CN111926286A - 环保型多元合金共渗剂及多元合金扩散防腐层生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属防腐处理技术领域，具体是公开一种环保型多元合金共渗剂及多元合金扩散防腐层生产工艺，环保型多元合金共渗剂包括渗剂、填充剂和活化剂，渗剂是含锌的多元合金金属粉末，填充剂是金属材质，且填充剂是颗粒状或片状，金属材质填充剂耐磨性强、蓄热多，能多次使用避免粉尘污染，活化剂是氯化铵或尿素，多元合金扩散防腐层生产工艺采用所述环保型多元合金共渗剂，具体包括将工件分类、碳化除油、抛丸除锈后进行渗锌得到表层是多元合金共渗剂扩散防腐层的工件，提高渗锌层抗盐雾的性能及时长，提高工件的防腐能力。

Description

环保型多元合金共渗剂及多元合金扩散防腐层生产工艺

技术领域

本发明属于金属防腐处理技术领域，具体是公开一种环保型多元合金共渗剂及多元合金扩散防腐层生产工艺。

背景技术

腐蚀作为材料失效的形式之一，给国民经济带来了巨大的损失，消耗了宝贵的资源和能源，金属的防腐研究具有重要的经济意义，现有的防腐措施主要有电镀锌、冷镀锌、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（即粉末渗锌）。

众所周知，锌作作为钢铁的防腐材料，主要是因为价格便宜 ，耐腐蚀性好，熔点低，易于镀覆，采用粉末渗锌工艺 ，其产品防腐能力是电镀产品的10-20倍，耗锌量是热镀锌工艺的50％，且粉末渗锌产品质量好，可以批量生产，镀锌总费用可节省 25％，粉末渗锌技术得到的产品具有优异的耐腐蚀性、抗高温氧化性、延长产品的使用寿命，因而在钢铁材料防腐工程领域具有广泛的发展前景。

目前合金共渗工艺中，共渗剂一般包括渗剂、填充剂和活化剂，渗剂配方大多为金属粉末，例如：锌粉、铝粉，镍粉、稀土元素，填充剂又叫防粘结剂或炉料，一般为非金属质陶瓷耐火材料类，例如：飘珠、石英砂、酸洗砂、三氧化二铝粉、刚玉、河砂等；现有配方中填充剂选的过细时流动性差，导致渗层不均匀，使用几炉次后会逐步变成非常细粉末，糊在渗件表面或紧固件螺牙内，糊扣导致渗件假渗，防腐性能很差，而且渗件出炉时粉尘污染大，渗件出炉后携带的细粉污染车间环境，水洗过程中又污染水源，而且，由于废炉料会产生大量固废粉未，固废粉未中含有金属粉末、金属氧化物和较细的耐火粉未，很难处理，成为新的固废污染源，活化剂又称助渗剂或加速扩散剂，常用氯化铵、硫酸铵等铵盐。

近年来随着国内节约能源，环保意识的不断增强，研究出一种处理工艺简单、节省能源，且在生产中不污染环境、不损害生产人员身心健康的新型金属防腐工艺，具有非常重要的意义。

发明内容

为了解决背景技术中问题，本发明公开一种环保型多元合金共渗剂及多元合金扩散防腐层生产工艺，共渗剂采用金属材质填充剂，耐磨性强、蓄热多，能多次使用避免粉尘污染，本发明多元合金扩散防腐层生产工艺提高工件的防腐能力,提高渗锌层抗盐雾的性能及时长。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

一种环保型多元合金共渗剂，包括渗剂、填充剂和活化剂，所述渗剂是含锌的多元合金金属粉末，所述填充剂是金属材质，且填充剂是颗粒状或片状，所述活化剂是氯化铵或尿素。

进一步的，填充剂是金属片、金属颗粒或者两者混合使用。

进一步的，渗剂是锌铝合金粉，锌铝合金粉中铝含量是5%-10%，余量是锌粉。

进一步的，渗剂是锌粉和铝镁合金粉混合物，该混合物中锌粉的质量百分含量是90%，铝镁合金粉的质量百分含量是10%，且铝镁合金粉中铝的质量百分含量是45%-55%。

进一步的，渗剂是锌粉、铝粉、镁粉、锰粉、铑粉和镍粉的混合物，该混合物中锌粉的质量百分含量是90%，余量是铝粉、镁粉、锰粉、铑粉和镍粉，且铝粉、镁粉、锰粉、铑粉和镍粉的配比比例是2:2:1:0.5:0.5。

