CN105951037A - 一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法 - Google Patents

一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法，包括以下步骤：称量共渗剂原料：锌粉、铝粉、氧化铝粉、镍粉、稀土金属氧化物粉末、催化剂；将称量的粉末混合均匀后加热至150～200℃，保温30分钟～50分钟后冷却至室温然后与催化剂混合均匀后制得共渗剂；将表面光滑洁净的桥梁预埋件板材层叠成高度与宽度相接近的堆垛，且相邻的桥梁预埋件板材之间铺设一层共渗剂，然后打包成捆放入共渗炉中，并入共渗剂加热至400～500℃，在0.10～0.20兆帕的压力下共渗透处理2～3小时。本发明能高效地利用共渗炉的空间，锌铝镍合金共渗防护层厚度均匀、金相组织致密，对于高温盐雾气体具有优异的抗蚀能力，且不存在氢脆现象。

Description

一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法
技术领域
本发明涉及一种多元合金共渗金属防腐技术领域，特别是一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法。
背景技术
每年世界钢材腐蚀损失占钢材总产量的10%以上，工业发达国家腐蚀造成的经济损失占国民经济总产值的2%～4%以上；研究开发先进的防腐蚀技术，以减少腐蚀造成的经济损失、延长钢铁及其他金属材料和设备的使用寿命，对促进先进技术、尖端科学和国防工业的发展、以及国民经济和社会环境的可持续协调发展具有极为重要的意义。钢筋混凝土结构的桥梁其预埋件，由于长期面对冰冻破坏、化学腐蚀、钢筋锈蚀和碱骨料反应等各种引起腐蚀的因素，较容易发生腐蚀进而破坏桥梁的混凝土结构；特别是由于湿度、温度和二氧化碳的作用，会引起混凝土的碳化，再加上氧气、二氧化硫和氯气等腐蚀性介质的作用会进一步加剧桥梁预埋件的锈蚀和混凝土结构的破坏。电镀锌、电镀镉、热浸锌、热喷锌、磷化、达克罗等传统防腐工艺，不仅防腐涂层单薄、致密性和防渗透性能差，而且传统防腐工艺所伴生的废水、废气、废渣严重污染环境。
多元合金共渗是新型的金属防腐技术，其主要通过在真空条件下进行复杂的物理化学反应，进而在金属表面形成一个厚度均匀的、表面硬度高的防腐蚀保护层；现有技术中的多元合金共渗工艺所使用的渗剂主要由锌粉、铝及其化合物、少量稀土金属化合物和少量催化剂构成；当上述合金高温渗入钢铁表层后，多元金属间互相反应及其与基体金属的冶金相结合，形成多种合金共渗层，使得金属表面硬度、耐磨性、耐蚀性等性能均获得大幅度提高。如中国专利文献CN 102127737 A所公开的一种多元合金共渗剂，其主要包括12.50%～27.50%的锌粉，4.80%～6.80%的铝粉，56.8～76.6%的氧化铝粉，6.00%～8.50%的氢氧化镧粉。上述多元合金共渗剂处理金属表面所形成的多元合金共渗防腐保护层主要存在的不足在于：多元合金共渗防腐保护层的耐温性较差，对于高温盐雾气体的抗蚀能力不足。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法，包括以下步骤：
步骤一、称量以下质量份数的共渗剂原料：锌粉100份，铝粉10～20份，氧化铝粉80～100份，镍粉10～30份，稀土金属氧化物粉末2～10份，催化剂0.1～2.0份，上述原料的粒径均为300目；
步骤二、将步骤一中称量的锌粉、铝粉、氧化铝粉、镍粉和稀土金属氧化物粉末混合均匀后加热至150～200℃，保温30分钟～50分钟后冷却至室温然后与催化剂混合均匀后制得共渗剂；
步骤三、将表面光滑洁净的桥梁预埋件板材层叠成高度与宽度相接近的堆垛，且相邻的桥梁预埋件板材之间铺设一层步骤二制备获得的共渗剂，然后通过两端设置有螺纹的U形杆将层叠成堆垛的桥梁预埋件板材打包成捆；
步骤四、将步骤三打包成捆的桥梁预埋件板材放入共渗炉中，并向共渗炉中加入步骤二制备获得的共渗剂，然后通过共渗炉加热至400～500℃，在0.10～0.20兆帕的压力下共渗透处理2～3小时，制备获得锌铝镍合金共渗防护层。
作为上述技术方案的具体优选，步骤一中所述稀土金属氧化物粉末为三氧化二铈粉，且三氧化二铈粉的质量份数为2～5份。
作为上述技术方案的具体优选，步骤一中所述催化剂为氯化铵，且氯化铵的质量份数为0.5～0.8份。
作为上述技术方案的具体优选，步骤一中称量的共渗剂原料包括以下质量份数的组分：锌粉100份，铝粉15份，氧化铝粉85份，镍粉20份，三氧化二铈粉3份，氯化铵0.6份。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
本发明所提供的一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法，采用锌铝镍合金共渗工艺，处理金属表面所形成的多元合金共渗防腐保护层具有厚度均匀、金相组织致密的优点，厚度在10微米～100微米之间可任意控制，是一层牢固的防腐屏障，与相同厚度的渗锌铝比较，对于高温盐雾气体具有优异的抗蚀能力，且不存在氢脆现象；此外本发明所提供的一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法使桥梁预埋件板材在共渗炉中与共渗剂混合充分，且能够高效地利用共渗炉的空间。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来进一步详细说明本发明的技术内容。
