CN1804100A

CN1804100A - 钢或铁合金材料表面镀锌铝减振合金工艺

Info

Publication number: CN1804100A
Application number: CN 200610037886
Authority: CN
Inventors: 吴元康
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2006-07-19

Abstract

本发明提供了一种钢或铁材料表面镀锌铝减振合金工艺，是能使钢或铁合金结构件使用时达到减振和消除噪声效果的制备工艺，主要步骤有：将锌铝减振合金加热到完全熔化；将镀件进行表面预处理后，浸入助镀液中，烘干；将镀件浸入熔化后的锌铝减振合金熔液中；锌铝减振合金熔化后的液体热浸镀到钢或铁材料的表面。这种工艺制出的产品在不降低原有钢件强度的力学性能的前提下，使固有衰减能SDC值提高，大大提高了产品的抗振性能。

Description

钢或铁合金材料表面镀锌铝减振合金工艺

技术领域

本发明提供了一种使钢或铁合金结构件使用时达到减振和消除噪声效果的制备工艺，尤其是一种钢或铁合金材料表面镀锌铝减振合金的工艺。

背景技术

随着工业的发展，噪声引起的声音污染问题日益严重，而人民生活水平的提高，对噪声问题愈益迫切希望解决，要完全阻止机器发声很难，但可以设法减振，采用减少振动的强度、吸收掉大部分振动能量，消除使人感到不愉快的噪声，正是当今工业界研究的趋向。

听觉能感受到的声音频率为20-20000赫兹，使振动发生源本身的固体振动衰减的方法叫减振，其中减振合金是指振动衰减能大的合金制造的结构材料，目前世界上已应用的减振合金材料已达到几十种《1：(日)伊藤邦夫等，功能性金属材料，科学出版社，北京，1990，P10-25；2：(日)田中良平，向极限挑战的金属材料，冶金工业出版社，北京，1986，P250-257；3：(日)岛村昭治，开拓未来的尖端材料，冶金工业出版社，北京，1988，P73-79。》，此外还有一些非金属减振材料，如橡皮、塑料等，衰减能很大，但强度、刚性太低，通常做钢或其他合金结构件的衬垫或外涂材料，来达到减振效果。

对任何一种材料敲击一下会产生响声，而且随时间的延长声音逐渐变弱，直至消失。因为材料受击后产生的振幅在听觉能感知的范围内，空气产生振动，直达人的耳膜随之振动而感受到声音，如果用时间作横坐标，振幅作纵坐标，可以画出材料受击一次的自由衰减振动示意图。从图中可知，随时间的延长，振幅逐渐递减，直至测不到。相临两次振幅的递减关系可用定义为该材料的固有衰减能(SDC)(Specific Damping Capacity)来表示：

SDC＝(Y_n ²-Y_n+1 ²)/Y_n ²≈ln Y_n/Y_n+1＝2δ

从上式可知，材料的SDC愈大或δ愈大，其减振效果愈佳。减振合金就是具有高衰减能SDC或高的对数衰减率δ的金属结构材料，同时还具有较高的强度和刚性。由于SDC和δ是自由振动下测得的，而实际情况强迫振动较多，从强迫振动的共振曲线可求得阻尼系数(内耗)Q^-1和损失系数η，而他们之间的换算关系为：

SDC≌2δ≌2∏η≌2∏Q^-1

几种常见的减振合金的衰减能SDC值：

1、片状石墨铸铁 SDC＝10％

2、球墨铸铁 SDC＝20％

3、锌-铝22％减振合金 SDC＝20％

4、Fe-Cr12％-Al3％ SDC＝30％

有些减振材料如橡皮SDC＝60％，但强度太低，有的材料强度很高，如各种钢和合金，但SDC值很低，只有1％，而且高强度钢的SDC常在1％以下，如高速钢圆盘锯片，SDC值很小，高速的切割金属时常产生刺耳的啸叫声。

