CN103266291A - 一种热浸镀铝锰系合金层方法 - Google Patents
一种热浸镀铝锰系合金层方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103266291A CN103266291A CN 201310181194 CN201310181194A CN103266291A CN 103266291 A CN103266291 A CN 103266291A CN 201310181194 CN201310181194 CN 201310181194 CN 201310181194 A CN201310181194 A CN 201310181194A CN 103266291 A CN103266291 A CN 103266291A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plating
- aluminum
- alloy layer
- hot dip
- coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
本发明公开了一种热浸镀铝锰系合金层方法,在Q235钢表面分别形成了Al-2%wtMn、Al-9%wtMn、Al-13%wtMn铝锰系合金镀层以及Al-Mn-Mg系合金镀层;纯铝镀层表面呈较粗大的枝晶结构,而铝锰合金镀层则出现了块状的铝锰化合物相,后者主要是由Al、FeAl3、Fe2Al5及MnAl6相组成;HAD改性层包括两部分:最外层是铝锰化合物层,其下是厚齿状的铁铝化合物过渡层。锰镁元素的添加显著提高了热浸镀铝层的表面硬度。Al-9%Mn和Al-4%Mn-4%Mg合金镀层硬度分别为26.7HBS和34.6HBS,与纯铝镀层15.3HBS相比,硬度值分别提高了75%和126%。在一定范围内锰、镁的复合添加强化效果要优于单一元素添加。
Description
技术领域
本发明属于Q235钢表面改性和表面强化技术领域,涉及一种热浸镀铝锰系合金层方法。
背景技术
现有技术中,往往采用纯铝镀层,其硬度较低一般为15.3HBS,随着冲蚀磨损和动载磨粒磨损时间的延长,纯铝镀层的磨损失重量也比较高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术所存在的上述不足,提供一种热浸镀(HAD)铝锰系合金层方法,HAD铝锰系合金层具有优良的抗冲蚀磨损和磨粒磨损性能。其技术方案为:
一种热浸镀铝锰系合金层方法,其步骤为:待镀件经过除油、水洗、除锈、水洗、助镀、水洗、吹干及预热、热浸镀铝,
所述除油步骤,采用的除油剂的成分为20%NaOH、5%Na2SO4和10%Na2CO3混合水溶液,加热80-100℃浸泡20min;
所述除锈步骤采用硫酸或盐酸水溶液,所述硫酸溶液浓度为20%,温度40~60℃,时间10~20min;所述盐酸溶液浓度为33%,温度10~30℃,时间5~30min,酸洗后用流动水冲洗1~2min,晾干后才允许进入下一工序,采用的除锈剂为常温33%工业盐酸,浸泡30min然后冲洗;
所述助镀步骤将经过前述预处理后的镀件置于助镀剂中进行助镀处理,在熔剂法钢材热浸镀铝中,采用的助镀剂:10%的ZnCl2水溶液加热80-100℃浸泡10-20min助镀;
铝液表面覆盖剂:用于热浸镀铝熔铝时,覆盖剂一般由碱金属及碱土金属的氯化物及氟化物组成,主要成分是KCl,NaCl,Na3AlF6等。氯盐对固态氧化铝夹杂物和氧化膜有很强的浸润能力,在熔体温度下密度远小于铝液,能很好的铺展在铝液表面,破碎和吸附熔体表面的氧化膜。且氯化物表面张力小,润湿性好。本试验所选择的覆盖剂:80%KCl+10%NaCl+10%Na3AlF6。
除气剂:用于热浸镀铝精炼时,采用MnCl2,加入量为3%。
所述热浸镀铝步骤采用可控温式井式炉进行热浸镀铝锰合金实验,将工业铝锭放入石墨坩埚在井式坩埚炉中加热,待温度升高至780~850℃铝溶解成熔融铝时,再向其中缓慢加入Mn颗粒,并用碳棒不停的搅拌5~10min,然后精炼除渣,最后将已经预处理的试样浸入铝液中,15min后取出。
本发明所述铝锰合金镀层的组成成分:所制备的Al-Mn系镀层分别为Al-2%Mn、Al-9%Mn、Al-13%Mn(wt%)合金镀层,Al-Mn-Mg系镀层分别为Al-2%Mn-4%Mg、Al-2%Mn-2%Mg、Al-4%Mn-4%Mg、Al-4%Mn-3%Mg合金镀层。
本发明的有益效果:
