CN109402553A - 一种钢铁制件低温下多元合金扩散防腐处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢铁制件低温下多元合金扩散防腐处理工艺，主要步骤如下：工件碳化除油→抛丸除锈→工件、多元渗剂、防粘结剂、加速扩散剂装扩散罐(滚筒)→抽真空到工艺参数设→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。本发明根据需要厚度可控制在15—110微米范围内，扩散层非常均匀，厚度偏差不应大于该件扩散层平均厚度的10％，对复杂的部件、无论是螺纹、内壁或凹槽，厚度几乎相同，对带螺纹，有配合要求的工件，扩散层厚度在15～50um之间不需附加间隙，可保证其互换性，解决了紧固件公差配合问题，提高了紧固作用。

Description

一种钢铁制件低温下多元合金扩散防腐处理工艺

技术领域

本发明属于金属防腐处理工艺技术领域，具体地说属于在低温(250℃—409℃)环境下将多元合金(锌、镍、铝、铬、稀土等)扩散到钢铁件表面，形成多元合金扩散防腐层，以达到大大改善和提高钢铁制件的抗腐蚀、抗氧化及耐磨损性能，又基本不改变工件力学性能的防腐处理工艺，更具体地说，尤其涉及一种钢铁制件低温下多元合金扩散防腐处理工艺。

背景技术

目前高铁、轨道交通设备、螺栓、道钉、轨道扣件和接触网金具等安装在露天环境中，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、钢筋锈蚀和碱性混凝土反应等，特别是由于湿度、温度、O₂、SO₂H₂S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。针对高铁、轨道交通设备现有的防腐措施主要有电镀锌、冷镀锌、涂涂防腐漆或防腐涂料、粉末涂装、涂装达克罗、氮化、热镀锌、热机械镀锌(粉末渗锌)。

电镀锌和冷镀锌工艺产生大量污染大的废水，而且治理难度大，费用高，构件还会产生清脆。耐腐蚀寿命短。不适合防腐年限要求20年以上，又有强度要求的构件，这两种工艺不适合。氮化硬度高耐磨，结合好，但耐蚀性能不够。

涂达克罗、粉末涂装、喷涂防腐漆或防腐涂料，这些工艺制作的防腐层结合力较差，耐磨、耐磕碰、耐划伤性能比较差。涂油漆的耐蚀效果差；粉末涂装涂层结合不好，易剥落；涂达克罗的耐蚀效果很好，但涂层薄而软，不耐磨；热浸镀锌(热镀锌)工艺加工工艺温度高(450-600℃)，热镀锌可以获得厚镀层，该工艺制作防腐层防腐年限能达到20年以上，但因其工艺温度较高，因退火造成构件强度和弹性的下降问题，同时对于对紧固件热镀锌有镀前附加间隙，镀层厚度难以控制。表面质量不高，易结瘤，尤其是螺纹件沟槽易被填平而不能使用，同时热镀锌污染严重，能耗大。

热机械镀锌(粉末渗锌)，采用了原子渗透扩散原理，将渗剂与钢铁制件置于渗锌炉中加热到410—440℃，活性锌原子会由表及里地扩散进入钢铁制件内部；同时也存在铁原子由里向外扩散。这种反应扩散的结果，使得钢铁制件表面形成一层锌铁合金层，加工工艺温度高一般要达到410—440℃，保温时间需较长，同时该工艺因炉内含有大量空气(氧气)、水份、会导致锌粉表面氧化、造成锌粉粘接；同时导致锌粉与工件迅速氧化，形成氧化膜，会阻碍锌原子向工件内扩散。另外对于部分中碳弹簧钢、结构钢采用淬火+回火进行热处理强化的工件(如制作高铁弹条的圆钢材质为60Si2Mn，其常用回火温度为380℃，采用该工艺就会降低弹条的力学性能，其他高强度钢、弹簧钢、合金钢在采用该工艺也有因退火造成强度和簧性的下降问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决高铁、轨道交通设备、螺栓、道钉、弹条、轨道扣件、预埋槽道、接触网金具和钢筋混凝土结构的桥梁预埋件等钢铁构件耐腐蚀性能，又不影响构件的机械与力学性能。本发明的目的在于提供一种钢铁制件在较低温度下(250℃—409℃)，多元合金快速扩散(2-3小时)形成锌基多元长效防腐层生产工艺，工艺过程基本无污染，工作条件好，市区可建厂。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钢铁制件低温下多元合金扩散防腐处理工艺，包括如下步骤：

