方法，其特征是它包括如下步驟將二氯甲烷溶液和水混合并加熱，使其產(chǎn)生二氯甲烷蒸汽和水蒸汽；將該二氯甲烷蒸汽和水蒸汽充入已封裝有金屬材料的處理罐內(nèi)使其浸透金屬材料的組織空隙；溶出金屬材料組織空隙中的雜質(zhì)，同時在金屬材料表面上形成由防蝕性高的銹構(gòu)成的鈍化表膜。
5.一種鋼材處理方法，其特征是它包括如下步驟將二氯甲烷溶液和水混合并加熱，使其產(chǎn)生二氯甲烷蒸汽和水蒸汽；將該二氯甲烷蒸汽和水蒸汽充入已封裝有鋼材的處理罐內(nèi)使其浸透鋼材組織空隙；溶出鋼材組織空隙中的雜質(zhì)，同時在鋼材表面上形成由防蝕性高的銹構(gòu)成的鈍化表膜。
6.一種鐵粉處理方法，其特征在于它包括如下步驟將二氯甲烷溶液和水混合并加熱，使其產(chǎn)生二氯甲烷蒸汽和水蒸汽；將該二氯甲烷蒸汽和水蒸汽充入已封裝有鐵粉的處理罐中，使其浸透鐵粉的組織空隙；溶出鐵粉組織空隙中的雜質(zhì)，同時在鐵粉表面上形成由防蝕性高的銹構(gòu)成的鈍化表膜。
7.一種金屬材料處理方法，其特征是它包括如下步驟將二氯甲烷溶液、水和表面活性劑液混合成混合液；加熱該混合液使其產(chǎn)生二氯甲烷蒸汽、水蒸汽和表面活性劑蒸汽；將該混合蒸汽充入已封裝有金屬材料的處理罐中使其浸透金屬材料組織空隙；溶出金屬材料組織空隙中的雜質(zhì)，同時在金屬材料表面上形成由防蝕性高的銹構(gòu)成的鈍化表膜。
8.一種鋼材處理方法，其特征是它包括如下步驟將二氯甲烷溶液、水和表面活性劑液混合成混合液；加熱該混合液使其產(chǎn)生二氯甲烷蒸汽、水蒸汽和表面活性劑蒸汽；將該混合蒸汽充入已封裝有鋼材的處理罐中使其浸透鋼材組織空隙；溶出鋼材組織空隙中的雜質(zhì)，同時在鋼材表面上形成由防蝕性高的銹構(gòu)成的鈍化表膜。
9.一種鐵粉處理方法，其特征是它包括如下步驟將二氯甲烷溶液、水和表面活性劑液混合成混合液；加熱該混合液使其產(chǎn)生二氯甲烷蒸汽、水蒸汽和表面活性劑蒸汽；將該混合蒸汽充入已封裝有鐵粉的處理罐中使其浸透鐵粉組織空隙；溶出鐵粉組織空隙中的雜質(zhì)，同時在鋏粉表面上形成由防蝕性高的銹構(gòu)成的鈍化表膜。
10.按照權(quán)利要求8所說的鋼材處理方法，其特征是二氯甲烷溶液、水和表面活性劑液的重量比大體為5∶4∶1，表面活性劑液的比率小于1，該混合液加熱溫度范圍是70～140℃。
11.按照權(quán)利要求9所說的鐵粉處理方法，其特征是二氯甲烷溶液、水和表面活性劑液的重量比大體為5∶4∶1，表面活性劑液的比率小于1，該混合液的加熱溫度范圍是70～140℃。
12.一種鐵粉處理方法，其特征是將按照權(quán)利要求3或6或9的方法處理過的鐵粉混合，構(gòu)成涂料并涂復在鐵材表面上，使鐵粉或鐵材逐漸生成作為鈍化表膜的鐵銹。
13.一種在權(quán)利要求1或4或7中所說的金屬材料處理方法中所用金屬材料處理裝置，其特征是使處理罐成為真空狀態(tài)，在排氣狀態(tài)下處理金屬材料。
