CN105887002A - 一种大幅提升铁路构件抗腐蚀能并提升强度的渗锌工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大幅提升铁路构件抗腐蚀能并提升强度的渗锌工艺，工艺流程是：中性清洗剂脱脂→抛丸机进行表面氧化层处理→多元合金共渗炉共渗→冷却→抛丸→钝化→成品，具有污染小，渗层均匀、连续性好，扩散冶金结合，结合强度很高等特点，节省大量企业成本，适合推广。

Description

一种大幅提升铁路构件抗腐蚀能并提升强度的渗锌工艺

一.技术领域

本发明涉及路桥构件生产制造领域，尤其涉及一种铁路构件的渗锌工艺，具体说是一种大幅提升铁路构件抗腐蚀能并提升强度的渗锌工艺。

二.背景技术

众所周知，铁路轨道设备、螺栓、道钉、轨道扣件和接触网金具等安装在露天环境，风吹日晒雨淋，严寒、高温、雨水、风沙、严重空气污染、特别是酸雨地区工作条件恶劣，现有的防腐蚀工艺、方法不能满足产品的要求。尤其我国高速铁路快速发展的今天，对轨道设备防腐性能提出了更高的要求。钢筋混凝土结构的桥梁同样存在腐蚀问题。其原因主要有冰冻破坏、化学腐蚀、钢筋锈蚀和碱骨料反应等，特别是由于湿度、温度和CO2的作用，会引起混凝土的碳化，在加上O2、SO2、C12等腐蚀性介质的作用会导致钢筋锈蚀，进而破坏混凝土结构。针对铁道设备现有的防腐措施主要有涂油漆、涂装达克罗、氮化、热镀锌和单纯渗锌。这些方法中涂油漆的耐蚀效果差，涂层结合不好，易剥落；达克罗的耐蚀效果好，但涂层薄而软，不耐磨，易剥落；氮化硬度高耐磨，结合好，但耐蚀性能不够；热镀锌可以获得厚镀层，但表面质量不高，易结瘤，尤其是螺纹间沟槽易被填平而不能使用。同行四热镀锌污染严重，温度高能耗大，弹条等一些零件不宜使用；热渗纯锌层耐蚀达不到标准，因此，提供一种处理工艺简单，且在生产过程中不用化工原料，不污染环境、不损害操作者身心健康，而且使用多元合金种类少，节省能源的渗锌合金的制备工艺，已经是一个急需要解决的问题。

传统的涂层保护方法有：镀锌、达克罗和涂漆等，其中涂漆层不耐石子冲击，其它方法的各项指标见下表：

三.发明内容

本发明的目的在于一种大幅提升铁路构件抗腐蚀能并提升强度的渗锌工艺，具有污染小，渗层均匀、连续性好，扩散冶金结合，结合强度很高等特点，节省大量企业成本，适合推广。

为实现上述目的，本发明的一种大幅提升铁路构件抗腐蚀能并提升强度的渗锌工艺，工艺流程是：中性清洗剂脱脂→抛丸机进行表面氧化层处理→多元合金共渗炉共渗→冷却→抛丸→钝化→成品。

达克罗涂覆工艺是以锌片、铬酸及添加水剂配成混合性溶液，涂在金属表面，经280～300℃的烧结从而形成保护层，其最大的特点是抗盐水腐蚀，但附着力、机械强度、抗剪、耐磨、硬度性能一般。

封闭层是一种重防腐的复合涂层，是将专用封闭剂浸涂、喷涂、刷涂到工件表面，经180～200℃烧结的保护层。其最大特点是既具有一定的防腐性，又具有一定的表面硬度。

封闭层的工艺流程是：中性清洗剂脱脂→抛丸机进行表面清洗氧化层处理→浸渍或喷涂封闭剂→经200℃左右的温度进行固化→冷却→成品。

本发明的优点在于：

根据上述内容可知，污染小，渗层均匀、连续性好，扩散冶金结合，结合强度很高等特点，节省大量企业成本，适合推广。

四.具体实施方式

具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

实施例1

多元合金共渗是将工件置于含至少两种欲渗元素的渗剂中，经过一次加热扩散过程，使多种元素渗入工件表面的化学热处理过程，多元合金共渗工艺使所渗金属元素与基体金属发生反应而形成化合物相，使渗层与基体结合牢固，其结合强度是电镀、热镀锌工艺难以比拟的。渗层具有不同于基体金属的成分和组织，从而使工件表面获得特殊的性能，如抗高温、耐腐蚀、耐磨损等性能。多元合金共渗工艺是目前我国防锈处理积极倡导和日益发展的高新技术，其最大特点是附着力强，耐大气候，其缺点是抗酸碱性一般。

多元合金共渗的工艺流程是：中性清洗剂脱脂→抛丸机进行表面氧化层处理→多元合金共渗炉共渗→冷却→抛丸→钝化→成品。

达克罗是DACROMET的缩写和译音。即片状锌基铬盐防护涂层，是当今世界表面处理高新技术。达克罗涂覆工艺是以锌片、铬酸及添加水剂配成混合性溶液，涂在金属表面，经300℃的烧结从而形成保护层，其最大的特点是抗盐水腐蚀，但附着力、机械强度、抗剪、耐磨、硬度性能一般。

