CN101812655A

CN101812655A - 0Cr17Ni14Mo2热浸镀稀土铝合金涂层工艺

Info

Publication number: CN101812655A
Application number: CN 201010153558
Authority: CN
Inventors: 杨世伟; 张天宇; 郭亚欢; 施月杰; 吴晓朝; 杨曙姣; 屈文娟; 王一寒
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2010-08-25

Abstract

本发明提供的是一种0Cr17Ni14Mo2热浸镀稀土铝合金涂层工艺。对0Cr17Ni14Mo2奥氏体不锈钢依次进行热水浸泡、脱脂、清洗、除锈、清洗、助镀、烘干、热浸镀和钝化处理；所述的脱脂是在温度为80～85℃的脱脂液中处理15～20min；助镀是在温度为85～95℃的饱和Na₃AlF₆水溶液中进行处理；热浸镀是在温度为720℃～780℃的浸镀液中浸镀2～10分钟，浸镀液的重量百分比构成为Si 5～10％、La 1～1.5％、Ce 2～2.5％、Y 0.5～0.8％和余量的Al。本发明在0Cr17Ni12Mo2表面制备的涂层表面光亮、平滑；无针孔、漏镀、色差和鼓泡现象。生产成本大幅度降低，经济效益和社会效益可观，极具推广价值。

Description

0Cr17Ni14Mo2热浸镀稀土铝合金涂层工艺

技术领域

本发明涉及的是金属材料的表面改性处理，具体涉及一种在奥氏体不锈钢0Cr17Ni14Mo2表面制备抗高温腐蚀涂层的热浸镀工艺。

背景技术

0Cr17Ni14Mo2奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性和耐热性，主要用于既要耐腐蚀又要承受高温的设备中，在船舶、航空、航天工业以及医疗器械中也有广泛的应用。其化学成分见表1。

表10Cr17Ni14Mo2成分表

采用热浸镀工艺在0Cr17Ni14Mo2表面制备稀土铝合金涂层，可以提高其抗高温腐蚀性能，扩大其应用范围，提高其工作可靠性。热浸镀渗铝是一种能够有效的提高材料抗高温氧化性能的表面改性工艺。材料经热浸镀铝后，可以在表面形成一层致密的Al₂O₃和以Fe-Al金属间化合物为主的浸镀层，能够阻挡氧元素和基体元素的互扩散，以此保护基体。

热浸镀简称热镀，它是通过加热扩散的方法将金属铝或铝合金渗入基体表面，从而形成与机体金属结合异常牢度的合金层。与其他表面防护工艺相比，热浸镀工艺简单，且可用富足的铝作为镀层材料来代替稀有昂贵的金属材料，所以应用十分广泛。

热浸镀铝是近几十年在热浸镀锌、铅的基础上发展起来的。目前，只有为数不多的国家掌握了该项技术。经热浸镀铝的钢件，其抗高温氧化腐蚀温度可提高300℃～500℃；使用寿命是热浸镀锌件的5～9倍。在石油、机械、化工、能源及交通运输等行业领域都有广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低廉、操作简单，热浸镀产品表面质量优良的0Cr17Ni14Mo2热浸镀稀土铝合金涂层工艺。

本发明的目的是这样实现的：

对0Cr17Ni14Mo2奥氏体不锈钢依次进行热水浸泡、脱脂、清洗、除锈、清洗、助镀、烘干、热浸镀和钝化处理；所述的脱脂是在温度为80～85℃的脱脂液中处理15～20min；所述的助镀是在温度为85～95℃的饱和Na₃AlF₆水溶液中进行处理；所述的热浸镀是在温度为720℃～780℃的浸镀液中浸镀2～10分钟，所述的浸镀液的重量百分比构成为Si5～10％、La 1～1.5％、Ce 2～2.5％、Y 0.5～0.8％和余量的Al。

本发明还可以包括：

1、所述的脱脂液的重量百分比组成为：

2、所述的浸镀液中的稀土元素La、Ce、Y的总比例为4wt.％。

本发明提供的0Cr17Ni12Mo2热浸镀稀土铝合金工艺流程的主要特点体现在：

1、脱脂又称碱洗，利用碱液的皂化、乳化和分散的作用将金属表面的油脂分散成许多小液滴，从而达到油脂与金属分离的目的。本发明选择了适合于0Cr17Ni12Mo2热浸镀稀土铝合金的脱脂液组合成分和条件。

2、选用适合于0Cr17Ni12Mo2热浸镀稀土铝合金的水溶液助镀剂——饱和冰晶石水溶液(Na₃AlF₆)。本发明使用该助镀剂来保证钢表面不被氧化，浸镀时可以溶解铝液表面的Al₂O₃，并显著改善待镀件与铝液之间的界面浸润性，能够有效减少漏镀。

3、选用(50wt.％NaCl+50wt.％KCl)作为覆盖剂。

在高温下铝液的表面极易被氧化，产生一层氧化膜。浸镀时氧化膜易粘附在工件表面导致漏镀。因此要选取在熔融铝液的表面覆盖上具有以下特点的覆盖剂：①密度小，浮于铝液上方；②具有溶解Al₂O₃的能力；③熔点要低于铝的熔点；④流动性好，不老化，不蒸发。根据以上要求，选取化学活性比铝大的碱金属氟化物或氯化物作为覆盖剂即可。

