[发明专利]一种制备锌铝镁粉末渗锌剂及用于钢铁处理的方法

说明书

本发明公开了一种制备锌铝镁粉末渗锌剂及用于钢铁处理的方法。采用的原料按重量百分比配比为30％～60％锌粉，20％～40％5083镁铝合金粉，1％～3％氯化铵，余量为氧化铝。其中5083含镁铝合金粉成分为：4.0～4.9％Mg，93％～96％Al，粒度为100～200目。将金属基体进行除油和除锈处理之后在真空环境下进行渗锌处理，退火温度420～470℃，时间为3～5h。冷却后对渗锌后的基体进行钝化处理，其渗层硬度278.92HV，渗层深度可达到65μm。该锌铝镁粉末渗锌剂能有效抑制晶界腐蚀，并能较好的提高耐含盐气氛腐蚀，该渗锌方法操作简单、成本低、生产过程绿色无污染，能制备出与零件结合强度高、耐磨性能优异的高质量锌渗层。

技术领域

本发明涉及一种金属基体的表面改性技术，具体涉及一种锌铝镁粉末渗锌剂及其用于钢铁处理的方法。

背景技术

金属制件尤其是紧固件等零件在汽车、桥梁、军事武器、五金等行业应用非常广泛，这类钢铁零部件经常处于非常恶劣的环境中，受到大气及海水的侵蚀因此常常需要性质较为稳定的防腐办法，提高制件的耐腐蚀能力。在钢铁表面镀锌和渗锌是如今最常用的表面防锈蚀方法之一。

随着金属材料以及工业技术的不断发展，各国对长期且廉价的金属制品的防锈蚀技术提出了更高的要求。表面改性作为一种最常用的材料防腐办法，通过将金属材料与环境隔绝的方法减缓氧化速率，提高材料的耐腐蚀能力。

表面改性是通过改变基体表面组织结构状态，既能发挥材料基体的力学性能，又达到零件表面使用要求。热浸镀锌是钢铁零件中使用最为广泛的一种表面改性工艺。但现有我国使用的热浸镀锌工艺耗能较大，并且镀层耐蚀性等性质较差，难以满足部分环境恶劣地区的零件使用要求。为此国内开始采用粉末渗锌技术，从而提高金属制件耐腐蚀性能。

粉末渗锌是一种热扩散表面强化技术，它是在铁素体状态下的化学热处理。在低于Ac1温度和钢中基体基本无相变的条件下，将锌元素渗入钢铁表面中的方法。渗锌层往往具有优良的耐腐蚀能力以及良好的耐磨性。

热浸镀锌铝镁技术早已实现国际商业化，高含量铝元素加入镀层内能够较好的利用铝镀层的耐腐蚀性能，并且在含盐气氛中耐蚀性表现良好。Mg元素的加入能够在镀层表面形成稳定的Zn和ZnAl的保护层，并且有效抑制晶界腐蚀，从而提高Zn-Al镀层的耐蚀性。然而铝含量的增加容易造成镀层出现粉末渗锌作为一种新型表面处理方法，拥有操作简单、成本低、生产过程绿色无污染等特点，并且由于处理温度较低，大大减少了钢件氢脆的风险，因此能够制备出与零件结合强度高、耐磨性能优异的高质量锌渗层。

发明内容

本发明要结局的技术问题是：现有粉末渗锌成分在含盐气氛中腐蚀性能较差，而粉末镀锌铝镁工艺耗能较大。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是:一种制备锌铝镁粉末渗锌剂及用于钢铁处理的方法。采用的原料按重量百分比配比为30％～60％锌粉，20％～40％5083镁铝合金粉，1％～3％氯化铵，余量为氧化铝。其中5083含镁铝合金粉成分为：4.0～4.9％Mg，93％～96％Al，粒度为100～200目。

本发明提供用于钢铁处理的方法。将金属基体进行除油和除锈处理之后在真空环境下进行渗锌处理，退火温度420～470℃，时间为3～5h。冷却后渗后进行使用5％硝酸与铬酸盐进行钝化封闭处理，增加渗层稳定性与耐腐蚀性，其渗层深度可达到65μm。

本发明通过在渗锌剂中加入含镁铝合金5083合金的添加Al和Mg元素，合金较低的价格也大大降低了原材料成本。本渗剂成本低，并且其应用于钢铁材料工艺简单、无需复杂的工艺成产线与专业的设备就能制备出渗层。

该锌铝镁粉末渗锌剂对钢铁基体进行渗锌处理得到钝化后的渗层表面组织图，如图1所示。同时粉末渗锌渗层横切面图，如图2所示。

附图说明

图1是本发明实例3中钝化处理后的渗层表面组织图。