本发明所述方法在Q235钢表面分别形成了Al-2%wtMn、Al-9%wtMn、Al-13%wtMn铝锰系合金镀层以及Al-Mn-Mg系合金镀层;纯铝镀层表面呈较粗大的枝晶结构,而铝锰合金镀层则出现了块状的铝锰化合物相,后者主要是由Al、FeAl3、Fe2Al5及MnAl6相组成;HAD改性层包括两部分:最外层是铝锰化合物层,其下是厚齿状的铁铝化合物过渡层。
锰镁元素的添加显著提高了热浸镀铝层的表面硬度。Al-9%Mn和Al-4%Mn-4%Mg合金镀层硬度分别为26.7HBS和34.6HBS,与纯铝镀层15.3HBS相比,硬度值分别提高了75%和126%。在一定范围内锰、镁的复合添加强化效果要优于单一元素添加。在3.5m/s和7.0m/s两种冲蚀速度下,铝锰合金镀层的冲蚀磨损失重量均比纯铝镀层小,而且随冲蚀时间延长,铝锰合金镀层的冲蚀磨损失重量的增长速度也明显弱于纯铝镀层,尤其是在高含锰量的情况下。随着动载磨粒磨损时间的延长,铝锰合金镀层的磨损失重量显著降低,低于未处理的Q235钢和纯铝镀层的相应值,而且其降低幅度随着镀层中锰含量的增加愈趋明显。当磨损100h后,Al-13%Mn合金镀层的磨损失重量约为未处理Q235钢的45%,纯铝镀层的35%。因此,HAD铝锰合金镀层具有优良的抗冲蚀磨损和磨粒磨损性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的方法作进一步详细地说明。
一种热浸镀铝锰系合金层方法,其步骤为:待镀件经过除油、水洗、除锈、水洗、助镀、水洗、吹干及预热、热浸镀铝,
所述除油步骤,采用低温加热或碱液或有机溶剂清洗除油,通常采用化学方法除油,如果工件油污太多,可先用汽油除油处理。由于除油工件表面呈碱性,所以要用水冲洗干净。采用的除油剂的成分为20%NaOH、5%Na2SO4和10%Na2CO3混合水溶液,加热80-100℃浸泡20min;
所述除锈步骤采用硫酸或盐酸水溶液,所述硫酸溶液浓度为20%,温度40~60℃,时间10~20min;所述盐酸溶液浓度为33%,温度10~30℃,时间5~30min,若表面锈蚀严重,可适当延长酸洗时间。酸洗后用流动水冲洗1~2min,并要经常更换水洗槽。酸洗后零件表面应无残余锈斑和暗块等痕迹,具有均匀的深灰色。晾干后才允许进入下一工序,采用的除锈剂为常温33%工业盐酸,浸泡30min然后冲洗;
所述助镀步骤将经过前述预处理后的镀件置于助镀剂中进行助镀处理,在熔剂法钢材热浸镀铝中,水溶液助镀是继除油、除锈之后的关键一步,它的作用是保护洁净的金属基体在浸入铝液之前免受高温下空气的氧化,改善铁基体与铝液之间的界面浸润性,同时活化铁基体表面。采用的助镀剂:10%的ZnCl2水溶液加热80-100℃浸泡10-20min助镀;通过助镀处理后,在镀件表面形成完整且无孔隙的保护膜,有效防止了预处理的镀件被氧化。
铝液表面覆盖剂:用于热浸镀铝熔铝时,覆盖剂一般由碱金属及碱土金属的氯化物及氟化物组成,主要成分是KCl,NaCl,Na3AlF6等。氯盐对固态氧化铝夹杂物和氧化膜有很强的浸润能力,在熔体温度下密度远小于铝液,能很好的铺展在铝液表面,破碎和吸附熔体表面的氧化膜。且氯化物表面张力小,润湿性好。本试验所选择的覆盖剂:80%KCl+10%NaCl+10%Na3AlF6。
除气剂:用于热浸镀铝精炼时,采用MnCl2,加入量为3%。
所述热浸镀铝步骤采用可控温式井式炉进行热浸镀铝锰合金实验,将工业铝锭放入石墨坩埚在井式坩埚炉中加热,待温度升高至780~850℃铝溶解成熔融铝时,再向其中缓慢加入Mn颗粒,并用碳棒不停的搅拌5~10min,然后精炼除渣,最后将已经预处理的试样浸入铝液中,15min后取出。
本发明所述铝锰合金镀层的组成成分:所制备的Al-Mn系镀层分别为Al-2%Mn、Al-9%Mn、Al-13%Mn(wt%)合金镀层,Al-Mn-Mg系镀层分别为Al-2%Mn-4%Mg、Al-2%Mn-2%Mg、Al-4%Mn-4%Mg、Al-4%Mn-3%Mg合金镀层。
采用热浸镀铝技术在Q235钢表面制备铝锰系合金层的步骤如下:
实施例1
(1)镀件预处理。清洁镀件表面,清除表面油污和氧化层以及杂质。先用砂纸打磨,然后将镀件置入浓度为20%NaOH、浓度为5%Na2SO4和浓度为10%Na2CO3混合水溶液中,温度为100℃,时间为20min,除去镀件表面的油污,再用水洗去镀件表面残余的碱。随后将镀件置入盐酸(33%)水溶液中,浸泡30min然后冲洗,除去镀件表面的铁锈,用水洗去镀件表面残留的盐酸;
(2)助镀处理。将经过前述预处理后的镀件置入10%的ZnCl2助镀剂水溶液中,助镀温度为100℃,时间为10min。然后将经过助镀处理的镀件干燥;
