1.本發(fā)明涉及金屬防銹技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型多元合金共滲劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

2.現(xiàn)如今，金屬在人們的生活中具有廣泛的應(yīng)用。相應(yīng)的，金屬的防腐也日漸成為一大不可忽視的的問題。金屬的腐蝕不僅消耗了人類生活中不可缺少的自然資源，而且嚴(yán)重破壞了自然環(huán)境、工業(yè)生產(chǎn)及人類生活等許多活動的正常運(yùn)行，腐蝕造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重環(huán)境污染，已成為影響現(xiàn)代社會和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。為了應(yīng)對金屬的腐蝕，尤其是延緩金屬在惡劣工作環(huán)境中的銹蝕，人們采用了許多的方法應(yīng)對這一問題，傳統(tǒng)的方法有涂油、電鍍、單一涂層等。而現(xiàn)如今，采用表面涂防銹油的方法難以在惡劣的戶外條件下長時間維持金屬構(gòu)件的防銹性能，傳統(tǒng)的電鍍、單一的鋅鉻涂層等工藝也都難以滿足金屬制件的使用要求。這促使人們?nèi)ヌ剿餍滦头栏夹g(shù)。

3.粉末滲鋅技術(shù)是利用鋅鐵原子互擴(kuò)散而在基體表面形成一種鋅鐵合金層，起到很好地保護(hù)作用而被廣泛應(yīng)用于鋼鐵件的防腐領(lǐng)域。多元合金共滲技術(shù)，是在粉末滲鋅的基礎(chǔ)上發(fā)展和創(chuàng)新出來的最新的防腐處理技術(shù)，是目前金屬構(gòu)件防腐的熱門技術(shù)。多元合金共滲的技術(shù)原理是：在真空條件下，利用物理、化學(xué)吸附沉積和機(jī)械碰撞使多元金屬粉在工件表面形成鍍層。滲劑除鋅粉、催滲劑、防粘接劑外，另加鋁、鎂、稀土等金屬元素，使?jié)B層由類似多種合金組成，從而提高滲層的防銹性能。這種鍍層與其他鋅鍍層相比，具有結(jié)合強(qiáng)度高、鍍層硬度高、無氫脆危害、鍍層厚度均勻性好、工藝簡單、節(jié)省原料等優(yōu)點(diǎn)。

4.雖然多元合金共滲防腐技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，但仍然存在以下瓶頸和亟待解決的技術(shù)問題：金屬構(gòu)件共滲處理后表面的滲層厚度不均勻；現(xiàn)有滲劑的吸收率低、鋅粉用量大、成本高；表面鈍化封閉處理后的金屬構(gòu)件的耐鹽霧試驗時間不夠長，耐蝕性能達(dá)不到要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中多元合金共滲過程中滲劑的吸收率低、鋅粉用量大、滲層厚度不均的問題，提供一種新型多元合金共滲劑及其制備方法，用于多元合金共滲處理階段提高共滲金屬吸收率，以通過改變傳統(tǒng)粉末滲鋅的配方，加入其它金屬元素及其化合物，優(yōu)化原有配方，同時以通過改變多元合金共滲助滲劑與分散劑的組成，提高共滲速率，改善金屬表面性能。

6.為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

7.一種新型多元合金共滲劑，包括如下重量份數(shù)的組分：復(fù)合鋅鋁合金粉42～52份、復(fù)合鋅鎂合金粉28～36份、鋁粉4～5份、鉻粉4～5份、稀土元素化合物粉末2～3份、分散劑25～35份、助滲劑3～5份。

8.以質(zhì)量百分比為單位，在復(fù)合鋅鋁合金粉中，鋅元素含量不低于80％，鋁元素含量不低于10％，復(fù)合鋅鋁合金粉的顆粒直徑為2～18μm。

9.以質(zhì)量百分比為單位，在復(fù)合鋅鎂合金粉中，鋅元素含量不低于80％，鎂元素不低于10％，復(fù)合鋅鎂合金粉的顆粒直徑為4～20μm。

10.所添加的鋁粉中，以質(zhì)量百分比為單位，鋁元素含量不低于95％，鋁粉的粒徑為12～20μm。

11.所添加的鉻粉中，以質(zhì)量百分比為單位，鉻元素含量不低于90％，鉻粉的粒徑為10～16μm。

12.所采用的稀土元素化合物為氧化釔與氧化鈰中的至少一種，以質(zhì)量百分比為單位，其中氧化釔粉末中，氧化釔含量不低于88％；氧化鈰粉末中，氧化鈰含量不低于85％。

