CN102503560B - 铁铬铝合金表面氧化铝陶瓷层的表面处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁铬铝合金表面氧化铝陶瓷层的表面处理工艺，属于改善合金钢表面性能技术领域。具体步骤是先将铁铬铝合金经热处理制得具有致密表面氧化铝陶瓷层的铁铬铝合金后，再放入疏水性表面改良溶剂中恒温浸泡，最后清洗、干燥制得；所述的疏水性表面改良溶剂由改性试剂和溶剂混合均匀制成，改性试剂质量占疏水性表面改良溶剂总质量的10～20％；所述的改性试剂为苹果酸、柠檬酸、十六烷基三甲氧基硅烷或烷基氯硅烷中的一种或一种以上；所述的溶剂为无水乙醇、异丙醇或乙酸乙酯中的一种或一种以上。本发明使铁铬铝合金表面具有疏水性能，提高了合金的绝缘性能，增加了合金的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁铬铝合金表面氧化铝陶瓷层的表面处理工艺，属于改善合金钢表面性能技术领域。
背景技术
铁铬铝合金材料是铁素体的合金，合金制备后，经过特殊热处理在表面能生成一层致密的富含氧化铝的陶瓷层，由于陶瓷膜具有粘着性能好，电阻率高和抗氧化能力强的特点，因而具有很高的绝缘性能。与传统的绝缘材料如陶瓷和酚醛电木相比，铁铬铝合金具有易加工和抗机械冲击的优点，因此，铁铬铝合金已成为陶瓷型和电木型绝缘体的一个有力地替代材料。近年来铁铬铝合金在汽车尾气净化器的金属载体，耐高温化学腐蚀管道以及电阻焊接用绝缘定位零件等用途方面，开始被广泛关注和使用。
但是由于在铁铬铝合金表面生成的富含氧化铝的陶瓷层在物理性质上来说具有较强的亲水性，这就导致了合金如果在接触水分或者在潮湿环境下使用和存放，水会吸附到亲水陶瓷膜表面而导致表面膜污染，表面绝缘性能降低，从而影响陶瓷膜的绝缘性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种铁铬铝合金表面氧化铝陶瓷层的表面处理工艺，将氧化铝陶瓷层表面亲水性能进行改性，使得合金表面具有疏水性能，提高了铁铬铝合金的绝缘性能，增加了铁铬铝合金的使用寿命。
所述的铁铬铝合金表面氧化铝陶瓷层的表面处理工艺，是先将铁铬铝合金经热处理制得具有致密表面氧化铝陶瓷层的铁铬铝合金后，再放入疏水性表面改良溶剂中恒温浸泡，最后清洗、干燥制得；
所述的疏水性表面改良溶剂由改性试剂和溶剂混合均匀制成，改性试剂质量占疏水性表面改良溶剂总质量的10～20％；
所述的改性试剂为苹果酸、柠檬酸、十六烷基三甲氧基硅烷或烷基氯硅烷中的一种或一种以上；
所述的溶剂为无水乙醇、异丙醇或乙酸乙酯中的一种或一种以上。
所述的恒温浸泡温度为25～98℃，恒温浸泡时间为0.5～36小时。
所述的清洗步骤中所用的清洗液为无水乙醇或去离子水中的一种或一种以上，清洗次数为3次。
所述的干燥温度为100～150℃，干燥时间为2～12小时。
所述的铁铬铝合金化学成分质量百分组成为：铬10～30％，铝2～6％，其他元素0～5％，余量为铁，其他元素为钴、镍、铌或钒元素中的一种或者一种以上。
所述的热处理是：在空气中，将铁铬铝合金于900～1300℃下，保温2～8小时，使铁铬铝合金表面氧化。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明对铁铬铝合金表面的氧化铝陶瓷层表面亲水性能进行改性，通过将铁铬铝合金经化学浸泡、清洗和干燥后，氧化铝陶瓷层的表面状态由亲水表面转性成疏水表面，使铁铬铝合金表面具有疏水性能，提高了铁铬铝合金的绝缘性能，增加了铁铬铝合金的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
对比例1
将含3％其他合金元素的Cr25Al5Fe合金在1100度时保温2小时然后随炉冷却，得到具有表面氧化铝陶瓷层的铁铬铝合金，其他元素为钴1％，镍1％和铌1％。
实施例1～11
将含3％其他合金元素的Cr25Al5Fe合金在1100度时保温2小时然后随炉冷却，得到具有表面氧化铝陶瓷层的铁铬铝合金，其他元素为钴1％，镍1％和铌1％。
实施例12
将含1％其他合金元素的Cr30Al3Fe合金在900度时保温8小时然后随炉冷却，得到具有表面氧化铝陶瓷层的铁铬铝合金，其他元素为镍1％。
实施例13
将含5％其他合金元素的Cr15Al4Fe合金在1300度时保温4小时然后随炉冷却，得到具有表面氧化铝陶瓷层的铁铬铝合金，其他元素为钴1.5％、镍1％、铌1.5％和钒1％。
实施例14