4、镀液为稀土铝合金镀液。

本发明具有以下优点：

1、在镀液中添加了Si能大大提高镀层的耐热性和铝液的流动性，从而降低镀铝温和组织合金层的长大，使浸镀层相比常规单纯Al液制备的厚度明显减小，加入Si可以提高浸镀层的抗高温氧化性能，在浸镀件上获得光滑的表面。稀土元素的加入可以显著的加强Al₂O₂氧化膜的粘结性，使氧化膜的结构由等轴晶变位柱状晶结构。

2、采用85～95℃的饱和冰晶石水溶液(Na₃AlF₆)代替常规使用但成本较高的K₂ZrF₆作为助镀剂，不但降低了浸镀成本，且利于环保。同时，采用水溶性助镀剂，操作简单，不会出现无漏镀和虚镀，助镀效果优异。避免了电解活化助镀法须增添电解装置，投资大，操作复杂且产品单一的弊端；避免了森吉尔法投资规模大且只适合于连续化大生产的弊端；也避免了氧化钝化助镀法操作复杂、操作周期长、生产效率低以及产品镀层和镀液易被钝化剂颜色污染等缺陷。

3、通过本工艺在0Cr17Ni12Mo2表面制备的涂层表面光亮、平滑；无针孔、漏镀、色差和鼓泡现象。

4、产品各方面性能优良且生产成本大幅度降低，经济效益和社会效益可观，极具推广价值。

具体实施方式

下面举例对本发明做更详细地描述：

具体实施方式一：

1、前处理，把试样经热水浸泡后进行脱脂，脱脂剂配方为

试样脱脂时间控制在15～20min，温度保持在80～85℃。配方中NaOH起皂化作用，Na₂SO₃起乳化作用，Na₂CO₃和Na₃PO₄维持碱性，温度越高皂化反应越强烈。适当地搅拌，除油效果更好。

2、将脱脂后的试样进行清洗，随后进行除锈处理，除锈采用了HNO₃+HCl+HF+H₂O的混酸除锈法，并添加了适量的OP乳化剂，主要起表面活性作用，有利于改善酸液的润湿性和浸透性，并能大大地提高氧化膜的溶解速度。除锈条件为：室温下，20～30分钟。脱脂和除锈后均须用温水洗掉残留的碱液、酸液和残余的油质与氧化物。

3、将经过前处理后的试样浸入助镀剂(90～95℃的饱和Na₃AlF₆水溶液)中助镀，活化金属表面，增加热浸镀时铝对金属的浸润性并除去表面微量的氧化膜。助镀完试样表面应呈灰白色。助镀完要对镀件进行烘干，烘干温度为80～120℃。

4、将试样浸入镀液中热浸镀，浸镀温度在720℃～780℃左右，浸镀时间为2～10分钟。浸镀的成分为

其中稀土元素RE总比例为4wt.％，浸镀温度在720℃～780℃之间，浸镀时间为2～10分钟。

所得镀件表面平整、光洁、无漏镀、针孔等缺陷。在高温下镀液的表面极易氧化，产生的氧化膜在浸镀时粘附在工件表面会导致漏镀，所以需在镀液上添加覆盖剂保护(成分为50w％NaCl+50w％KCl)，此覆盖剂一方面能够保护镀液不被氧化，另外一方面能够溶解已生成的Al₂O₃。

具体实施方式二：

1、前处理，把试样经热水浸泡后进行脱脂，脱脂剂配方为

试样脱脂时间控制在20min，温度保持在80℃。

2、将脱脂后的试样进行清洗，随后进行除锈处理。

3、将经过前处理后的试样浸入助镀剂(95℃的饱和Na₃AlF₆水溶液)中助镀。助镀完试样表面应呈灰白色。助镀完要对镀件进行烘干，烘干温度为100℃。

4、将试样浸入镀液中热浸镀，浸镀的成分为

浸镀温度在750℃℃5，浸镀时间为5分钟。在镀液上添加覆盖剂保护(成分为50w％NaCl+50w％KCl)。

Claims

1.一种0Cr17Ni14Mo2热浸镀稀土铝合金涂层工艺，对0Cr17Ni14Mo2奥氏体不锈钢依次进行热水浸泡、脱脂、清洗、除锈、清洗、助镀、烘干、热浸镀和钝化处理；其特征是：所述的脱脂是在温度为80～85℃的脱脂液中处理15～20min；所述的助镀是在温度为85～95℃的饱和Na₃AlF₆水溶液中进行处理；所述的热浸镀是在温度为720℃～780℃的浸镀液中浸镀2～10分钟，所述的浸镀液的重量百分比构成为Si 5～10％、La 1～1.5％、Ce 2～2.5％、Y 0.5～0.8％和余量的Al。

2.根据权利要求1所述的0Cr17Ni14Mo2热浸镀稀土铝合金涂层工艺，其特征是：所述的脱脂液的重量百分比组成为：

3.根据权利要求1或2所述的0Cr17Ni14Mo2热浸镀稀土铝合金涂层工艺，其特征是：所述的浸镀液中的稀土元素La、Ce、Y的总比例为4wt.％。