S1、高温碳化除油除锈：将工件装夹后放入加热炉内290-330℃保温30min，直至工件表面无油，然后抛丸除锈；

S2、把工件、多元合金渗剂、防粘结剂、加速扩散剂装入内置有滚筒的扩散罐中；

S3、把扩散罐抽真空，且真真空度在133.322×10^-2Pa—133.322×10^-3范围内，检查封扩散罐以及真空表真空度没变化，说明扩散罐密封良好；

S4、加热：将扩散罐吊到滚动加热扩散炉上加热，根据工件形状转速设定1-8转/分钟，在加热扩散炉开始加温至到240-260℃时，扩散罐内温度在100-150℃时，防粘结剂和工件内的水分开始气化形成水蒸气，同时加速扩散剂开始显著挥发，这时炉内的压力开始增大；

S5、当真空压力表出现正压时，及时打开放弃阀放气，扩散罐两头都要放气，然后立即关闭放气阀，这时放气可以把炉内的水分排净，把气放干净后关闭阀门；当加热扩散炉加热到360℃时，同时真空压力表出现正压时第二次放气，这次放气的目的是将炉膛内的所有湿气排干净；当加热扩散炉刚升温到438℃时，扩散罐内的温度在280-338℃时，再放一次气，目的是在锌粉开始和工件进行渗锌前将炉内的所有的气体排干净，为快速扩散做最后的准备；

S6、保温：然后将阀门关闭并检查是否漏气，注意在扩散炉恒温和降温的过程时严格禁止放气，控制扩散罐内温度在250℃—409℃内保持2-3小时；

S7、冷却：开始降温冷却，边冷却边滚动，降温到100℃以下停止旋转准备出炉；

S8、即可得到需要的多元合金扩散防腐层。

S9、待工件充分冷却到室温后，检查工件无碰伤、砸伤、变形，测厚仪抽样检查扩散层厚度85±3微米，扩散层均匀，呈灰白色；

S10、经水洗，钝化，水洗，烘干后成品呈更亮银灰白色，有微金属光泽。

优选的，在S2中，具体步骤如下：

1)将无油无锈干燥600-1800份弹条成小捆装入内置有滚筒的扩散罐中；

2)将多元合金渗剂20-60份、防粘结剂200-850份和加速扩散剂150-750份混合均匀，均匀慢速装入扩散罐内，如果弹条超出扩散罐一半以上露在外面，再续加防粘结剂保证扩散罐转一周，工件有200°—300°时间埋在防粘接剂内，防粘接剂加量以占装料筒体有效容积30％-40％为原则；

3)封扩散罐端盖：将各紧固螺栓拧紧，确保密封完好。

优选的，所述加热扩散炉为KS25-11-B-Q-L燃气多元合金扩散炉。

本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种钢铁制件低温下多元合金扩散防腐处理工艺，与传统技术相比，具有以下优点：

1、采用本发明制备的低温下(250℃—409℃)多元合金扩散防腐层，外观银灰色，扩散层平整、光滑，且无锌瘤、无锌刺、厚薄不均匀等缺陷，经钝化或有机涂层后处理工艺后，可得到不同需要的色泽，扩散防腐层与基体结合良好，附着力强，不起皮，不脱落；扩散防腐层经抛丸、高压风吹净清灰处理后与后处理层结合力大大增强，同时大大提升复合防腐层的抗盐雾性能，耐腐寿命长，中性盐雾实验可达2400小时以上未见红锈。

2、采用本发明低温下(250℃—409℃)多元合金扩散防腐层结构致密，表面硬度高，对于回火温度高于扩散温度的工件，经多元合金扩散处理后，材料的力学性能仍然能达到原基材的指标要求，经元合金扩散工件的抗拉强度、屈服强度还会有所提高，没有热浸锌的脆裂效应，没有氢脆性，扩散防腐层非常耐磨，不易擦伤、脱落，在运输、装配和拆卸过程不会损坏防腐层；对某些不易热镀锌材质(高强度钢，白口铸铁、弹簧钢)均可采用该工艺处理。对于超长全牙螺杆在低温下(250℃—409℃)多元合金扩散处理后变形小，能保证其材料机械性能的特征。