(3)熔融铝锭。在井式炉中熔炼铝锭和表面覆盖剂的混合液。加热至850℃,使铝锭充分熔化,具有一定流动性。所采用的表面覆盖剂组成为80%KCl+10%NaCl+10%Na3AlF6。向铝液中缓慢加入4%的Mn颗粒,并用碳棒不停的搅拌5~10min。随后加入3%的MnCl2精炼除气。
(4)热浸镀处理。将经过前处理和助镀后的镀件缓慢浸入Al-Mn熔体中进行浸镀,浸镀时间为15min。随后以一定的提拉速度将镀件从铝熔体中取出,放置空气中自然冷却,使镀层充分凝固。所得到的热浸镀Al-2%Mn合金镀层表面平整,镀层致密均匀,呈银灰色,无漏镀缺陷,附着力好。
实施例2
本实验方式与具体实施例一不同的是步骤三——熔融铝锭过程中,向铝液中缓慢加入18%的Mn颗粒,其他步骤及参数与具体实施方式一相同,从而得到热浸镀Al-9%Mn合金镀层。
实施例3
本实验方式与具体实施例一不同的是步骤三——熔融铝锭过程中,向铝液中缓慢加入26%的Mn颗粒,其他步骤及参数与具体实施方式一相同,从而得到热浸镀Al-13%Mn合金镀层。
实施例4
本实验方式与具体实施例一不同的是步骤一——镀件预处理过程中,试样先经碱洗清除表面油污后,再将镀件置入盐酸(33%)水溶液中,温度30℃,浸泡5min然后冲洗,除去镀件表面的铁锈,用水洗去镀件表面残留的盐酸;其他步骤及参数与具体实施方式一相同,从而得到热浸镀Al-2%Mn合金镀层。
实施例5
本实验方式与具体实施例二不同的是步骤一——镀件预处理过程中,试样先经碱洗清除表面油污后,再将镀件置入盐酸(33%)水溶液中,温度20℃,浸泡20min然后冲洗,除去镀件表面的铁锈,用水洗去镀件表面残留的盐酸;其他步骤及参数与具体实施方式二相同,从而得到热浸镀Al-9%Mn合金镀层。
实施例6
(1)镀件预处理。先用砂纸打磨,然后将镀件置入20%NaOH、5%Na2SO4和10%Na2CO3混合水溶液中,温度为100℃,时间为20min,除去镀件表面的油污,再用水洗去镀件表面残余的碱。随后将镀件置入硫酸(20%)水溶液中,浸泡20min然后冲洗,除去镀件表面的铁锈和残留的硫酸。
(2)助镀处理。将经过前述预处理后的镀件置入10%的ZnCl2助镀剂水溶液中,助镀温度为80℃,时间为10min。然后将经过助镀处理的镀件干燥;
(3)熔融铝锭。在井式炉中熔炼铝锭和表面覆盖剂的混合液。加热至850℃,使铝锭充分熔化,具有一定流动性。所采用的表面覆盖剂组成为80%KCl+10%NaCl+10%Na3AlF6。向铝液中缓慢加入4%的Mn颗粒,并用碳棒不停的搅拌10min。然后缓慢加入8%Mg颗粒,搅拌5min。随后加入3%的MnCl2精炼除气。
(4)热浸镀处理。将经过前处理和助镀后的镀件缓慢浸入Al-Mn-Mg熔体中进行浸镀,浸镀10min。随后以一定的提拉速度将镀件从铝熔体中取出,放置空气中自然冷却,使镀层充分凝固。所得到的热浸镀Al-2%Mn-4%Mg合金镀层表面平整,镀层致密均匀,呈银白色,无漏镀缺陷,附着力好。
实施例7
本实验方式与具体实施例6不同的是步骤(3)——熔融铝锭过程中,先向铝液中缓慢加入4%Mn颗粒,搅拌10min后再缓慢加入4%Mg颗粒继续搅拌5min,其他步骤及参数与具体实施方式六相同,从而得到热浸镀Al-2%Mn-2%Mg合金镀层。
实施例8
本实验方式与具体实施例6不同的是步骤(3)——熔融铝锭过程中,先向铝液中缓慢加入8%Mn颗粒,搅拌10min后再缓慢加入8%Mg颗粒继续搅拌5min,其他步骤及参数与具体实施方式六相同,从而得到热浸镀Al-4%Mn-4%Mg合金镀层。
实施例9
本实验方式与具体实施例6不同的是步骤(1)——镀件预处理过程中,试样先经碱洗清除表面油污后,随后将镀件置入硫酸(20%)水溶液中,温度60℃,浸泡10min然后冲洗,除去镀件表面的铁锈和残留的硫酸。其他步骤及参数与具体实施方式六相同,从而得到热浸镀Al-2%Mn-4%Mg合金镀层。
实施例10
本实验方式与具体实施例8不同的是步骤(3)——熔融铝锭过程中,将铝锭加热至800℃,使铝锭充分熔化,具有一定流动性。先向铝液中缓慢加入8%Mn颗粒,搅拌10min后再缓慢加入8%Mg颗粒继续搅拌5min,其他步骤及参数与具体实施方式8相同,从而得到热浸镀Al-4%Mn-4%Mg合金镀层。
以上所述,仅为本发明最佳实施方式,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可显而易见地得到技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种热浸镀铝锰系合金层方法,其步骤为:待镀件经过除油、水洗、除锈、水洗、助镀、水洗、吹干及预热、热浸镀铝,其特征在于,