14.一種在權(quán)利要求2或5或8中所說的鋼材處理方法中所用的鋼材處理裝置，其特征是使處理罐成為真空狀態(tài)，在排氣狀態(tài)下處理鋼材。
15.一種在權(quán)利要求3或6或9中所說的鐵粉處理方法中所用的鐵粉處理裝置，其特征是使處理罐成為真空狀態(tài)，在排氣狀態(tài)下處理鋏粉。
16.一種磁鐵制造方法，其特征是它包括如下步驟將氯系有機溶劑和水混合并加熱使其產(chǎn)生氯系有機溶劑蒸汽和水蒸汽；將該氯系有機溶劑蒸汽和水蒸汽充入已封裝有鐵材料的處理罐中，使鐵材料變化成磁鐵。
17.一種磁鐵制造方法，其特征在于它包括如下步驟將二氯甲烷溶液和水混合并加熱使其產(chǎn)生二氯甲烷蒸汽和水蒸汽；將該二氯甲烷蒸汽和水蒸汽充入已封裝有鐵材料的處理罐中，使鐵材料變化成磁鐵。
18.一種磁鐵制造方法，其特征在于它包括如下步驟將二氯甲烷溶液、水和表面活性劑液混合成混合液；加熱該混合液使其產(chǎn)生二氯甲烷蒸汽、水蒸汽和表面活性劑蒸汽；將該混合蒸汽充入已封裝有鐵材料的處理罐中，將鐵材料變化成磁鐵。
19.按照權(quán)利要求18所說的磁鐵制造方法，其特征在于二氯甲烷溶液、水和表面活性劑液的重量比大體是5∶4∶1，表面活性劑液的比率小于1，該混合液的加熱溫度范圍是70～150℃。
20.一種磁赤鐵制造方法，其特征在于它包括如下步驟將氯系有機溶劑和水混合并加熱使其產(chǎn)生氯系有機溶劑蒸汽和水蒸汽；將該氯系有機溶劑蒸汽和水蒸汽充入已封裝有鐵材料的處理罐中，使鐵材料變化成磁赤鐵。
21.一種磁赤鐵制造方法，其特征在于它包括如下步驟將二氯甲烷和水混合并加熱，使其產(chǎn)生二氯甲烷蒸汽和水蒸汽；將該二氯甲烷蒸汽和水蒸汽充入已封裝有鐵材料的處理罐中，使鐵材料變化成磁赤鐵。
22.一種磁赤鐵的制造方法，其特征在于它包括如下步驟將二氯甲烷溶液、水和表面活性劑液混合成混合液；加熱該混合液使其產(chǎn)生二氯甲烷蒸汽、水蒸汽和表面活性劑蒸汽；將該混合蒸汽充入已封裝有鐵材料的處理罐中，使鐵材料變化成磁赤鐵。
23.按照權(quán)利要求18所說的磁赤鐵制造方法，其特征在于二氯甲烷溶液、水和表面活性劑液的重量比大體是5∶4∶1，表面活性劑液的比率于小于1，該混合液加熱溫度的范圍是70～150℃。
全文摘要
將氯系有機溶劑、水和表面活性劑液混合，并加熱，使產(chǎn)生氯系有機溶劑蒸汽、水蒸氣和表面活性劑蒸汽，將該混合氣體充入已封裝有金屬材料的處理罐中，從金屬材料的組織空隙中溶出雜質(zhì)，將由耐蝕性銹構(gòu)成的鈍化表膜形成在金屬材料的表面上。在處理鋼材或鐵粉時，耐蝕性銹主要由四氧化三鐵(Fe
文檔編號H01F1/032GK1125779SQ9510455
公開日1996年7月3日 申請日期1995年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月26日
發(fā)明者橋本與太郎 申請人:株式會社永和