3、本发明根据需要厚度可控制在15—110微米范围内，扩散层非常均匀，厚度偏差不应大于该件扩散层平均厚度的10％，对复杂的部件、无论是螺纹、内壁或凹槽，厚度几乎相同，对带螺纹，有配合要求的工件，扩散层厚度在15～50um之间不需附加间隙，可保证其互换性，解决了紧固件公差配合问题，提高了紧固作用。

4、由于在低温真空、还原气氛、密闭容器环境中进行，生产过程中减少了多元合金的氧化，扩散速特别快，可达到每小时15-35μm，生产效率高。从而降低了多元合金渗剂的添加量，大大降低了原材料和能源耗的消耗，同样产能生产效率大大提高，又能降低人力资源成本，因扩散防腐层在密闭容器中完成，生产安全，劳动条件好，对人体无危害，对环境无污染，市区内可以建厂，从而减少了运输费用，整体运营成本大大降低，提高了企业的经济效益。由于该扩散防腐层电位低于铁，高于锌铝，这样既可保护铁，又不会像纯锌层腐蚀的那么快，从而即达到提高钢的抗腐蚀疲劳性能，更具有强的耐腐蚀效果，对大气、雨水、海水、硫化氢、二氧化硫及一些有机介质(如苯、油)均有良好的耐腐蚀性，具有良好的社会效益。该工艺可广泛用于：铁路通桥支座防落梁预埋钢板、箱梁接触网支柱预埋件、高强度螺栓、铁路轨道扣件(弹条、道钉、压板)、预埋螺栓、电气化铁路的接触件，预埋槽道、普通紧固件、非标金具、五金零件、玛钢脚手架、锚链。电力、通讯线路铁塔紧固件、线路金具；高速公路紧固件、跨海大桥等国家重点工程；海洋工程及军事装备；汽车、工程机械中的高强度螺栓、弹簧、销、链轮、轴等零件防腐。

附图说明

图1为本发明的第一实施例工艺曲线图；

图2为本发明的第二实施例工艺曲线图；

图3为本发明的第三实施例工艺曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明采用KS15-07-B-Q-L燃气多元合金扩散炉，采用高铁弹条(弹条I型扣件与弹条II型扣件，材质为60Si2Mn弹簧钢)，采用低温下多元合金扩散防腐处理工艺。

工艺流程：工件碳化除油→抛丸除锈→工件、多元渗剂、防粘结剂、加速扩散剂装扩散罐(滚筒)→抽真空到工艺参数设→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。

一种钢铁制件低温下多元合金扩散防腐处理工艺，包括如下步骤：

S1、高温碳化除油除锈：将工件装夹后放入加热炉内330℃保温30min，直至工件表面无油，然后抛丸除锈；

S2、把工件、多元合金渗剂、防粘结剂、加速扩散剂装入内置有滚筒的扩散罐中；

具体步骤如下：

1)将无油无锈干燥800Kg弹条(I型与II型)弹条成小捆装入内置有滚筒的扩散罐中；

2)将多元合金渗剂20Kg，防粘结剂250kg和加速扩散剂200Kg混合均匀，均匀慢速装入扩散罐内，如果弹条超出扩散罐一半以上露在外面，再续加防粘结剂保证扩散罐转一周，工件有200°—300°时间埋在防粘接剂内，防粘接剂加量以占装料筒体有效容积30％-40％为原则；

3)封扩散罐端盖：将各紧固螺栓拧紧，确保密封完好。

S3、把扩散罐抽真空，且真真空度在133.322×10^-2Pa—133.322×10^-3范围内，检查封扩散罐以及真空表真空度没变化，说明扩散罐密封良好；

S4、加热：将扩散罐吊到滚动加热扩散炉上加热,开启炉转动电机转3.8转/分钟，设置炉温控仪表的设定温度为450℃，根据工件形状转速设定1-8转/分钟，在加热扩散炉开始加温至到250℃时，扩散罐内温度在120℃时，防粘结剂和工件内的水分开始气化形成水蒸气，同时加速扩散剂开始显著挥发，这时炉内的压力开始增大；