具体实施例1
本实施例所提供的一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法，包括以下步骤：
步骤一、称量以下质量份数的共渗剂原料：锌粉100份、铝粉15份、氧化铝粉85份、镍粉20份、三氧化二铈粉3份、氯化铵0.6份，上述原料的粒径均为300目；
步骤二、将步骤一中称量的锌粉、铝粉、氧化铝粉、镍粉和稀土金属氧化物粉末混合均匀后加热至150～200℃，保温30分钟～50分钟后冷却至室温然后与催化剂混合均匀后制得共渗剂；
步骤三、将表面光滑洁净的桥梁预埋件板材层叠成高度与宽度相接近的堆垛，且相邻的桥梁预埋件板材之间铺设一层步骤二制备获得的共渗剂，然后通过两端设置有螺纹的U形杆将层叠成堆垛的桥梁预埋件板材打包成捆；
步骤四、将步骤三打包成捆的桥梁预埋件板材放入共渗炉中，并向共渗炉中加入步骤二制备获得的共渗剂，然后通过共渗炉加热至400～500℃，在0.10～0.20兆帕的压力下共渗透处理2～3小时，制备获得锌铝镍合金共渗防护层。
具体实施例2
本实施例所提供的一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法，具体步骤与具体实施例1相同，与具体实施例1不同的是，在步骤一中称量的共渗剂原料包括以下质量份数的组分：
锌粉100份
铝粉10份
氧化铝粉100份
镍粉30份
三氧化二铈粉5份
氯化铵0.5份。
具体实施例3
本实施例所提供的一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法，具体步骤与具体实施例1相同，与具体实施例1不同的是，在步骤一中称量的共渗剂原料包括以下质量份数的组分：
锌粉100份
铝粉20份
氧化铝粉80份
镍粉10份
三氧化二铈粉2份
氯化铵0.8份。
具体实施例4
本实施例所提供的一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法，具体步骤与具体实施例1相同，与具体实施例1不同的是，在步骤一中称量的共渗剂原料包括以下质量份数的组分：
锌粉100份
铝粉20份
氧化铝粉90份
镍粉15份
三氧化二镧粉10份
碳酰二胺0.1份。
具体实施例5
本实施例所提供的一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法，具体步骤与具体实施例1相同，与具体实施例1不同的是，在步骤一中称量的共渗剂原料包括以下质量份数的组分：
锌粉100份
铝粉18份
氧化铝粉9份
镍粉25份
三氧化二镧粉8份
氯化铵2.0份。
具体实施例1至5制得的桥梁预埋件板材锌铝镍合金共渗防护层均不存在氢脆现象。
在盐雾箱中进行高温（60～70℃）中性盐雾腐蚀试验，结果为：具体实施例1在100小时内未出现锈斑；具体实施例2至具体实施例5在50小时内未出现锈斑。
具体实施例1至5制得的桥梁预埋件板材锌铝镍合金共渗防护层表面维氏硬度值为：具体实施例1至具体实施例3为200HV以上，具体实施例4和具体实施例5为150HV～200HV。
以上对本发明的较佳实施进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、称量以下质量份数的共渗剂原料：锌粉100份，铝粉10～20份，氧化铝粉80～100份，镍粉10～30份，稀土金属氧化物粉末2～10份，催化剂0.1～2.0份，上述原料的粒径均为300目；
步骤二、将步骤一中称量的锌粉、铝粉、氧化铝粉、镍粉和稀土金属氧化物粉末混合均匀后加热至150～200℃，保温30分钟～50分钟后冷却至室温然后与催化剂混合均匀后制得共渗剂；
步骤三、将表面光滑洁净的桥梁预埋件板材层叠成高度与宽度相接近的堆垛，且相邻的桥梁预埋件板材之间铺设一层步骤二制备获得的共渗剂，然后通过两端设置有螺纹的U形杆将层叠成堆垛的桥梁预埋件板材打包成捆；
步骤四、将步骤三打包成捆的桥梁预埋件板材放入共渗炉中，并向共渗炉中加入步骤二制备获得的共渗剂，然后通过共渗炉加热至400～500℃，在0.10～0.20兆帕的压力下共渗透处理2～3小时，制备获得锌铝镍合金共渗防护层。
2.根据权利要求1所述的一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法，其特征在于：步骤一中所述稀土金属氧化物粉末为三氧化二铈粉，且三氧化二铈粉的质量份数为2～5份。
3.根据权利要求2所述的一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法，其特征在于：步骤一中所述催化剂为氯化铵，且氯化铵的质量份数为0.5～0.8份。
4.根据权利要求3所述的一种锌铝镍合金共渗防护层制备方法，其特征在于：步骤一中称量的共渗剂原料包括以下质量份数的组分：锌粉100份，铝粉15份，氧化铝粉85份，镍粉20份，三氧化二铈粉3份，氯化铵0.6份。
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