[发明专利]低碳钢热浸渗铝工艺

说明书

本发明属于金属表面的化学热处理方法，特别是低碳钢的热浸渗铝工艺。

金属表面渗铝是目前用于提高钢铁材料抗腐蚀，提高使用寿命的重要手段之一。目前采用的渗铝工艺有许多方法，在这些方法中，有的工艺要求化学热处理之前可免去工件除油、除锈，但工艺过程要求保温时间长（4小时），批量生产难度大，且工件表面的光洁度低，装蚀性能差，如固体粉末法。有些工艺工件表面装饰较佳，但镀层与金属基体结合力不大。在使用过程中易剥离脱落，影响使用寿命。

本发明的目的是提供一种渗铝方法，既缩短渗铝时间，又提高金属表面的装蚀性，特别是为建材行业提供优良的门窗材料。

本发明的方法首先要对工件进行预处理，除去工件上的油和锈，除油若进行不好，渗铝过程中易于产生疵孔，酸洗除锈要采用配有活化剂的稀盐酸进行除锈，除锈要根据型材锈蚀状况，调整活化及缓蚀配方，过量易于造成氢脆吸附大量炭黑，影响浸渗质量，因此要控制适当的浸入时间。工件经除油除锈处理，再进行助镀，助镀完经烘干后放入渗铝炉内渗铝。

附图1为渗铝示意图。

附图2为热浸时间（t）与扩散层厚度（δ）的关系。

下面结合附图详细说明本发明的技术方案。工件经除油除锈后，要将低碳钢工件助镀，工件经助镀后，在金属基体表面形成极薄的钝化膜，保护母材表面不被氧化，同时又活化金属表面的原子，提高与铝液的浸渗性，即提高铝原子向金属基体中的扩散能力。助镀剂的组成（重量百分比）为：NH4F3-15        +NaF30-40        +KF45-65。助镀在助镀槽中进行，助镀时间为5-10分钟。

经助镀的工件，浸渗前要进行烘干，烘不好，浸渗时易产生针孔，烘过了就可会破坏助镀膜，造成渗后金属表面质量下降。要合理选用炉子控温，掌握适当的时间和炉温，烘干温度为180-250℃，时间5分钟左右。工件烘干后在渗铝炉内进行浸渗铝，如附图1所示，渗铝炉由坩锅3，炉体4，加热区6组成，坩锅3周围砌有炉体4，液体铝5在坩锅3内，加热区6加热铝，使之成为液态，工件2由吊具1吊固，浸入700-800℃的铝液中3-5分钟，然后提出工件2，放入冷水槽中冷却即可。在热浸渗铝时。坩锅3铝液表面需加一层覆盖剂。铝液覆盖剂的组成（重量百分比）为：KCI40-50 +NaCI35-45 +Na3AIF₆5-25。覆盖剂主要隔绝空气和铝液的接触，防止铝液表面氧化。净化铝液，提高工件表面的光洁度。工件热浸渗铝后放入冷水槽中，工件表面粘附的覆盖剂即可去掉。通过渗铝，铝与钢材的互相扩散和置换，在工件金属表面形成AI-Fe的化合层，有效地改变基材的化学成份，组织结构，提高物化性能，不仅如此，在工件表面形成一层均匀光亮的铝表面层，这样两层合金抗腐性能高，外表光亮平滑，装蚀性好。

如附图2所示，工件热浸时间越长，扩散层厚度越大，掌握一定的时间，便可得到渗层厚度一定的工件。

下面列举一实施例：选用冷轧钢窗异型管，材质为B3F，管材长度为2600mm，壁厚为1.2mm，浸渗金属选用工业钝铝，把预先处理过的钢窗管材浸入水溶性助镀液中进行表面处理，经烘干后再浸入760-780℃静止的浸渗金属液中，浸渗时间3-5分钟，以8-16米/分的速度提出，再进行浸后处理。B3F钢窗管材，经热浸渗铝后内外表面光泽，无漏渗，无针孔气泡、斑点等现象，渗层连续、经金相观察，B3F材质钢窗异型管通过热浸渗铝后明显地分为三层：a、最外层为白亮的细粒状挂铝层（表面层），厚度为40-60um，b、次层为柱状的合金层，其厚度为100-120um，其晶体方向与管材表面相垂直，镶嵌于基体组织中，其金相成份主要有金属间化合物。c、母材基体的晶粒略有长大，合金层与基体牢固地结合在一起，表面层和合金层连续无漏渗，无气孔，针孔等现象。表面层硬度HV_0.160-130Kg/mm²，金属层硬度HV_0.1680-780Kg/mm²。同时经测试，它具有良好的抗硫化物、氨水、氯化物腐蚀的性能，在正常大气条件下，至少可使用100年之久。

本发明的方法生产周期短，生产效率高，简单实用，热浸渗铝后的工件防腐性能高，表面美观，装蚀性能是其它金属表面热处理工艺无法实现的，特别适合建材行业上生产金属门窗。