S5、当真空压力表出现正压时，及时打开放弃阀放气，扩散罐两头都要放气，然后立即关闭放气阀，这时放气可以把炉内的水分排净，把气放干净后关闭阀门；当加热扩散炉加热到360℃时，同时真空压力表出现正压时第二次放气，这次放气的目的是将炉膛内的所有湿气排干净；当加热扩散炉刚升温到438℃时，扩散罐内的温度在280-338℃时，再放一次气，目的是在锌粉开始和工件进行渗锌前将炉内的所有的气体排干净，为快速扩散做最后的准备；

S6、保温：然后将阀门关闭并检查是否漏气，注意在扩散炉恒温和降温的过程时严格禁止放气，控制扩散罐内温度在250℃—409℃内保持3小时；

S7、冷却：开始降温冷却，边冷却边滚动，降温到100℃以下停止旋转准备出炉；

S8、即可得到需要的多元合金扩散防腐层。

S9、待工件充分冷却到室温后，检查工件无碰伤、砸伤、变形，测厚仪抽样检查扩散层厚度85±3微米，扩散层均匀，呈灰白色；

S10、经水洗，钝化，水洗，烘干后成品呈更亮银灰白色，有微金属光泽。

实施例2

本发明采用KS15-07-B-Q-L燃气多元合金扩散炉，采用(M16X780mm)高强度螺栓(材质40Cr)，采用低温下多元合金扩散防腐处理工艺。

工艺流程：工件碳化除油→抛丸除锈→工件、多元渗剂、防粘结剂、加速扩散剂装扩散罐(滚筒)→抽真空到工艺参数设→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。

一种钢铁制件低温下多元合金扩散防腐处理工艺，包括如下步骤：

S1、高温碳化除油除锈：将工件装夹后放入加热炉内380℃保温30min，直至工件表面无油，然后抛丸除锈；

S2、把工件、多元合金渗剂、防粘结剂、加速扩散剂装入内置有滚筒的扩散罐中；

具体步骤如下：

1)将无油无锈干燥1800Kg弹条(I型与II型)弹条成小捆装入内置有滚筒的扩散罐中；

2)将多元合金渗剂53Kg，防粘结剂800kg和加速扩散剂600Kg混合均匀，均匀慢速装入扩散罐内，如果弹条超出扩散罐一半以上露在外面，再续加防粘结剂保证扩散罐转一周，工件有200°—300°时间埋在防粘接剂内，防粘接剂加量以占装料筒体有效容积30％-40％为原则；

3)封扩散罐端盖：将各紧固螺栓拧紧，确保密封完好。

S3、把扩散罐抽真空，且真真空度在133.322×10^-2Pa—133.322×10^-3范围内，检查封扩散罐以及真空表真空度没变化，说明扩散罐密封良好；

S4、加热：将扩散罐吊到滚动加热扩散炉上加热,开启炉转动电机转3转/分钟，设置炉温控仪表的设定温度为450℃，根据工件形状转速设定1-8转/分钟，在加热扩散炉开始加温至到250℃时，扩散罐内温度在120℃时，防粘结剂和工件内的水分开始气化形成水蒸气，同时加速扩散剂开始显著挥发，这时炉内的压力开始增大；

S5、当真空压力表出现正压时，及时打开放弃阀放气，扩散罐两头都要放气，然后立即关闭放气阀，这时放气可以把炉内的水分排净，把气放干净后关闭阀门；当加热扩散炉加热到360℃时，同时真空压力表出现正压时第二次放气，这次放气的目的是将炉膛内的所有湿气排干净；当加热扩散炉刚升温到438℃时，扩散罐内的温度在280-338℃时，再放一次气，目的是在锌粉开始和工件进行渗锌前将炉内的所有的气体排干净，为快速扩散做最后的准备；

S6、保温：然后将阀门关闭并检查是否漏气，注意在扩散炉恒温和降温的过程时严格禁止放气，控制扩散罐内温度在250℃—409℃内保持3小时；

S7、冷却：开始降温冷却，边冷却边滚动，降温到100℃以下停止旋转准备出炉；

S8、即可得到需要的多元合金扩散防腐层。

S9、待工件充分冷却到室温后，检查工件无碰伤、砸伤、变形，测厚仪抽样检查扩散层厚度85±3微米，扩散层均匀，呈灰白色；

S10、经水洗，钝化，水洗，烘干后成品呈更亮银灰白色，有微金属光泽。

经中性盐雾实验检测验证，耐中性盐雾实验性能大于500小时，电镜扫描检测见Zn、Al、La Fe元素谱图，检验验证其他技术指标满足铁道部铁路混凝土梁配件多元合金共渗防腐技术条件《TB3274-2011》标准要求。

