專利名稱：鋼件快速熱滲鋁工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及金屬熱處理技術領域，具體地說是一種鋼件快速熱滲鋁工藝。
背景技術：
滲鋁可提高合金在氧化介質和腐蝕介質中的耐蝕性和耐熱性，滲鋁的鋼質工件在500℃～700℃的含硫介質中可于不銹鋼媲美，為石油化工工業節約大量的不銹鋼，滲鋁可成倍的提高渦輪葉片的使用時間，滲鋁可增加鐵基和鐵鎳基合金的抗高溫性能等。但是傳統的滲鋁老工藝需要高溫度(950℃～1050℃左右)，周期長(6～8小時以上)，由于長時間高溫，零件容易變形，對機械性能有很大影響，爐子使用壽命短，使產品成本增加。而且傳統的老工藝滲鋁層總有表面脆性區，脆性區在彎曲變形，運輸碰撞，或加工時容易剝落，產生應力集中，促使裂紋向滲鋁層深處擴展。因此，在使用安裝過程中，需要變形彎曲的零件無法采用老工藝滲鋁。
發明內容
本發明的目的是改善傳統滲鋁工藝中的溫度高，耗能大，周期長，產量低，成本高的缺點，利用電流補償加熱式滲鋁，以電流補償的方法，縮短滲鋁周期，通過加熱速度控制滲層中的鋁含量，相成分和滲層組織，消除表面脆性區，提高了彎曲的性能，以及在保留老工藝滲層的抗高溫，耐磨性的基礎上，同時，提高了抗腐蝕能力，并保持原基材機械的強度的鋼件快速熱滲鋁工藝。
本發明鋼件快速熱滲鋁工藝如下①除油將要滲的鋼件先放入空氣爐中加熱，在350℃～400℃溫度下烘燒20分鐘左右，待滲鋁鋼件表面達到無油、干燥為止；②除銹除油后的滲件，從加熱爐中取出，浸入工業硫酸(濃度為15％)和鹽酸(濃度為12％)的混合水液中，經15分鐘的酸浸反應，當表面出現銀灰色時可取出；③清水刷洗被滲件經過酸浸去銹后，用清水沖洗4～6分鐘即可；④表面活化滲件經清水沖洗好后立即浸入鉻酐(1/1000濃度)，高錳酸鉀(2/1000濃度)，亞硝酸鈉(1.5/1000濃度)，余量為水的活化液中，經2～4分鐘反應后，取出水洗；⑤助滲將滲件泡浸在氟化鋯(1/1000濃度)，氟鋯酸鈉(1.2/1000濃度)，鋯酸酐(0.5/1000濃度)余量為水的助鍍液中4分鐘后方可；⑥烘干或自然干燥；⑦熔劑處理將涼干的滲件放進氟化鋁10-30％、氟化鈉10-35％、氯化鈉余數，溫度600℃的熔液中浸1分鐘方可滲鋁；⑧滲鋁經溶劑1分鐘鋼件立即進入1-3％硅、0.1-0.3％鈀、0.01-0.03％鈰、0.005-0.03％鑭，溫度680℃的鋁液浸2～4分鐘即可。
本發明鋼件快速熱滲鋁工藝的優點是滲鋁溫度低(680℃左右)，滲鋁時間短(2-4分鐘)，節約了能源，提高了效率。同時由于1、從實驗的數據比較得出“低溫快速”滲鋁新工藝，提高了擴散滲鋁的抗熱，沖擊穩定性和疲勞強度各10％以上；2、提高了焊接性能；
3、由于“低溫快速”的特點完全保持了工件表面的純鋁層，提高了抗腐蝕性，因鋁受到溫度和空氣氧化后形成了一層堅硬又致密的AI2O3的保護層，更好的對鐵鋁合金層起到封閉作用；4、試驗證明滲鋁前后的金屬組織，常規的機械性能保持強度均無明顯變化。
下面對性能進行試驗分析一、時代的影響及其機理鋼的滲鋁都在高溫奧氏體區進行，滲鋁時鋁在零件表面的擴散速度除了和溫度有關外，還和鋁在奧氏體中的擴散路徑有關。由于奧氏進晶粒細化是與滲鋁的加熱方式及加熱速度和加熱溫度有很大關系。電流快速滲鋁加熱速度50℃/秒，熱滲鋁老工藝加熱速度0.1℃/秒，10℃/秒。在不同加熱速度下獲不同的擴散系數。
二、抗熱沖擊穩定性滲鋁工件在工作或修理安裝時可能遭受熱沖擊，兩種方式滲鋁的比較方法是把滲鋁試樣加熱到550℃，然后室冷或水冷，如此反復一定次數后，再進行金相觀察滲鋁層的裂紋，得出結果證明，用原擴散工藝滲鋁的有表面脆性區滲層，經二次熱循環沖擊以后，就開始出現裂紋。用電流補償法的滲層，由于沒有表面脆性區，對熱沖擊的靈敏較小，經40項熱沖擊循環后，也沒有在滲層中形成裂紋。
