[发明专利]一种热浸镀铝锰系合金层方法

说明书

技术领域

本发明属于Q235钢表面改性和表面强化技术领域，涉及一种热浸镀铝锰系合金层方法。

背景技术

现有技术中，往往采用纯铝镀层，其硬度较低一般为15.3HBS，随着冲蚀磨损和动载磨粒磨损时间的延长，纯铝镀层的磨损失重量也比较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术所存在的上述不足，提供一种热浸镀(HAD)铝锰系合金层方法，HAD铝锰系合金层具有优良的抗冲蚀磨损和磨粒磨损性能。其技术方案为：

一种热浸镀铝锰系合金层方法，其步骤为：待镀件经过除油、水洗、除锈、水洗、助镀、水洗、吹干及预热、热浸镀铝，

所述除油步骤，采用的除油剂的成分为20％NaOH、5％Na₂SO₄和10％Na₂CO₃混合水溶液，加热80-100℃浸泡20min；

所述除锈步骤采用硫酸或盐酸水溶液，所述硫酸溶液浓度为20％，温度40～60℃，时间10～20min；所述盐酸溶液浓度为33％，温度10～30℃，时间5～30min，酸洗后用流动水冲洗1～2min，晾干后才允许进入下一工序，采用的除锈剂为常温33％工业盐酸，浸泡30min然后冲洗；

所述助镀步骤将经过前述预处理后的镀件置于助镀剂中进行助镀处理，在熔剂法钢材热浸镀铝中，采用的助镀剂：10％的ZnCl₂水溶液加热80-100℃浸泡10-20min助镀；

铝液表面覆盖剂：用于热浸镀铝熔铝时，覆盖剂一般由碱金属及碱土金属的氯化物及氟化物组成，主要成分是KCl，NaCl，Na₃AlF₆等。氯盐对固态氧化铝夹杂物和氧化膜有很强的浸润能力，在熔体温度下密度远小于铝液，能很好的铺展在铝液表面，破碎和吸附熔体表面的氧化膜。且氯化物表面张力小，润湿性好。本试验所选择的覆盖剂：80％KCl+10％NaCl+10％Na₃AlF₆。

除气剂：用于热浸镀铝精炼时，采用MnCl₂，加入量为3％。

所述热浸镀铝步骤采用可控温式井式炉进行热浸镀铝锰合金实验，将工业铝锭放入石墨坩埚在井式坩埚炉中加热，待温度升高至780～850℃铝溶解成熔融铝时，再向其中缓慢加入Mn颗粒，并用碳棒不停的搅拌5～10min，然后精炼除渣，最后将已经预处理的试样浸入铝液中，15min后取出。

本发明所述铝锰合金镀层的组成成分：所制备的Al-Mn系镀层分别为Al-2％Mn、Al-9％Mn、Al-13％Mn(wt％)合金镀层，Al-Mn-Mg系镀层分别为Al-2％Mn-4％Mg、Al-2％Mn-2％Mg、Al-4％Mn-4％Mg、Al-4％Mn-3％Mg合金镀层。

本发明的有益效果：

本发明所述方法在Q235钢表面分别形成了Al-2％wtMn、Al-9％wtMn、Al-13％wtMn铝锰系合金镀层以及Al-Mn-Mg系合金镀层；纯铝镀层表面呈较粗大的枝晶结构，而铝锰合金镀层则出现了块状的铝锰化合物相，后者主要是由Al、FeAl₃、Fe₂Al₅及MnAl₆相组成；HAD改性层包括两部分：最外层是铝锰化合物层，其下是厚齿状的铁铝化合物过渡层。

锰镁元素的添加显著提高了热浸镀铝层的表面硬度。Al-9％Mn和Al-4％Mn-4％Mg合金镀层硬度分别为26.7HBS和34.6HBS，与纯铝镀层15.3HBS相比，硬度值分别提高了75％和126％。在一定范围内锰、镁的复合添加强化效果要优于单一元素添加。在3.5m/s和7.0m/s两种冲蚀速度下，铝锰合金镀层的冲蚀磨损失重量均比纯铝镀层小，而且随冲蚀时间延长，铝锰合金镀层的冲蚀磨损失重量的增长速度也明显弱于纯铝镀层，尤其是在高含锰量的情况下。随着动载磨粒磨损时间的延长，铝锰合金镀层的磨损失重量显著降低，低于未处理的Q235钢和纯铝镀层的相应值，而且其降低幅度随着镀层中锰含量的增加愈趋明显。当磨损100h后，Al-13％Mn合金镀层的磨损失重量约为未处理Q235钢的45％，纯铝镀层的35％。因此，HAD铝锰合金镀层具有优良的抗冲蚀磨损和磨粒磨损性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的方法作进一步详细地说明。

一种热浸镀铝锰系合金层方法，其步骤为：待镀件经过除油、水洗、除锈、水洗、助镀、水洗、吹干及预热、热浸镀铝，