实施例3

本发明采用高速铁路预埋槽道【C型钢(78*25*5)，材质为Q235B；T型螺栓45#钢，采用锻造制造，淬火并回火处理】低温下(250℃---409℃)多元合金扩散层+达克罗+封闭层处理工艺。采用KS15-07-B-Q-L燃气多元合金扩散炉,与XYD-1600Q燃气网带式烧结炉及达克罗涂覆成套设备，按如下工艺制作多元合金扩散防腐层与达克罗+封闭层处理复合图层。

工艺流程：工件碳化除油→抛丸除锈→工件、多元渗剂、防粘结剂、加速扩散剂装扩散罐(滚筒)→抽真空到工艺参数设→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。

一种钢铁制件低温下多元合金扩散防腐处理工艺，包括如下步骤：

S1、高温碳化除油除锈：将工件装夹后放入加热炉内380℃保温30min，直至工件表面无油，然后抛丸除锈；

S2、把工件、多元合金渗剂、防粘结剂、加速扩散剂装入内置有滚筒的扩散罐中；

具体步骤如下：

1)将无油无锈干燥800Kg弹条(I型与II型)弹条成小捆装入内置有滚筒的扩散罐中；

2)将多元合金渗剂30Kg，防粘结剂800kg和加速扩散剂300Kg混合均匀，均匀慢速装入扩散罐内，如果弹条超出扩散罐一半以上露在外面，再续加防粘结剂保证扩散罐转一周，工件有260°—300°时间埋在防粘接剂内，防粘接剂加量以占装料筒体有效容积30％-40％为原则；

3)封扩散罐端盖：将各紧固螺栓拧紧，确保密封完好。

S3、把扩散罐抽真空，且真真空度在133.322×10^-2Pa—133.322×10^-3范围内，检查封扩散罐以及真空表真空度没变化，说明扩散罐密封良好；

S4、加热：将扩散罐吊到滚动加热扩散炉上加热,开启炉转动电机转3转/分钟，设置炉温控仪表的设定温度为450℃，根据工件形状转速设定1-8转/分钟，在加热扩散炉开始加温至到250℃时，扩散罐内温度在120℃时，防粘结剂和工件内的水分开始气化形成水蒸气，同时加速扩散剂开始显著挥发，这时炉内的压力开始增大；

S5、当真空压力表出现正压时，及时打开放弃阀放气，扩散罐两头都要放气，然后立即关闭放气阀，这时放气可以把炉内的水分排净，把气放干净后关闭阀门；当加热扩散炉加热到360℃时，同时真空压力表出现正压时第二次放气，这次放气的目的是将炉膛内的所有湿气排干净；当加热扩散炉刚升温到438℃时，扩散罐内的温度在280-338℃时，再放一次气，目的是在锌粉开始和工件进行渗锌前将炉内的所有的气体排干净，为快速扩散做最后的准备；

S6、保温：然后将阀门关闭并检查是否漏气，注意在扩散炉恒温和降温的过程时严格禁止放气，控制扩散罐内温度在250℃—409℃内保持3小时；

S7、冷却：开始降温冷却，边冷却边滚动，降温到100℃以下停止旋转准备出炉；

S8、即可得到需要的多元合金扩散防腐层；

S9、待工件充分冷却到室温后，检查工件无碰伤、砸伤、变形，测厚仪抽样检查扩散层厚度110±5微米，扩散层均匀，呈灰白色；

S10、预埋槽道经抛丸10--120s，抛丸清灰，去除氧化薄皮3-8微米，露出粗化的多元合金扩散层，高压风吹净工件表面工浮灰，做达克罗或达克罗两涂两烘或三涂三烘，然后用改性丙烯酸聚氨脂富锌涂料做封闭处理，涂层实干后，测试结果：中性盐雾试验可达2400小时以上，检验验证其他技术指标满足铁道部电气化铁路接触网隧道内预埋槽道《TB/T3329-2013》指标要求。