进一步的，渗剂是锌粉与埃洛石粉、铝粉、镁粉和锰粉混合粉末的混合物，该混合物中锌粉的质量百分含量是80%-90%，余量是埃洛石粉、铝粉、镁粉和锰粉的混合粉末，且埃洛石粉、铝粉、镁粉和锰粉的混合粉末中各组分质量比是4:2:2:1。

进一步的，渗剂是锌粉、锰粉、铝粉和镁粉的混合物，该混合物中锌粉、锰粉、铝粉、镁粉的质量比是95:1:2:2。

一种多元合金扩散防腐层生产工艺，所述生产工艺中共渗剂采用上述环保型多元合金共渗剂中一种，所述生产工艺具体包括下述流程：将工件分类、碳化除油、抛丸除锈后装入滚筒扩散罐中，并将拌均匀的渗剂和填充剂加入滚筒扩散罐中，同时均匀撒入活化剂，将滚筒扩散罐密封后吊到滚动加热扩散炉上加热，根据工件形状设定滚动加热扩散炉内的转速为1-3转/分钟，加热扩散炉加温至到300℃左右时，滚筒扩散罐进行第一次放气减压，加热扩散炉加热到350℃时，滚筒扩散罐进行第二次放气，当加热扩散炉升温至450-500℃时，滚筒扩散罐再放一次气，然后将滚筒扩散罐阀门关闭并检查是否漏气，滚筒扩散罐在450-500℃的加热炉内保温3-4小时，最后将滚筒扩散罐降温冷却, 滚筒扩散罐边冷却边滚动，降温至100℃以下停止旋转准备出炉，即可得到表层是多元合金共渗剂扩散防腐层的工件。

进一步的，所述工艺中工件与渗剂中所含锌粉的质量比是40:1，即所述工艺中每吨工件需要的渗剂中含25千克锌粉。

进一步的，所述工艺中工件与填充剂的质量比分别是4:1，工件与活化剂的质量比是1000:0.15。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）本发明中环保型多元合金共渗剂使用金属质填冲剂，蓄热多，又是热的良导体，它不断与炉壁接触，冲击渗件，能将炉壁热量快速传递给渗件，加快渗件到达工艺温度的时间，提早了渗锌开始时间，炉子停止加热后，填冲剂仍以高温冲刷渗件，搅拌金属渗剂粉末，继续渗金属，保证渗件质量前提下，缩短了加热时间，减少能量消耗，同时由于金属片的耐磨性强，可长时间利用，一方面避免传统填充剂选的过细时流动性差，导致渗层不均匀现象，及使用几炉次后逐步变成非常细粉末糊在渗件表面或紧固件螺牙内，导致渗件假渗现象及防腐性能很差的问题，另一方面避免渗件出炉时粉尘污染及渗件出炉后携带的细粉既污染车间环境，水洗过程中又污染水源的问题；

2）本发明中环保型多元合金共渗剂，大大降低了原材料和能源消耗，改善了劳动环境，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；

3）本发明中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，经多元合金扩散工件的抗拉强度、屈服强度会有所提高，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例如：高强度钢，白口铸铁、弹簧钢，均可采用该工艺处理；

4) 采用本发明中多元合金扩散防腐层生产工艺，不同的渗剂，扩散防腐层外观是银灰色或灰黑色，扩散层平整，光滑，无锌瘤、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1000小时以上未见红锈。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

实施例一

本发明一种环保型多元合金共渗剂，包括渗剂、填充剂和活化剂，所述渗剂是含锌的多元合金金属粉末，所述填充剂是金属材质，且填充剂是颗粒状或片状，此处需要说明的是，优选填充剂是金属片，所述活化剂是氯化铵或尿素，填充剂对扩散工艺来说是非常重要的，本发明中使用金属质填冲剂，蓄热多，又是热的良导体，不断与炉壁接触与冲击渗件，能将炉壁热量快速传递给渗件，加快了渗件到达工艺温度的时间，提早了渗锌开始时间，炉子停止加热后，填冲剂仍以高温冲刷渗件，搅拌金属渗剂粉末，继续渗金属，这样保证渗件质量前提下，缩短了加热时间，减少能量消耗，同时由于金属片的耐磨性能，可长时间利用。