锌铝22％是典型的减振合金，且早已应用于工业中的一些产品中《1：(日)伊藤邦夫等，功能性金属材料，科学出版社，北京，1990，P10-25；2：(日)田中良平，向极限挑战的金属材料，冶金工业出版社，北京，1986，P250-257；3：(日)岛村昭治，开拓未来的尖端材料，冶金工业出版社，北京，1988，P73-79。》，它是复合型减振合金。该材料由富铝的α相和富锌的β相组成的一种细小的层片状共析体组织。两相界面为粘滞性流动，很好的阻隔了声波的传递，具有较大的衰减能。这种成分的材料还具有超塑性，在250-270℃进行变形加工时，其延伸率可达600％，其抗拉强度不高约为400MPa，目前应用局限于强度要求不高的音响设备，防噪音罩等。

目前需要热浸镀锌铝减振合金的应用前景：

1、火箭、导弹、航天飞机的控制板，发动机盖，涡轮叶片，容器本体。

2、汽车：车身板，笑音器，排气管，发动机附件，散热片，油箱体。

3、刀具：圆盘高速钢锯片、高速钢切割机。

4、其他：潜艇螺旋浆，潜艇中附件。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种钢或铁合金材料表面镀锌铝减振合金工艺，这种工艺制出的产品在不降低原有钢件强度的力学性能的前提下，使SDC值提高，大大提高了产品的抗振性能。

技术方案：一种钢或铁材料表面镀锌铝减振合金工艺，包含以下步骤：

A、将锌铝减振合金加热到完全熔化；

B、将镀件进行表面预处理后，浸入助镀液中，烘干；

C、将镀件浸入熔化后的锌铝减振合金熔液中；

D、锌铝减振合金熔化后的液体热浸镀到钢或铁材料的表面。

这种锌铝减振合金中主要含有锌、铝两种金属和微量合金元素；以锌、铝两种金属为100％计，锌的重量百分比为82％-70％，铝的重量百分比为18％-30％；或锌的重量百分比为60％-40％，铝的重量百分比为40％-60％；微量合金元素占锌、铝两种金属总量的0.09％-2.6％。

微量合金元素可以为钛、镁、硼、硅、铈。锌铝减振合金中钛、镁的加入重量百分比为锌、铝两种金属总量的0.01％-0.4％，锌铝减振合金中硼的加入重量百分比为锌、铝两种金属总量的0.01％-0.2％，锌铝减振合金中硅的加入重量百分比为锌、铝两种金属总量的0.5-1.5％，锌铝减振合金中铈的加入重量百分比为锌、铝两种金属总量的0.01-0.02％，所述的铈还可以为含铈45％或48％的混合稀土金属所替代。

助镀液为氯化锌、氯化铵、氟化钾的水溶液，其中按重量计，氯化锌20-60％，氯化铵20-30％，氟化钾5-15％，其余为水。

有益效果：原始试样通过镀锌铝合金后，其减振效果明显，在相近振动频率下衰减能提高，起到减振懂得效果。

下表列出了用2毫米厚的Q235低碳钢冷轧斑剪切成60*40毫米尺寸的试样，经过除油脂除锈和浸助剂预处里后，烘干并进行热镀锌铝5％，锌铝22％，锌铝50％合金后的振动阻尼参数测定。

编号	镀层成分	模拟阶次	频率H_z	阻尼系数Q^-1	衰减能％
编号	镀层成分	模拟阶次	频率H_z	阻尼系数Q^-1	衰减能％	1	原始钢件	1	2062.5	0.0028	1.7
2	5140.6	0.0079	4.9					1	2062.5	0.0028	1.7
2	5140.6	0.0079	4.9	2	锌铝5％			1	1545.8	0.012	7.5
2	3325	0.0085	5.3					1	1545.8	0.012	7.5
2	3325	0.0085	5.3			3	锌铝22％	1	1671.9	0.029	18.2
2	4382.8	0.048	30					1	1671.9	0.029	18.2
2	4382.8	0.048	30	4	锌铝50％			1	1420	0.026	16.4
2	3078	0.018	11.3					1	1420	0.026	16.4

由表可知，原始试样通过热浸镀锌铝22％和锌铝50％合金后，其减振效果明显，在相近振动频率下衰减能提高了10倍以上。

加入微量合金元素为钛、镁、硼、硅、铈，有细化晶粒、抗氧化、增加减振效果的功能。

具体实施方式

实施例1：

一种钢或铁合金材料表面镀锌铝减振合金工艺：

分别将锌82％、80％、78％、76％、74％、72％、70％，铝18％、20％、22％、24％、26％、28％、30％两种金属混合；以锌、铝两种金属为100％计，加入微量合金元素占锌、铝两种金属总量分别为钛0.2％、镁0.2％、硼0.1％、硅0.8％、铈0.015％。做成锌铝减振合金。将这种锌铝减振合金温度在(＞500℃)以上，加热到完全熔化。