经中性盐雾实验检测验证，耐中性盐雾实验性能大于500小时，电镜扫描检测见Zn、Al、La Fe元素谱图，检验验证其他技术指标满足铁道部铁路混凝土梁配件多元合金共渗防腐技术条件《TB3274-2011》标准要求。

决定本发明多元合金扩散防腐层的厚度、外观、均匀性的主要因素特征详细说明：

1、多元合金渗剂的质量和与添加量：怎样判别渗剂中的金属锌粉的质量好坏，第一先看颜色是不是灰白色，第二用手沾一点用手一捻有滑腻的感觉，第三利用记录中的添加量来测量产品厚度或进行钝化来判别锌粉的质量好坏，锌粉添加量大而厚度不够甚至扩散不上，在操作没有问题的情况下就能判断金属锌粉的质量有问题。扩散层越厚投多元合金渗剂越多，每吨工件总表面积越大投多元合金渗剂越多。每种工件实际投多元合金渗剂量实践数据，投不同多元合金渗剂量连续开3炉，出炉后测工件扩散层厚度，定出这种工件实际投多元合金渗剂量。(多元合金渗剂添加量每吨工件大约10kg—30kg，第一次装新炉料，根据扩散罐(滚筒)有效容积多投1—3kg多元合金渗剂)。

2、真空度：只有真空度在133.322×10^-2Pa—133.322×10^-3范围内时多元合金渗剂在低温(250℃-409℃)环境中的金属原子与铁原子才能快速扩散。

3、温度：温度对多元合金扩散防腐层来说非常重要，因为只有在扩散罐(滚筒)内温度在(250℃—409℃)时，同时真空度在133.322×10^-2Pa—133.322×10^-3范围，多元合金渗剂中的金属原子与铁原子才能快速扩散，内炉温低于250℃时。多元合金渗剂金属原子、铁原子活动很慢不能互相碰撞达到快速扩散的目的。扩散罐(滚筒)内温度高于419℃甚至达到500℃，这时扩散罐(滚筒)金属锌变成液态与气态，就有扩散层不均匀或出现锌瘤，或多元合金渗剂与防粘接剂严重结块的问题。

4、装工件量与装夹方法：升温是工件吸收热量的过程，降温是工件放出热量的过程，那么工件越多吸热的时间就越长，同时要求加热的温度就越高。工件越少吸热时间就越短，同时要求加热的温度就越低。所以装载1000kg的工件加热温度一般都要在479℃左右，这样在升温2小时的过程中内炉温可以达到390℃左右可以满足渗锌要求。那么如果炉内只装载了500kg工件，根据以上的升温过程要求，工件少炉内温度容易升高，如果还设定479℃那么工件很容易出现过烧现象，我们的温度应该设定在450℃左右，这样看来工件装载越少内外的加热温度就越接近，设定的温度就越低。【装工件量以装满扩散罐(滚筒)容积的70％-80％，保证工件与多元合金渗剂、防粘接剂、加速扩散剂在一周能充分的接触与摩擦，又尽可能减少严重碰撞，装夹目的减少碰撞，保持工件间距，让多元合金渗剂、防粘接剂、加速扩散剂在一周能与工件充分的接触与摩擦】。

5、扩散时间：扩散时间是一个非常关键的参数，那么怎么来控制时间哪？从室温到恒温温度需要1.5-2小时左右，恒温时间在2-2.5小时左右，降温一般在1-3小时左右(主要是根据外部条件决定降温时间)。扩散时间要尽量延长30分钟。

扩散罐(滚筒)转速：转数主要是在一分钟内扩散罐(滚筒)旋转的转数。转数的多少和工件的多元合金扩散防腐层质量起了举足轻重的作用，一般工作中要求的转数一般在2-8转，转数主要是根据工件的大小、装载的量和是否利用工装，转数的要求也不一样。转数与工件的关系：工件越大要求的转数越少，工件越小要求转数越大，工件越长要求转数越少，工件越短相对转数越多，工件越多转数越低，工件越小越少转数就越多。例如：不带工装的大工件，如果转速高工件之间碰撞加剧容易损坏，所以要求这样的工件转数不能超过2-3转。工件越小转数越多，因为工件自身重量很轻表面积很大需要高一些的转数来使工件和防粘接剂、多元合金渗剂能有效的融合保证扩散层的均匀性，例如M5—M10×10的螺丝转数可以5-6转，扩散螺母转数可用到6-8转。带工装转数尽量大可以5-6转，因为工件不动全靠防粘接剂ZPT的翻转来达到扩散的目的，转数越高均匀性越好一般可控制在5-6转。渗标准件，尤其是外螺纹的工件要求转数尽量的低，而且在升温降温过程中要控制旋转次数来达到减少碰撞的目的。