实施例二

本发明一种环保型多元合金共渗剂，包括渗剂、填充剂和活化剂，所述渗剂是锌铝合金粉，锌铝合金粉中铝含量是5%-10%，余量是锌粉，所述填充剂是金属材质，且填充剂是颗粒状或片状，此处需要说明的是，优选填充剂是金属片，所述活化剂是氯化铵或尿素。

实施例三

本发明一种环保型多元合金共渗剂，包括渗剂、填充剂和活化剂，所述渗剂是锌粉和铝镁合金粉混合物，该混合物中锌粉的质量百分含量是90%，铝镁合金粉的质量百分含量是10%，且铝镁合金粉中铝的质量百分含量是45%-55%，所述填充剂是金属材质，且填充剂是颗粒状或片状，此处需要说明的是，优选填充剂是金属片，所述活化剂是氯化铵或尿素。

实施例四

本发明一种环保型多元合金共渗剂，包括渗剂、填充剂和活化剂，所述渗剂是锌粉、铝粉、镁粉、锰粉、铑粉和镍粉的混合物，该混合物中锌粉的质量百分含量是90%，余量是铝粉、镁粉、锰粉、铑粉和镍粉，且铝粉、镁粉、锰粉、铑粉和镍粉的配比比例是2:2:1:0.5:0.5，所述填充剂是金属材质，且填充剂是颗粒状或片状，此处需要说明的是，优选填充剂是金属片，所述活化剂是氯化铵或尿素。

实施例五

本发明一种环保型多元合金共渗剂，包括渗剂、填充剂和活化剂，所述渗剂是锌粉与埃洛石粉、铝粉、镁粉和锰粉混合粉末的混合物，该混合物中锌粉的质量百分含量是80%或90%，余量是埃洛石粉、铝粉、镁粉和锰粉的混合粉末，且埃洛石粉、铝粉、镁粉和锰粉的混合粉末中各组分质量比是4:2:2:1，所述填充剂是金属材质，且填充剂是颗粒状或片状，此处需要说明的是，优选填充剂是金属片，所述活化剂是氯化铵或尿素。

实施例六

本发明一种环保型多元合金共渗剂，包括渗剂、填充剂和活化剂，所述渗剂是渗剂是锌粉、锰粉、铝粉和镁粉的混合物，该混合物中锌粉、锰粉、铝粉、镁粉的质量比是95:1:2:2，所述填充剂是金属材质，且填充剂是颗粒状或片状，此处需要说明的是，优选填充剂是金属片，所述活化剂是氯化铵或尿素。

实施例七

材质40Cr的高强度螺栓多元合金扩散防腐层生产工艺

1.将工件装夹后放入加热炉内380℃保温30min，直至工件表面无油；

2.抛丸除锈；

3.先将无油无锈干燥1800Kg高强度螺栓带装夹装入滚筒扩散罐中，再将适量的渗剂、450kg金属片, 270g氯化铵拌匀均匀慢速装入滚筒扩散罐内，加入渗剂是实施例一至实施例六中任意一种渗剂，由于不同的渗剂中锌粉及其他各组分的含量不同，只需保证每吨工件对应的适量的渗剂中含25 Kg的锌粉即可，金属片添加量以滚筒扩散罐每转一周，工件有20%---30%时间埋在金属片内，同时金属片在滚筒扩散罐内能充分流动为最佳，将滚筒扩散罐端盖各紧固螺栓拧紧，确保密封完好；

4. 加热、保温和冷却

将滚筒扩散罐吊到滚动加热扩散炉上加热，开启滚动加热扩散炉转动电机，调整转速2转/分钟，设置炉温控仪表的设定温度为450℃，加热扩散炉加温至到300℃左右时，滚筒扩散罐进行第一次放气减压，把气放干净后关闭阀门，加热扩散炉加热到350℃时，滚筒扩散罐进行第二次放气，这次放气的目的是将炉膛内的所有湿气排干净，当加热扩散炉升温至450℃时，滚筒扩散罐再放一次气，这次放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，然后将滚筒扩散罐阀门关闭并检查是否漏气，滚筒扩散罐在450-500℃保温3-4小时，最后将滚筒扩散罐降温冷却,滚筒扩散罐边冷却边滚动，在加热扩散炉恒温和降温的过程时禁止放气，降温至100℃以下停止旋转，放气，准备出炉；