13.所采用的分散劑為白剛玉、鋁礬土、二氧化硅中的至少一種，其中，分散劑的顆粒直徑為0.25～1mm。

14.所采用的助滲劑可以是氟鋁酸銨、氯化鋁、氯化銨中的一種或多種組成。

15.所采用的助滲劑中氟鋁酸銨、氯化鋁、氯化銨的純度均不低于80％。

16.所述的一種新型多元合金共滲劑的制備方法，包括如下步驟：

17.1)按質(zhì)量份數(shù)稱取復(fù)合鋅鋁合金粉42～52份、復(fù)合鋅鎂合金粉28～36份、鋁粉4～5份、鉻粉4～5份、稀土元素化合物粉末2～3份、分散劑25～35份、助滲劑3～5份；

18.2)將復(fù)合鋅鋁合金粉、復(fù)合鋅鎂合金粉、鋁粉、鉻粉、稀土元素化合物粉末混合均勻進(jìn)行球磨，然后加入助滲劑混合均勻，再次進(jìn)行球磨，得到混合物粉末后加入分散劑混合均勻；

19.3)將混合物粉末在惰性氣氛保護(hù)下80～120℃烘干，即得多元合金共滲劑。

20.相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案取得的有益效果是：

21.1、本發(fā)明所述的多元合金共滲劑主要含有鋅、鎂、鋁等多種金屬，可以滲入鑄件中，在鑄件表面形成共滲層，以增強(qiáng)鑄件金屬的表面性能、延緩鑄件的腐蝕、從而提高鑄件的使用壽命。本發(fā)明的多元合金共滲配方滲層厚度可觀，與鑄件結(jié)合強(qiáng)度高。

22.2、本發(fā)明采用大量合金粉末代替大部分現(xiàn)有配方中的純金屬粉末，較之于現(xiàn)有配方，不同金屬粉末的混合更均勻，粉末粒徑差異更小，滲層均勻。

23.3、本發(fā)明所提供的分散劑，在共滲過程中，既可減緩產(chǎn)品之間的相互撞擊，減輕螺紋的損傷，又可清除產(chǎn)品表面二次氧化層，并在共滲中起到稀釋與填充的作用。進(jìn)一步地，鋁礬土與白剛玉能同時提供額外活性鋁參與金屬滲透過程，提高滲層質(zhì)量，增大滲層厚度。其中，鋁礬土具有價格優(yōu)勢，白剛玉具有性能優(yōu)勢，視生產(chǎn)情況，在本發(fā)明提供的配方的范圍內(nèi)，兩者比例可調(diào)。進(jìn)一步地，二氧化硅能提供活性硅，對共滲產(chǎn)生有利影響，并兼具價格優(yōu)勢，視實際生產(chǎn)情況，在本發(fā)明提供的配方的范圍內(nèi)，其比例可調(diào)。本發(fā)明所提供的分散劑，在生產(chǎn)過程中可回收再利用，回收后所得的分散劑在粒徑不小于0.25mm的情況下，可再次投入使用。

24.4、本發(fā)明所提供的助滲劑為氟鋁酸銨、氯化鋁、氯化銨中的至少一種。所述三者兼具去除鑄件表面雜質(zhì)，活化表面，催化共滲過程產(chǎn)生活性金屬的作用，可以充當(dāng)共滲過程中的活化劑與催化劑。進(jìn)一步地，氟鋁酸銨與氯化銨在反應(yīng)過程中分解產(chǎn)生的氣體具有排除裝置內(nèi)氧氣，保障鑄件表面性能的作用，即可充當(dāng)共滲過程的除氧劑。進(jìn)一步地，氟鋁酸銨與氯化鋁具有提供共滲反應(yīng)中間產(chǎn)物，進(jìn)而提高滲層厚度與顯微硬度的作用。進(jìn)一步地，氯化銨與氯化鋁具有安全性能優(yōu)勢，氟鋁酸銨具有性能優(yōu)勢。視具體生產(chǎn)需要，在本發(fā)明提供

的配方的范圍內(nèi)，比例可調(diào)。

25.5、本發(fā)明提供的金屬滲劑中，氧化釔可減小滲層腐蝕速率，在本配方的添加份數(shù)內(nèi)，氧化鈰可增大滲層厚度，兩者均可提高滲層質(zhì)量，視實際生產(chǎn)需要，比例可調(diào)。

26.6、本發(fā)明提供的金屬滲劑中，鉻元素可改善涂層結(jié)構(gòu)，減緩產(chǎn)品在使用過程中滲層表面的氧擴(kuò)散，以提高滲層壽命、減緩腐蝕。