将镀件进行表面除油脂处理、除锈处理，预处理后，浸入氯化锌55％，氯化铵25％，氟化钾10％组成的助镀液中，烘干；将镀件浸入熔化后的锌铝减振合金熔液中；锌铝减振合金熔化后的液体热浸镀到钢或铁材料的表面。

实施例2：

分别将锌重量百分比为60％、58％、56％、54％、52％、50％、48％、46％、44％、42％、40％，铝重量百分比为40％、42％、44％、46％、48％、50％、52％、54％、56％、58％、60％的两种金属混合；以锌、铝两种金属为100％计，加入微量合金元素占锌、铝两种金属总量分别为钛0.21％、镁0.23％、硼0.15％、硅0.9％、铈0.01％；做成锌铝减振合金。将这种锌铝减振合金温度在(＞500℃)以上，加热到完全熔化。

将镀件进行表面除油脂处理、除锈处理，预处理后，浸入氯化锌45％，氯化铵25％，氟化钾10％组成的助镀液中，烘干；将镀件浸入熔化后的锌铝减振合金熔液中；锌铝减振合金熔化后的液体热浸镀到钢或铁材料的表面。

这种工艺做成的高速工具钢圆盘锯，具有良好的抗大气和介质腐蚀的能力防止了锯片存放和使用时生锈，锌铝合金镀层外表可进行化学法色处理或进行涂漆、喷塑或印花操作，镀层能耐300℃高温，不会因发热而产生镀层剥皮脱落，使用时可喷液冷却。最后即能得到具有减振效果的高速工具钢圆盘锯。

Claims

1、一种钢或铁合金材料表面镀锌铝减振合金工艺，包含以下步骤：

A、将锌铝减振合金加热到完全熔化；

B、将镀件进行表面预处理后，浸入助镀液中，烘干；

C、将镀件浸入熔化后的锌铝减振合金熔液中；

D、锌铝减振合金熔化后的液体热浸镀到钢或铁合金材料的表面。

2、根据权利要求1所述的钢或铁合金材料表面镀锌铝减振合金工艺，其特征在于这种锌铝减振合金中含有锌、铝两种金属和微量合金元素；以锌、铝两种金属为100％计，锌的重量百分比为82％-70％，铝的重量百分比为18％-30％；或锌的重量百分比为60％-40％，铝的重量百分比为40％-60％；微量合金元素占锌、铝两种金属总量的0.09％-2.6％。

3、根据权利要求2所述的钢或铁合金材料表面镀锌铝减振合金工艺，其特征在于微量合金元素为钛、镁、硼、硅、铈。

4、根据权利要求3所述的钢或铁合金材料表面镀锌铝减振合金工艺，其特征在于锌铝减振合金中钛、镁的加入重量百分比为锌、铝两种金属总量的0.01％～0.4％。

5、根据权利要求3所述的钢或铁合金材料表面镀锌铝减振合金工艺，其特征在于锌铝减振合金中硼的加入重量百分比为锌、铝两种金属总量的0.01％～0.2％。

6、根据权利要求3所述的钢或铁合金材料表面镀锌铝减振合金工艺，其特征在于锌铝减振合金中硅的加入重量百分比为锌、铝两种金属总量的0.5-1.5％。

7、根据权利要求3所述的钢或铁合金材料表面镀锌铝减振合金工艺，其特征在于锌铝减振合金中铈的加入重量百分比为锌、铝两种金属总量的0.01-0.02％。

8、根据权利要求7所述的钢或铁合金材料表面镀锌铝减振合金工艺，其特征在于所述的铈为含铈45％或48％的混合稀土金属。

9.根据权利要求1所述的钢或铁合金材料表面镀锌铝减振合金工艺，其特征在于所述的助镀液为氯化锌、氯化铵、氟化钾的水溶液，其中氯化锌60-70％，氯化铵20-30％，氟化钾5-15％。