6、防粘接剂质量与添加量：防粘接剂的主要成分是漂珠，所以防粘接剂对扩散工艺来说也是非常重要的，它是扩散过程中多元合金渗剂、工件、空气、温度之间的纽带，使炉内的温度均匀、工件与多元合金渗剂受热均匀、多元合金渗剂能均匀分布到工件表面达到扩散的目的，另外防粘接包覆着工件与多元合金渗剂，减少工件与多元合金渗剂的氧化。尤其加工标准件的扩散层，防粘接剂的细度、流动性、硬度传热度都有要求而且要用专用的防粘接剂，加工标准件的扩散层要求防粘接剂使用5-6炉左右，如果再次使用要仔细观察。用标准件在防粘接剂上沾一下，然后用嘴吹一下，如果丝扣内不沾灰那么防粘接剂还可以正常使用。装扩散罐(滚筒)前防粘接剂和多元合金渗剂一定要拌匀，否则容易出现扩散层不匀的情况。【防粘接剂添加量以扩散罐(滚筒)转一周，工件有200°—300°时间埋在防粘接剂内，防粘接剂加量以占装料筒体有效容积30％-40％为原则，同时防粘接剂在扩散罐(滚筒)内能充分流动为最佳】

放气最佳时刻与时间节点：放气在生产工艺中非常重要，因为在加热扩散炉开始升温至到250℃时，同时真空压力表出现正压时第一次放气；这时扩散罐(滚筒)内温度大概100-150℃°左右，防粘结剂和工件内的水分开始气化形成水蒸气，同时加速扩散剂开始显著挥发，这时炉内的压力开始增大，这时放气可以把炉内的水分基本排净，把气放干净后关闭阀门；当加热扩散炉加热到360℃时，同时真空压力表出现正压时第二次放气，这次放气的目的是将炉膛内的湿气排干净，当加热扩散炉刚升温到438℃时炉内的温度大概有280-338℃左右这时再放一次气，目的是在多元合金渗剂开始和工件进行扩散前将炉内的所有的气体排干净，为扩散做最后的准备。然后将阀门关闭并检查是否漏气，注意在加热扩散炉恒温和降温的过程时禁止放气！当加热扩散炉温度降到100℃以下，才开炉前进行放气。

7、加速扩散剂质量与添加量：本发明所配加速扩散剂为固体含铵离子与锌离子的高纯卤化物。锌的高纯卤化物在318℃时呈熔融状态，在工件表面起浸润剂的作用，有利于多元合金(锌、镍、铝、铬、稀土等)渗剂在工件表面吸附，铵的高纯卤化物在100-150℃左右时快速挥发，把扩散罐(滚筒)内防粘结剂和工件内湿气、潮气气化形成水蒸气赶出扩散罐(滚筒)外，净化多元合金渗剂扩散环境，铵的高纯卤化物在338℃左右时发生气化现象，体积大大膨胀，这是放气会把扩散罐(滚筒)内水蒸气，空气(氧气)赶出扩散罐(滚筒)，为多元合金渗剂扩散创造还原性气氛，同时气化分解产生的气体与锌原子能将工件上的氧化铁还原成活化铁，气化分解产生的气体还能将氧化的锌变成在工件表面起浸润剂作用的锌的卤化物。在加热扩散炉降温过程中，扩散罐(滚筒)内温度也在下将，当扩散罐(滚筒)内温度低于337.8℃时，气化分解产生的气体遇冷又合成为固体颗粒，体积大大减少，扩散罐(滚筒)内压力大大减少，形成真空负压状态，虽然罐内降温度降低，但因其形成的真空环境，扩散速度依然很快，非常有利于进一歩快速扩散，这样恒温时候可以缩短，为多元合金渗剂在低温下(250℃---409℃)用2-3小时就能够很好的扩散到工件表面并能充分的扩散工件内部，达到最佳的扩散效果创造良好的条件，加上该工艺温度低，时间短，又在密闭真空还原气氛环境中完成，生产过程中减少了多元合金的氧化，从而降低了元合金渗剂的添加量，大大降低了原材料和能源耗的消耗，同样产能生产效率大大提高，又能降低人力资源成本，达到提高效益的目的。(加速扩散剂必须用固体含铵离子与锌离子的高纯卤化物与稀土元素配置，一吨工件添加200—300g的加速扩散剂为最佳)。

