[发明专利]一种钢材表面多元合金共渗防腐层及其共渗方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种金属表面防腐处理方法，特别涉及钢材表面防腐处理方法，具体地说是一种钢材表面锌镍轻稀土多元合金共渗防腐层及共渗方法。 

二、背景技术

腐蚀、锈蚀是钢铁材料的天敌。据估算，世界钢产量约有十分之一损耗于腐蚀、锈蚀。腐蚀对我国造成的经济损失每年至少在400亿元以上。目前，较发达地区大部分电镀锌、热镀锌厂已逐步关、停、并、转或整改。现存的工厂，政府也要求其重视环保，积极治理污染，达标排放。但这些措施都无法从根本上解决“三废”问题，且处理费用昂贵，洁净的防腐技术是目前的发展趋势。 

多元合金共渗是将工件置于含至少两种欲渗元素的渗剂中，经过一次加热扩散过程，使多种元素渗入工件表面的化学热处理过程，目前大多采用的多元共渗元素为锌、铝元素，多元合金共渗工艺使所渗金属元素与基体金属常发生反应而形成化合物相，使渗层与基体结合牢固，其结合强度是电镀、热镀锌工艺难以比拟的。渗层具有不同于基体金属的成分和组织，从而使工件表面获得特殊的性能，如抗高温、耐腐蚀、耐磨损等性能。共渗锌铝合金工艺是目前我国防锈处理积极倡导和日益发展的高新技术，其最大特点是附着力强，耐大气候，耐腐蚀性强，能够大幅度地提高工件在恶劣环境中的工作寿命。专利CN102127732A公开了一种多元合金共渗剂及其制备共渗层的方法，所采用的共渗剂由锌粉、铝粉、氧化铝粉、氢氧化镧粉和氯化铵组成。专利CN1970842公开了多元合金共渗加封闭的涂层及应用，所述的第一层为多元合金共渗层与钝化层，多元合金共渗层是由锌、铝和氧化镧组成。为进一步改善多元合金共渗层的耐腐蚀性能，同时降低分散剂的成本，本发明开发了一种锌镍轻稀土多元合金共渗金属表面防腐处理方法，在金属表面形成一层致密的锌镍轻稀土多元合金共渗层，在共渗过程中采用石英砂作为分散剂，降低了生产成本。目前，国内还没有锌镍轻稀土多元合金共渗相关专利与研究报道。 

三、发明内容

为了提高钢材的防腐性能，本发明旨在提供一种由多元合金共渗形成的表面防腐层。所要解决的技术问题是遴选合适的共渗金属及其相应的共渗方法。 

本发明所称的钢材表面多元合金共渗防腐层是在钢材表面通过共渗透方法制备的锌镍轻稀土多元合金共渗形成的防腐层，另现有技术的区别是由以下重量份各组分构成的多元合金粉在分散剂石英砂和助渗剂氯化铵（NH₄Cl）或/和尿素（CO（NH₂）₂）作用下于 共渗炉内对洁净的钢材制件表面进行共渗透处理得到的防腐层： 

锌粉100份、镍粉10～20份、轻稀土氧化物5～10份。 

所述的轻稀土氧化物选自La₂O₃、Ce₂O₃或Nd₂O₃一种或两种以上氧化物。 

所述的锌粉和镍粉粒径故为325目。 

所述的洁净的钢材制件表面是指该表面经抛丸机除锈后的表面。 

本防腐层的共渗方法包括混合、预处理和共渗透，与现有技术的区别是所述的混合是将配比量的锌粉、镍粉、轻稀土氧化物和分散剂石英砂混合均匀得混合料；所述的预处理是将混合料置于共渗炉内于180～220℃加热2h，冷却至50～60℃后出料；所述的共渗透是将预处理后的混合料、配比量的助渗剂NH₄Cl或/和CO（NH₂）₂和洁净的钢材制件加入共渗炉内于400～460℃，压力0.08～0.15MPa下共渗透处理2h；卸压、降温取出钢材制件，其表面的多元合金共渗层就是锌镍轻稀土多元合金共渗的防腐层。 

所述的配比量如下（重量份）： 

锌粉100份、镍粉10～20份、轻稀土氧化物5～10份、分散剂石英砂200～250份、助渗剂NH₄Cl或/和CO（NH₂）₂0.2～0.4份。 

所述的轻稀土氧化物选自La₂O₃、Ce₂O₃或Nd₂O₃一种或两种以上氧化物。 

所述的锌粉和镍粉的粒径均为325目，石英砂粒径为80-100目。 

所述的压力为表压，下同。 

当助渗剂同时使用NH₄Cl或/和CO（NH₂）₂时，两者相对比例任意。