27.7、本發(fā)明提供的配方制備簡單，易于操作。

附圖說明

28.圖1為本發(fā)明多元合金共滲劑使用方法示意圖。

具體實施方式

29.為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的的技術(shù)手段及功效，下面將結(jié)合本發(fā)明較佳實施例，對本發(fā)明提出的一種新型的、高效的多元合金共滲劑及其制備方法，詳細(xì)說明如后。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，一或多個實施例中的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特點(diǎn)可由任何合適形式組合。

30.值得說明的是，其中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件下進(jìn)行，所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

31.本發(fā)明中復(fù)合鋅鋁合金粉和復(fù)合鋅鎂合金粉作為供鋅劑，金屬粉末的直徑均不超過30μm。稀土元素化合物粉末選擇氧化釔或氧化鈰中的至少一種。分散劑為鋁礬土、白剛玉與石英砂中一種或幾種的混合物。助滲劑為氟鋁酸銨、氯化鋁、氯化銨中一種或幾種的混合物。

32.上述多元合金共滲劑的制備方法，具體步驟如下：

33.步驟1：按質(zhì)量份數(shù)稱取復(fù)合鋅鋁合金粉42～52份、復(fù)合鋅鎂合金粉28～36份、鋁粉4～5份、鉻粉4～5份、稀土元素化合物粉末2～3份、分散劑25～35份、助滲劑3～5份；

34.步驟2：將復(fù)合鋅鋁合金粉、復(fù)合鋅鎂合金粉、鋁粉、鉻粉、稀土元素化合物粉末混合均勻進(jìn)行球磨，然后加入助滲劑混合均勻，再次進(jìn)行球磨，得到混合物粉末后加入分散劑混合均勻；

35.步驟3：將混合物粉末在惰性氣氛保護(hù)下80～120℃烘干，即得多元合金共滲劑。

36.實施例1～5：一種新型高效的多元合金共滲劑及其制備方法，各組分及其相應(yīng)的重量份數(shù)如表1所示。其中，助滲劑為氯化銨和氯化鋁，氯化銨:氯化鋁＝80:20。

37.表1

38.組分實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5鋅鋁合金粉40份35份25份40份40份鋅鎂合金粉25份23份20份25份25份鋁粉10份9份8份10份10份鉻粉3份2份2份3份3份氧化鈰1.5份1.5份1.5份3份0份

氧化釔1.5份1.5份1.5份0份3份二氧化硅75份55份60份75份75份助滲劑5份4份3份5份5份

39.按表1稱取各組分，將復(fù)合鋅鋁合金粉、復(fù)合鋅鎂合金粉、鋁粉、鉻粉、稀土元素化合物粉末混合均勻，球磨后加入助滲劑混合均勻，再次球磨，加入分散劑后混合均勻，最后在惰性氣氛保護(hù)下100℃烘干1.5h即得。

40.實施例5～10：將實施例1～5得到的多元合金共滲劑與306鋼一起裝入密封坩堝中，隨爐升溫至450℃靜止加熱滲鋅4h，然后隨爐冷卻至200℃以下取出空冷至室溫即得。

41.檢測實施例5～10獲得的滲鋅構(gòu)件的滲層厚度，滲鋅層致密均勻，厚度為60～100μm，硬度達(dá)450hv以上，結(jié)合強(qiáng)度高。

42.如圖1所示，本發(fā)明所述多元合金共滲劑在鋼鐵制件中的應(yīng)用，包括以下步驟：

43.步驟1、將欲進(jìn)行多元合金共滲的鋼鐵鑄件加入燃?xì)鉂B鋅爐中，加入按上述方法進(jìn)行配比得到的多元合金共滲劑，密封。

44.步驟2、燃?xì)鉅t設(shè)定溫度為500℃，設(shè)定升溫時間為1.2h，加熱狀態(tài)保溫時間5h，爐腔內(nèi)空轉(zhuǎn)時間3h。

45.步驟3、啟動旋轉(zhuǎn)電機(jī)，開啟風(fēng)機(jī)。

46.步驟4、待到加熱保溫完畢后，關(guān)閉風(fēng)機(jī)，打開加熱體門，將爐膽臺車開到等待工位進(jìn)行空轉(zhuǎn)，當(dāng)共滲爐空轉(zhuǎn)爐膽溫度在250℃左右時停止空轉(zhuǎn)，后自然狀態(tài)冷卻或風(fēng)冷。

47.步驟5、將爐膽吊出，移至指定區(qū)域，打開爐蓋，取出工件，回收部分分散劑。

48.本發(fā)明提供的一種新型高效的多元合金共滲劑，其滲劑活性高、滲速快、原料廣泛且利用率高、粉末粒徑差異更小，滲層均勻、厚度可觀，與鑄件結(jié)合強(qiáng)度高，硬度高，耐磨、耐蝕性能強(qiáng)；而且制備工藝簡單，易于操作。技術(shù)特征：

