[发明专利]一种高频感应热浸渗铝工艺

说明书

本发明公开了一种高频感应热浸渗铝工艺。所述的一种高频感应热浸渗铝工艺，包括以下步骤：将钢件进行机械和化学两种结合的方法除锈，碱洗除油，表面助镀，烘干，马弗炉加热铝液，高频感应浸渗铝，通过上述步骤即可得到浸渗铝钢。本发明的产品由纯铝层、Fe‑Al金属间化合物层和基体组成，纯铝层在使用过程中，表面形成致密的氧化铝层，具有耐腐蚀性，Fe‑Al金属间化合物层在5~20um之间，不破坏基体的塑性，同时可提高钢件的强度。本发明的制备方法可大幅度降低浸渗铝时间，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及一种高频感应热浸渗铝钢的制备。

背景技术

钢铁因其高强度、高韧性、容易加工、成本低而成为工业中用量最大的一类金属材料，但其最大的缺点就是易锈蚀和磨损，往往因此造成巨大的经济损失。因为腐蚀与磨损都始于钢材表面，所以采用表面工程技术实施于材料表面改性已成为材料科学最活跃的前沿领域之一。

热浸渗铝是将表面净化的工件浸于熔融铝或铝合金中并保持一定时间，发生铝液对钢表面浸润、铁的溶解以及铁原子与铝原子的相互扩散和反应，从而形成Fe-Al金属间化合物中间层，当工件从铝液中提出时在此合金层的表面粘附一层铝液或铝合金液，在其冷却凝固后便形成包括Fe-Al合金层和表面纯铝层或铝合金层的镀层。传统的热浸渗铝钢的热浸温度较低，一般在完全奥氏体化温度以下，可以作为室温耐腐蚀用热浸渗铝钢，但不适于严苛条件下的使用，如高温、腐蚀性环境，必须经过后续长达几个小时的渗铝工序，才可在严苛条件下使用，生产成本高，且经过长期的高温保温处理，基体材料晶粒长大（如Q235钢热浸渗铝层的组织分析和性能，南京化工大学学报，2000，22（6），10~13，扩散退火工艺参数为900℃ 、5 h 时，经扩散退火后, 渗铝Q235 钢基体的晶粒度也由原来的8级长大至5~6 级），消耗了表面的铝合金层，降低了耐腐蚀和力学性能。本发明提供的一种高频感应热浸渗铝钢的制备方法，由于高频感应的集肤作用，钢件的表面快速升温，钢件表层达到完全奥氏体化温度，而钢件内部温度几乎不变，在表层浸铝和渗铝同时进行，热浸渗铝生产时间控制在90~150s，大幅度降低生产周期的同时，可以保证基体内部晶粒度不变，确保材料的力学性能。

发明内容

本发明的一种高频感应热浸渗铝工艺制备的渗铝钢由纯铝层、Fe-Al金属间化合物层和基体组成，纯铝层在使用过程中，表面形成致密的氧化铝层，具有耐腐蚀性， Fe -Al金属间化合物层在5~20um之间，不破坏基体的塑性，同时可提高钢件的强度。本发明的制备方法可大幅度降低浸渗铝时间，提高生产效率。

本发明的制备方法包含以下几个步骤：

步骤一、除锈：将钢件进行机械和化学两种结合的方法除锈，先用砂纸将钢件的表面较厚的锈层进行打磨，将打磨后的钢件放在3-6%HCl溶液中浸泡2min，取出后用清水进行冲洗。

步骤二、碱洗除油：除油剂为20%NaOH + 2%十二烷基硫酸钠 + 5%NaSiO₃ + 其余为水（质量百分比），加热至80℃，浸泡时间为10~20min，取出后同样用清水进行冲洗。

步骤三、表面助镀：助镀剂为（2~4%）Cr2O3 +(1~2%) KF +（1~2%）KBF4 +（1~2%）ZnCl2 + 其余为水（质量百分比），加热至40℃，助镀时间3~6min，取出后100℃下保温1h，3h内进行浸渗。

步骤四、马弗炉加热：将铝锭放入坩埚，再放入马弗炉中进行加热，加热温度为750℃，保温2h，将坩埚取出，再将表层的氧化膜撇除。

步骤五、高频感应浸渗：在盛有铝液的坩埚外面加感应线圈，通感应电流600~900A，感应频率50KHz，感应时间90~150s。

通过上述步骤即可达到高频感应浸渗铝钢。