所述除油步骤,采用的除油剂的成分为20%NaOH、5%Na2SO4、10%Na2CO3混合水溶液,加热80-100℃浸泡20min;
所述除锈步骤采用硫酸或盐酸水溶液,所述硫酸溶液浓度为20%,温度40~60℃,时间10~20min;所述盐酸溶液浓度为33%,温度10~30℃,时间5~30min,酸洗后用流动水冲洗1~2min,晾干后才允许进入下一工序,采用的除锈剂为常温33%工业盐酸,浸泡30min然后冲洗;
所述助镀步骤将经过前述预处理后的镀件置于助镀剂中进行助镀处理,在熔剂法钢材热浸镀铝中,采用的助镀剂:10%的ZnCl2水溶液加热80-100℃浸泡10-20min助镀;
热浸镀铝熔铝时采用铝液表面覆盖剂:80%KCl+10%NaCl+10%Na3AlF6;
热浸镀铝精炼时采用除气剂MnCl2,加入量为3%;
所述热浸镀铝步骤采用可控温式井式炉进行热浸镀铝锰合金实验,将工业铝锭放入石墨坩埚在井式坩埚炉中加热,待温度升高至780-850℃铝溶解成熔融铝时,再向其中缓慢加入Mn颗粒,并用碳棒不停的搅拌5~10min,然后精炼除渣,最后将已经预处理的试样浸入铝液中,10-15min后取出。
2.根据权利要求1所述的热浸镀铝锰系合金层方法,其特征在于,铝锰合金镀层的组成成分:所制备的Al-Mn系镀层分别为Al-2%Mn、Al-9%Mn、Al-13%Mn(wt%)合金镀层,Al-Mn-Mg系镀层分别为Al-2%Mn-4%Mg、Al-2%Mn-2%Mg、Al-4%Mn-4%Mg、Al-4%Mn-3%Mg合金镀层。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310181194.5A CN103266291B (zh) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | 一种热浸镀铝锰系合金层方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310181194.5A CN103266291B (zh) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | 一种热浸镀铝锰系合金层方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103266291A true CN103266291A (zh) | 2013-08-28 |
CN103266291B CN103266291B (zh) | 2016-04-13 |
Family
ID=49009952
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310181194.5A Expired - Fee Related CN103266291B (zh) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | 一种热浸镀铝锰系合金层方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103266291B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103474124A (zh) * | 2013-09-18 | 2013-12-25 | 江苏江捷电力器材有限公司 | 一种母线槽的母线及其生产方法 |
CN103526212A (zh) * | 2013-10-11 | 2014-01-22 | 昆明理工大学 | 一种电解铝预焙阳极钢爪涂层的制备方法 |
CN110208124A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-09-06 | 新疆大学 | 基于磨粒磨损机理的机械磨损系统的开发方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1392283A (zh) * | 2002-07-09 | 2003-01-22 | 华中科技大学 | 钝化法热浸镀铝及铝合金工艺 |
PL2090425T3 (pl) * | 2008-01-18 | 2014-03-31 | Hydro Aluminium Rolled Prod | Tworzywo kompozytowe z warstwą antykorozyjną i sposób jego wytwarzania |