1.一種新型多元合金共滲劑，其特征在于包括如下重量份數(shù)的組分：復(fù)合鋅鋁合金粉42～52份、復(fù)合鋅鎂合金粉28～36份、鋁粉4～5份、鉻粉4～5份、稀土元素化合物粉末2～3份、分散劑25～35份、助滲劑3～5份。2.如權(quán)利要求1所述的一種新型多元合金共滲劑，其特征在于：以質(zhì)量百分比為單位，在復(fù)合鋅鋁合金粉中，鋅元素含量不低于80％，鋁元素含量不低于10％，復(fù)合鋅鋁合金粉的顆粒直徑為2～18μm。3.如權(quán)利要求1所述的一種新型多元合金共滲劑，其特征在于：以質(zhì)量百分比為單位，在復(fù)合鋅鎂合金粉中，鋅元素含量不低于80％，鎂元素不低于10％，復(fù)合鋅鎂合金粉的顆粒直徑為4～20μm。4.如權(quán)利要求1所述的一種新型多元合金共滲劑，其特征在于：所添加的鋁粉中，以質(zhì)量百分比為單位，鋁元素含量不低于95％，鋁粉的粒徑為12～20μm。5.如權(quán)利要求1所述的一種新型多元合金共滲劑，其特征在于：所添加的鉻粉中，以質(zhì)量百分比為單位，鉻元素含量不低于90％，鉻粉的粒徑為10～16μm。6.如權(quán)利要求1所述的一種新型多元合金共滲劑，其特征在于：所采用的稀土元素化合物為氧化釔與氧化鈰中的至少一種，以質(zhì)量百分比為單位，其中氧化釔粉末中，氧化釔含量不低于88％；氧化鈰粉末中，氧化鈰含量不低于85％。7.如權(quán)利要求1所述的一種新型多元合金共滲劑，其特征在于：所采用的分散劑為白剛玉、鋁礬土、二氧化硅中的至少一種，其中，分散劑的顆粒直徑為0.25～1mm。8.如權(quán)利要求1所述的一種新型多元合金共滲劑，其特征在于：所采用的助滲劑可以是氟鋁酸銨、氯化鋁、氯化銨中的一種或多種組成。9.如權(quán)利要求8所述的一種新型多元合金共滲劑，其特征在于：所采用的助滲劑中氟鋁酸銨、氯化鋁、氯化銨的純度均不低于80％。10.權(quán)利要求1～9任一項所述的一種新型多元合金共滲劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟：1)按質(zhì)量份數(shù)稱取復(fù)合鋅鋁合金粉42～52份、復(fù)合鋅鎂合金粉28～36份、鋁粉4～5份、鉻粉4～5份、稀土元素化合物粉末2～3份、分散劑25～35份、助滲劑3～5份；2)將復(fù)合鋅鋁合金粉、復(fù)合鋅鎂合金粉、鋁粉、鉻粉、稀土元素化合物粉末混合均勻進(jìn)行球磨，然后加入助滲劑混合均勻，再次進(jìn)行球磨，得到混合物粉末后加入分散劑混合均勻；3)將混合物粉末在惰性氣氛保護(hù)下80～120℃烘干，即得多元合金共滲劑。

技術(shù)總結(jié)

一種新型多元合金共滲劑及其制備方法，多元合金共滲劑包括如下重量份數(shù)的組分：復(fù)合鋅鋁合金粉42～52份、復(fù)合鋅鎂合金粉28～36份、鋁粉4～5份、鉻粉4～5份、稀土元素化合物粉末2～3份、分散劑25～35份、助滲劑3～5份。將復(fù)合鋅鋁合金粉、復(fù)合鋅鎂合金粉、鋁粉、鉻粉、稀土元素化合物粉末混合均勻，球磨后加入助滲劑混合均勻，再次球磨后加入分散劑混合均勻，最后在惰性氣氛保護(hù)下80～120℃烘干即得。本發(fā)明的多元合金共滲劑，原料廣泛、滲劑活性高、滲速快、原料利用率高，滲層厚度與顯微硬度更大，與金屬構(gòu)件的結(jié)合力更強(qiáng)，所得滲層表面性能優(yōu)異，能有效減緩鑄件的腐蝕。能有效減緩鑄件的腐蝕。能有效減緩鑄件的腐蝕。

技術(shù)研發(fā)人員：羅貫虹 陳秀香 陳鎮(zhèn)平 謝華標(biāo) 李瑞平 羅長虹 李偉良 丘麗華 鄧麗琴 鐘玲燕 張颯 余煜璽 徐銳

受保護(hù)的技術(shù)使用者：福建宏貫路橋防腐科技股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.03.10

技術(shù)公布日：2022/6/4