5.出炉

松开各紧固螺栓，将炉盖取下，炉体吊至震动分离筛进行炉料工件分离，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80±3微米，扩散层均匀，呈灰白色，工件经水洗，钝化，水洗，烘干后成品呈更亮银灰白色,有微金属光泽；

采用本发明环保型多元合金共渗剂生产出来的工件有更高的防腐与抗盐雾性能要求，该扩散层先经抛丸10-20s，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防腐层，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防腐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及实际环境的防腐性能，中性盐雾试验可达1000小时以上，涂层结合力比热浸锌高3-4级。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种环保型多元合金共渗剂，包括渗剂、填充剂和活化剂，其特征是：所述渗剂是含锌的多元合金金属粉末，所述填充剂是金属材质，且填充剂是颗粒状或片状，所述活化剂是氯化铵或尿素。

2.根据权利要求1所述一种环保型多元合金共渗剂，其特征是：填充剂是金属片和/或金属颗粒。

3.根据权利要求2所述一种环保型多元合金共渗剂，其特征是：渗剂是锌铝合金粉，锌铝合金粉中铝含量是5%-10%，余量是锌粉。

4.根据权利要求2所述一种环保型多元合金共渗剂，其特征是：渗剂是锌粉和铝镁合金粉混合物，该混合物中锌粉的质量百分含量是90%，铝镁合金粉的质量百分含量是10%，且铝镁合金粉中铝的质量百分含量是45%-55%。

5.根据权利要求2所述一种环保型多元合金共渗剂，其特征是：渗剂是锌粉、铝粉、镁粉、锰粉、铑粉和镍粉的混合物，该混合物中锌粉的质量百分含量是90%，余量是铝粉、镁粉、锰粉、铑粉和镍粉，且铝粉、镁粉、锰粉、铑粉和镍粉的配比比例是2:2:1:0.5:0.5。

6.根据权利要求2所述一种环保型多元合金共渗剂，其特征是：渗剂是锌粉与埃洛石粉、铝粉、镁粉和锰粉混合粉末的混合物，该混合物中锌粉的质量百分含量是80%-90%，余量是埃洛石粉、铝粉、镁粉和锰粉的混合粉末，且埃洛石粉、铝粉、镁粉和锰粉的混合粉末中各组分质量比是4:2:2:1。

7.根据权利要求2所述一种环保型多元合金共渗剂，其特征是：渗剂是锌粉、锰粉、铝粉和镁粉的混合物，该混合物中锌粉、锰粉、铝粉、镁粉的质量比是95:1:2:2。

8.一种多元合金扩散防腐层生产工艺，其特征是：所述生产工艺中共渗剂采用权利要求1-7中任意一项所述的环保型多元合金共渗剂，所述生产工艺具体包括下述流程：将工件分类、碳化除油、抛丸除锈后装入滚筒扩散罐中，并将拌均匀的渗剂和填充剂加入滚筒扩散罐中，同时均匀撒入活化剂，将滚筒扩散罐密封后吊到滚动加热扩散炉上加热，根据工件形状设定滚动加热扩散炉内的转速为1-3转/分钟，加热扩散炉加温至到300℃左右时，滚筒扩散罐进行第一次放气减压，加热扩散炉加热到350℃时，滚筒扩散罐进行第二次放气，当加热扩散炉升温至450-500℃时，滚筒扩散罐再放一次气，然后将滚筒扩散罐阀门关闭并检查是否漏气，滚筒扩散罐在450-500℃保温3-4小时，最后将滚筒扩散罐降温冷却,滚筒扩散罐边冷却边滚动，降温至100℃以下停止旋转准备出炉，即可得到表层是多元合金共渗剂扩散防腐层的工件。

9.根据权利要求7所述一种多元合金扩散防腐层生产工艺，其特征是：所述工艺中工件与渗剂中所含锌粉的质量比是40:1。

10.根据权利要求7所述一种多元合金扩散防腐层生产工艺，其特征是：所述工艺中工件与填充剂的质量比分别是4:1，工件与活化剂的质量比是1000:0.15。