CN101781785A (zh) * | 2009-01-14 | 2010-07-21 | 中国科学院金属研究所 | 镁合金表面电镀高耐蚀铝锰合金的方法 |
CN101974728B (zh) * | 2010-11-10 | 2011-12-28 | 武汉苏泊尔炊具有限公司 | 一种铁锅渗铝工艺 |
CN102145439A (zh) * | 2011-04-29 | 2011-08-10 | 重庆理工大学 | 钢与铝合金异质电阻钎焊方法 |
-
2013
- 2013-05-15 CN CN201310181194.5A patent/CN103266291B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103474124A (zh) * | 2013-09-18 | 2013-12-25 | 江苏江捷电力器材有限公司 | 一种母线槽的母线及其生产方法 |
CN103474124B (zh) * | 2013-09-18 | 2016-03-16 | 江苏华江电气科技有限公司 | 一种母线槽的母线及其生产方法 |
CN103526212A (zh) * | 2013-10-11 | 2014-01-22 | 昆明理工大学 | 一种电解铝预焙阳极钢爪涂层的制备方法 |
CN110208124A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-09-06 | 新疆大学 | 基于磨粒磨损机理的机械磨损系统的开发方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103266291B (zh) | 2016-04-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101665895B (zh) | 一种钢材复合热浸镀方法 | |
CN104593793B (zh) | 一种铝和铝合金表面预处理中和液 | |
CN102534306A (zh) | 一种锌铝镁稀土多元合金材料及其制备方法 | |
CN105586557B (zh) | 一种箍筋表面热浸镀锡合金工艺 | |
JP5130226B2 (ja) | 亜鉛または亜鉛合金表面を有する加工部品を不動態化するための水性反応溶液及び方法 | |
CN102560310B (zh) | 热浸镀Zn-Al-Si-Mg合金镀层及其热浸镀方法 | |
CN1243121C (zh) | 钢铁热浸镀铝锌合金工艺 | |
CN103266291B (zh) | 一种热浸镀铝锰系合金层方法 | |
CN109023197B (zh) | 一种环保的锌铝镁合金镀层钢板的制备方法 | |
CN107142435A (zh) | 电力铁附件热镀锌工艺 | |
CN107365954A (zh) | 一种热浸镀铝用助镀剂及钢结构件的热浸镀铝工艺 | |
CN105970138A (zh) | 输电线路杆塔长效防腐的方法 | |
CN101338378A (zh) | 废弃镁合金零件重熔铸造获得镁合金锭的工艺 | |
CN107268003A (zh) | 洗白除灰剂及压铸锌合金前处理方法 | |
CN113564507A (zh) | 一种热镀锌低温镀液及其制法和应用 | |
CN104451634B (zh) | 铝及铝合金钝化液、制备方法及其使用方法 | |
CN101392360A (zh) | 重型汽车排气管热浸渗铝的工艺方法 | |
CN101665929A (zh) | 高耐蚀性化学镀镍磷合金镀液及其化学镀方法 | |
CN108277448B (zh) | 一种热浸共渗铝合金的方法 | |
CN102433573B (zh) | 一种钛-铅复合阳极及其制备方法 | |
CN104195489B (zh) | 热浸镀Al‑Ni合金渗层及其热浸镀方法 | |
CN102071430A (zh) | 一种新型热镀锌预处理液的制备方法 | |
CN104561873A (zh) | 一种基于表面预处理碳钢热浸铝工艺 | |
CN108251844B (zh) | 一种镁合金压铸件光亮处理液 | |
CN100562593C (zh) | 一种用于轴承合金浇铸时的过渡合金层及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160413 Termination date: 20170515 |