达克罗的工艺流程是：中性清洗剂脱脂→抛丸机进行表面清除氧化层处理→浸渍或喷涂达克罗溶液→经300℃左右的温度进行烧结固化氧化还原→冷却→成品。

封闭层是一种重防腐的复合涂层，是将专用封闭剂浸涂、喷涂、刷涂到工件表面，经200℃烧结的保护层。其最大特点是既具有一定的防腐性，又具有一定的表面硬度。

封闭层的工艺流程是：中性清洗剂脱脂→抛丸机进行表面清洗氧化层处理→浸渍或喷涂封闭剂→经200℃左右的温度进行固化→冷却→成品。

实施例2

工艺流程

渗件分类---抛丸除锈---装炉---工艺参数设置---渗锌(升温、恒温、冷却)---震动分离筛分离---水洗----钝化---水洗――干燥---检验。

(一)、前处理

渗锌前期的机械加工、铸造、锻造、焊接、热处理等工序过程都会在渗锌工件表面残留污染物。如机械加工后会在工件表面残存油污，焊接过程会在工件表面残留焊渣,铸造、锻造、热处理等会在工件表面产生氧化皮，工件在储存过程中表面还会产生锈迹。在渗锌过程中，这些污染物都会阻碍锌原子在钢铁基体表面吸附和向内扩散。渗锌前处理的目的是清除这些污染物，获得洁净的钢铁表面。为保证渗锌质量合格,渗件渗锌前必须经物理或化学法除油除锈处理，以保证表面的清洁及活性。

1、准备

1)检查准备处理的工件外表状况,对含有油污、大量氧化皮、锈蚀严重的工件分类、分别摆架。

2)对含油污的工件采取高温碳化、化学除油方案，对含有大量氧化皮工件采取抛丸工艺除锈。

2、除油处理

渗锌件中有很大一部分为机械零件，机械零件经过机械加工、冲压、拉拔等工艺成型，零件表面会残存润滑剂、切削液、防锈油等油污。这些油污在渗锌温度下会裂解或不完全裂解、形成的积炭或其他碳氢化台物，影响活性锌原子在钢铁表面的吸附和向内扩散。在渗锌过程中这些因素会造成局部漏渗。残存的油污还会降低渗锌剂的活性，消耗活性锌原子。所以，采用机械加工、冲压、拉拔成型的零件，如螺栓、螺母、垫片、弹簧、轴等机械零件，在渗锌之前都应进行除油处理。如果零件渗锌前的最后工序为热处理、锻造、铸造、热轧等热加工工艺，零件可以不经除油处理，因为在高温热加工过程中，油污已被燃烧氧化形成CO、CO2气体挥发。

化学除油方法：

按照除油剂使用说明将除油剂加温后，随将盛有工件筐子投入除油剂池内、浸泡期间上下起吊数次。使除油件充分浸泡、随时观查至油污除净为止，此时工件呈金属本灰色。

高温碳化除油：将工件装夹后放入加热炉内300～400℃保温30min，直至工件表面无油。

3、除锈处理

钢铁零件在铸造、锻造、热轧和热处理过程中会形成氧化皮，在常温的储存中表面产生锈迹，这些钢铁的氧化产物为FeO、Fe2O3和复合物Fe3O4。这些氧化物都将阻碍渗锌，所以应该在渗锌之前将这些氧化物去除。渗锌前处理中常用的方法有化学除锈法(酸洗除锈)，机械除锈法，如抛丸除锈、喷砂除锈。这些除锈方法各有其优缺点，粉末冶金零件应采用抛丸或喷砂除锈。

抛丸除锈参照抛丸机使用说明。

(二)渗锌

1、装炉

1、1渗件装炉。

1、2锌粉、防粘接剂、活性剂装炉。

渗锌炉料的配制和锌粉量的调节：

将锌粉、防粘接剂、活性剂(2袋/吨工件)配制成炉料渗剂，搅拌均匀。

1)锌粉添加量按15kg-45kg/T工件,每吨工件表面积越大,渗层越厚取大数。渗件出炉厚测实际厚度调整到最佳量,首次开炉或防粘结剂全部换新时,多加锌粉3—5kg,炉堂越大取大数。

2)防粘接剂加量以占装料筒体有效容积30％-40％为原则。

3)封炉门,将炉门各紧固螺栓拧紧。

4)开启转动电机，试转2～3周，观察是否密封完好，若有漏炉料现象应立即停止转动并重新封炉盖；若密封完好，停止电机转动，合拢加热体，进行下一步操作。

2、加热、保温和冷却

开启炉体转动电机，设置温控仪表的设定温度为470℃～490℃，然后依次开启1区、2区、3区加热按钮。指示温度到达设定温度前，全开放气阀，当指示温度达到设定温度时，关闭放气阀，开始计时保温，保温期间每30分钟开启放气阀放气一次，停止加热前最后30分钟禁止开启放气阀。在设定的保温温度保温时间为120～240分钟。达到保温时间后，关闭所有加热电源。滚筒继续转动，40-60分钟后，将加热体打开10～20cm，再过30-60分钟，将加热体全部打开。滚筒继续转动30-40分钟后，停止滚筒转动，当炉内温度在40～60℃时，打开放气阀门，再打开炉盖，进行出炉工作。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种大幅提升铁路构件抗腐蚀能并提升强度的渗锌工艺，其特征在于：工艺流程是：中性清洗剂脱脂→抛丸机进行表面氧化层处理→多元合金共渗炉共渗→冷却→抛丸→钝化→成品。

达克罗涂覆工艺是以锌片、铬酸及添加水剂配成混合性溶液，涂在金属表面，经280～300℃的烧结从而形成保护层，其最大的特点是抗盐水腐蚀，但附着力、机械强度、抗剪、耐磨、硬度性能一般。

封闭层是一种重防腐的复合涂层，是将专用封闭剂浸涂、喷涂、刷涂到工件表面，经180～200℃烧结的保护层，其最大特点是既具有一定的防腐性，又具有一定的表面硬度。

封闭层的工艺流程是：中性清洗剂脱脂→抛丸机进行表面清洗氧化层处理→浸渍或喷涂封闭剂→经200℃左右的温度进行固化→冷却→成品。