将不含其他合金元素的Cr10Al6Fe合金在1200度时保温6小时然后随炉冷却，得到具有表面氧化铝陶瓷层的铁铬铝合金。
将实施例1～14进行处理：将实施例1～14制得的具有表面氧化铝陶瓷层的铁铬铝合金放入疏水性表面改良溶剂中恒温浸泡，最后清洗、干燥制得。实施例1～14的表面改良溶剂及表面处理工艺参数见表1。
表1表面改良溶剂及表面处理工艺参数表
表1中的百分号表示的是质量百分含量。
实施例1～14的溶剂为：
实施例1、6、9为无水乙醇和异丙醇的组合，质量比为1∶1；
实施例2异丙醇与乙酸乙酯的组合，质量比为1∶1；
实施例3、7、10为乙酸乙酯与无水乙醇的组合，质量比为1∶1；
实施例4为无水乙醇和异丙醇的组合，质量比为3∶1；
实施例5、8、11为无水乙醇、异丙醇和乙酸乙酯的组合，质量比为1∶1∶1；
实施例12为无水乙醇；
实施例13为异丙醇；
实施例14为乙酸乙酯。
实施例1～14的改性试剂为：
实施例1、6、9为苹果酸和柠檬酸的组合，质量比为3∶1；
实施例2为十六烷基三甲氧基硅烷；
实施例3、7、10为烷基氯硅烷；
实施例4为苹果酸和十六烷基三甲氧基硅烷的组合，质量例为2∶1；
实施例5、8、11为烷基氯硅烷、苹果酸和柠檬酸的组合，质量例为2∶1∶1；
实施例12、13为苹果酸；
实施例14为柠檬酸。
性能测试：采用绝缘耐压测试仪(500伏特交流)和万用表在相对湿度70％的环境下测试实施例和对比例的表面陶瓷层的绝缘性能，见表2(本表中的数据为5个取样点的平均值)。
表2实施例和对比例性能数据表
| 配方编号 | 表面电阻(兆欧姆) | 绝缘电阻(兆欧姆) |
| 实施例1 | 1500 | 150 |
| 实施例2 | 2000 | 200 |
| 实施例3 | 2000 | 180 |
| 实施例4 | 2000 | 200 |
| 实施例5 | 2000 | 250 |
| 实施例6 | 1700 | 125 |
| 实施例7 | 1500 | 90 |
| 实施例8 | 1400 | 100 |
| 实施例9 | 2000 | 420 |
| 实施例10 | 2000 | 350 |
| 实施例11 | 2000 | 400 |
| 实施例12 | 1550 | 250 |
| 实施例13 | 1600 | 350 |
| 实施例14 | 2000 | 300 |
| 对比例1 | 80 | 5 |
在环境湿度70％条件下，从实施例1～14和对比例1在500伏特交流电压下的绝缘电阻以及表面电阻的测试结果来看，发现实施例1～14的绝缘性能比对比例1有非常显著的改善，说明采用本发明制备的表面陶瓷层在恶性环境下能够使铁铬铝合金的绝缘性能大大提升。
Claims (8)
1.一种铁铬铝合金表面氧化铝陶瓷层的表面处理工艺，其特征在于先将铁铬铝合金经热处理制得具有致密表面氧化铝陶瓷层的铁铬铝合金后，再放入疏水性表面改良溶剂中恒温浸泡，最后清洗、干燥制得；
所述的疏水性表面改良溶剂由改性试剂和溶剂混合均匀制成，改性试剂质量占疏水性表面改良溶剂总质量的10～20%；
所述的改性试剂为苹果酸、柠檬酸、十六烷基三甲氧基硅烷或烷基氯硅烷中的一种或一种以上；
所述的溶剂为无水乙醇、异丙醇或乙酸乙酯中的一种或一种以上；
所述的铁铬铝合金化学成分质量百分组成为：铬10～30%，铝2～6%，其他元素0～5%，余量为铁，其他元素为钴、镍、铌或钒元素中的一种或一种以上。
2.根据权利要求1所述的铁铬铝合金表面氧化铝陶瓷层的表面处理工艺，其特征在于所述的恒温浸泡温度为25～98℃。
3.根据权利要求1所述的铁铬铝合金表面氧化铝陶瓷层的表面处理工艺，其特征在于所述的恒温浸泡时间为0.5～36小时。
4.根据权利要求1所述的铁铬铝合金表面氧化铝陶瓷层的表面处理工艺，其特征在于所述的清洗步骤中所用的清洗液为无水乙醇或去离子水中的一种或一种以上。
5.根据权利要求1所述的铁铬铝合金表面氧化铝陶瓷层的表面处理工艺，其特征在于所述的清洗次数为3次。
6.根据权利要求1所述的铁铬铝合金表面氧化铝陶瓷层的表面处理工艺，其特征在于所述的干燥温度为100～150℃。
7.根据权利要求1所述的铁铬铝合金表面氧化铝陶瓷层的表面处理工艺，其特征在于所述的干燥时间为2～12小时。
8.根据权利要求1所述的铁铬铝合金表面氧化铝陶瓷层的表面处理工艺，其特征在于所述的热处理是：在空气中，将铁铬铝合金于900～1300℃下，保温2～8小时，使铁铬铝合金表面氧化。
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