[发明专利]一种铝锌硅稀土复合粉末渗剂及其应用工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝锌硅稀土复合粉末渗剂及其应用工艺，属于钢铁件的表面防护技术领域，具体涉及在钢铁件表面形成铝锌硅稀土铁多元合金防护层的化学热处理行业。

背景技术

汽车零部件、水暖器具、建筑五金件，化工、冶金、热加工、输变电等工程中使用的钢铁件，以及烟囱管，烤箱、照明器和日光灯罩等用的钢铁件，常常需要同时具有耐潮湿大气腐蚀和耐高温等性能的防护层。铝和锌是较高温度工作的钢铁件表面防护中最常使用的化学元素。

热浸镀锌铝层，厚度一般在15～130µm，主要优点是镀层的塑性和附着性好，因而变形前后的耐腐蚀性不变，其耐大气腐蚀特性比常规热镀锌高许多，并具有良好的涂敷性，可使合金层和外涂层间的结合长期保持稳定。但钢铁构件的平面与边角镀层厚度有明显差别，均匀性差，不易控制。

锌铝涂层是将水性锌铝涂料通过浸涂、刷涂或喷涂于钢铁件表面，经烘烤形成的一种超细锌鳞片和铝鳞片叠合包裹在特殊粘结剂中的无机涂层，是近年来在锌铬涂层即达克罗基础上发展起来的一种新型环保型金属表面处理技术，有些资料中也称为无铬锌铝涂层、或无铬达克罗。涂覆过程，常采用浸渍后离心甩干法、喷涂法、刷涂法或直接浸渍后在重力下放置的沥液法，使钢铁件表面形成粘结涂层，而后烘烤的涂覆工艺。通常，涂覆工艺需要重复两遍，第一遍涂覆后的钢铁件，需要在170℃下烘烤15min，然后进行第二遍涂覆，并在300℃下烘烤15min。通过调整涂覆过程的工艺参数可以得到不同的涂层厚度。涂层中无金属铬、耐腐蚀性能和耐热性能良好，而且深涂性能和再涂装性能良好。但是，这种方法形成的锌铝涂层表面硬度偏低，耐磨损、抗划伤能力较弱。

当处理带有螺纹、凹槽和内孔等复杂形状和小尺寸的钢铁件时，上述工艺均存在一定难度。因此，迫切需要寻找一种既能利用铝锌涂层优点，又能克服其工艺和性能上局限性的工艺方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种铝锌硅稀土复合粉末渗剂及其应用工艺，使高温下工作的带有螺纹、凹槽和内孔等复杂形状和小尺寸的钢铁件，能够形成铝锌硅稀土铁多元合金防护层。为此，本发明采取的技术方案是：一种铝锌硅稀土复合粉末渗剂，其特征在于，具有以下原料及其重量份数配比：铝粉40~48份，锌粉32~37份、硅铁粉1~5份、稀土氧化铈0.5~3份、蒙脱石粉0.5~3份，氯化铵0.5~5份、硼砂0.5~5份，氧化铝8~25份。

所述铝粉为颗粒直径0.1~0.5µm，含铝99.7%以上；所述锌粉为颗粒直径10~40nm，含锌99.9%以上；所述硅铁粉为颗粒直径15~25µm，含硅75%以上；所述稀土氧化铈为颗粒直径20~40nm，含氧化铈99.9%以上；所述蒙脱石粉为颗粒直径5~20µm，含蒙脱石95%以上；所述氯化铵为颗粒直径5~20µm，含氯化铵98%以上；所述硼砂为颗粒直径5~20µm，含硼砂95%以上；所述氧化铝为颗粒直径30~60nm，含氧化铝99.9%以上；各原料按重量份数配比合成100份，均匀搅拌混合在一起。

一种如上所述的铝锌硅稀土复合粉末渗剂的应用工艺，其特征在于，其工艺步骤如下：

（1）将所述粉末渗剂撒在陶瓷或金属箱底；欲渗钢铁件分散放置在粉末渗剂上，并用粉末渗剂覆盖，使钢铁件周围有20mm以上厚度的粉末渗剂；盖上箱盖，用泥密封；

（2）将此箱加热到高温区390~410℃，保温6min；再降温到低温区360~380℃，保温3min；高温区保温与低温区保温循环进行；

（3）总保温时间达到20~180min时，停止加热；缓慢冷却至室温，开箱取出钢铁件，剩余粉末渗剂回收利用。

上述铝锌硅稀土复合粉末渗剂中铝粉、锌粉、硅铁粉、稀土氧化铈、蒙脱石粉、氯化铵、硼砂的重量份数配比越多，多元合金防护层形成越快，但粉末渗锌剂易结块、易与钢铁件表面粘结。

上述铝锌硅稀土复合粉末渗剂的应用工艺中，选择的总保温时间越长，钢铁件表面所获得的铝锌硅稀土铁多元合金防护层越厚。铝锌硅稀土铁多元合金防护层的厚度应根据钢铁件的具体使用环境确定，一般在5～80µm范围内选取为宜，并通过调整保温时间准确控制在某一厚度值附近。

铝粉是形成铝锌硅稀土铁多元合金防护层的主渗元素，也是提高耐高温防腐蚀性最有效的合金元素之一；质轻、遮盖力强、对光和热反射性好，还原性好、极易氧化。

锌粉也是形成铝锌硅稀土铁多元合金防护层的主渗元素，活性高，耐蚀性好，环保；分散性好，粒度均匀，具有很强的还原性；比表面积大，遮盖效率高。