8、多元合金扩散防腐层后处理工艺：如有工件有更高的防腐与抗盐雾性能要求，可将该扩散层先经抛丸10—120s。抛丸清灰，去除氧化薄皮3-8微米，露出粗化的多元合金扩散层，高压风吹净工件表面工浮灰，再做达克罗或达克罗+封闭层，或做粉末涂装或包覆高分子材料，这种工艺方法处理后该扩散层与后处理涂层的结合力大大增强，同时大大提升复合防腐层的抗盐雾性能(中性盐雾试验可达2400小时以上)与实际环境的防腐性能，涂层结合力比热浸锌高3-4级。采用抛丸+高压风清灰替代水洗清灰，粉尘经布袋除尘器收集，不仅清理干净，效率高，又减少水的消耗，避免了废水排放，非常环保。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种钢铁制件低温下多元合金扩散防腐处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、高温碳化除油除锈：将工件装夹后放入加热炉内290-330℃保温30min，直至工件表面无油，然后抛丸除锈；

S2、把工件、多元合金渗剂、防粘结剂、加速扩散剂装入内置有滚筒的扩散罐中；

S3、把扩散罐抽真空，且真真空度在133.322×10^-2Pa—133.322×10^-3范围内，检查封扩散罐以及真空表真空度没变化，说明扩散罐密封良好；

S4、加热：将扩散罐吊到滚动加热扩散炉上加热，根据工件形状转速设定1-8转/分钟，在加热扩散炉开始加温至到240-260℃时，扩散罐内温度在100-150℃时，防粘结剂和工件内的水分开始气化形成水蒸气，同时加速扩散剂开始显著挥发，这时炉内的压力开始增大；

S5、当真空压力表出现正压时，及时打开放弃阀放气，扩散罐两头都要放气，然后立即关闭放气阀，这时放气可以把炉内的水分排净，把气放干净后关闭阀门；当加热扩散炉加热到360℃时，同时真空压力表出现正压时第二次放气，这次放气的目的是将炉膛内的所有湿气排干净；当加热扩散炉刚升温到438℃时，扩散罐内的温度在280-338℃时，再放一次气，目的是在锌粉开始和工件进行渗锌前将炉内的所有的气体排干净，为快速扩散做最后的准备；

S6、保温：然后将阀门关闭并检查是否漏气，注意在扩散炉恒温和降温的过程时严格禁止放气，控制扩散罐内温度在250℃—409℃内保持2-3小时；

S7、冷却：开始降温冷却，边冷却边滚动，降温到100℃以下停止旋转准备出炉；

S8、即可得到需要的多元合金扩散防腐层；

S9、待工件充分冷却到室温后，检查工件无碰伤、砸伤、变形，测厚仪抽样检查扩散层厚度85±3微米，扩散层均匀，呈灰白色；

S10、经水洗，钝化，水洗，烘干后成品呈更亮银灰白色，有微金属光泽。

2.根据权利要求1所述的一种钢铁制件低温下多元合金扩散防腐处理工艺，其特征在于：在S2中，具体步骤如下：

1)将无油无锈干燥600-1800份弹条成小捆装入内置有滚筒的扩散罐中；

2)将多元合金渗剂20-60份、防粘结剂200-850份和加速扩散剂150-750份混合均匀，均匀慢速装入扩散罐内，如果弹条超出扩散罐一半以上露在外面，再续加防粘结剂保证扩散罐转一周，工件有200°—300°时间埋在防粘接剂内，防粘接剂加量以占装料筒体有效容积30％-40％为原则；

3)封扩散罐端盖：将各紧固螺栓拧紧，确保密封完好。

3.根据权利要求1所述的一种钢铁制件低温下多元合金扩散防腐处理工艺，其特征在于：所述加热扩散炉为KS25-11-B-Q-L燃气多元合金扩散炉。