滲鋁的CRSM0鋼件試樣熱穩定性試驗
具體實施方式
實施例一鋼件快速熱滲鋁工藝如下①除油將要滲的鋼件先放入空氣爐中加熱，在350℃～400℃溫度下烘燒20分鐘左右，待滲鋁鋼件表面達到無油、干燥為止；②除銹除油后的滲件，從加熱爐中取出，浸入工業硫酸(濃度為15％)和鹽酸(濃度為12％)的混合水液中，經15分鐘的酸浸反應，當表面出現銀灰色時可取出；③清水刷洗被滲件經過酸浸去銹后，用清水沖洗4～6分鐘即可；④表面活化滲件經清水沖洗好后立即浸入鉻酐(1/1000濃度)，高錳酸鉀(2/1000濃度)，亞硝酸鈉(1.5/1000濃度)，余量為水的活化液中，經2～4分鐘反應后，取出水洗；⑤助滲將滲件泡浸在氟化鋯(1/1000濃度)，氟鋯酸鈉(1.2/1000濃度)，鋯酸酐(0.5/1000濃度)余量為水的助鍍液中4分鐘后方可；⑥烘干或自然干燥；⑦熔劑處理將涼干的滲件放進氟化鋁10％、氟化鈉10％、氯化鈉80％，溫度600℃的熔液中浸1分鐘方可滲鋁；⑧滲鋁經溶劑1分鐘鋼件立即進入1％硅、0.1％鈀、0.01％鈰、0.005％鑭，溫度680℃的鋁液浸2～4分鐘即可。
實施例二鋼件快速熱滲鋁工藝如下①除油將要滲的鋼件先放入空氣爐中加熱，在350℃～400℃溫度下烘燒20分鐘左右，待滲鋁鋼件表面達到無油、干燥為止；②除銹除油后的滲件，從加熱爐中取出，浸入工業硫酸(濃度為15％)和鹽酸(濃度為12％)的混合水液中，經15分鐘的酸浸反應，當表面出現銀灰色時可取出；③清水刷洗被滲件經過酸浸去銹后，用清水沖洗4～6分鐘即可；④表面活化滲件經清水沖洗好后立即浸入鉻酐(1/1000濃度)，高錳酸鉀(2/1000濃度)，亞硝酸鈉(1.5/1000濃度)，余量為水的活化液中，經2～4分鐘反應后，取出水洗；⑤助滲將滲件泡浸在氟化鋯(1/1000濃度)，氟鋯酸鈉(1.2/1000濃度)，鋯酸酐(0.5/1000濃度)余量為水的助鍍液中4分鐘后方可；⑥烘干或自然干燥；⑦熔劑處理將涼干的滲件放進氟化鋁20％、氟化鈉25％、氯化鈉55％，溫度600℃的熔液中浸1分鐘方可滲鋁；⑧滲鋁經溶劑1分鐘鋼件立即進入2.5％硅、0.2％鈀、0.02％鈰、0.01％鑭，溫度680℃的鋁液浸2～4分鐘即可。
實施例三鋼件快速熱滲鋁工藝如下①除油將要滲的鋼件先放入空氣爐中加熱，在350℃～400℃溫度下烘燒20分鐘左右，待滲鋁鋼件表面達到無油、干燥為止；②除銹除油后的滲件，從加熱爐中取出，浸入工業硫酸(濃度為15％)和鹽酸(濃度為12％)的混合液中，經15分鐘的酸浸反應，當表面出現銀灰色時可取出；③清水刷洗被滲件經過酸浸去銹后，用清水沖洗4～6分鐘即可；④表面活化滲件經清水沖洗好后立即浸入鉻酐(1/1000濃度)，高錳酸鉀(2/1000濃度)，亞硝酸鈉(1.5/1000濃度)，余量為水的活化液中，經2～4分鐘反應后，取出水洗；⑤助滲將滲件泡浸在氟化鋯(1/1000濃度)，氟鋯酸鈉(1.2/1000濃度)，鋯酸酐(0.5/1000濃度)余量為水的助鍍液中4分鐘后方可；
⑥烘干或自然干燥；⑦熔劑處理將涼干的滲件放進氟化鋁30％、氟化鈉35％、氯化鈉35％，溫度600℃的熔液中浸1分鐘方可滲鋁；⑧滲鋁經溶劑1分鐘鋼件立即進入3％硅、0.3％鈀、0.03％鈰、0.02％鑭，溫度680℃的鋁液浸2～4分鐘即可。
權利要求
1.一種鋼件快速熱滲鋁工藝，其特征在于①除油將要滲的鋼件先放入空氣爐中加熱，在350℃～400℃溫度下烘燒20分鐘左右，待滲鋁鋼件表面達到無油、干燥為止；②除銹除油后的滲件，從加熱爐中取出，浸入工業硫酸(濃度為15％)和鹽酸(濃度為12％)的混合水液中，經15分鐘的酸浸反應，當表面出現銀灰色時可取出；③清水刷洗被滲件經過酸浸去銹后，用清水沖洗4～6分鐘即可；④表面活化滲件經清水沖洗好后立即浸入鉻酐(1/1000濃度)，高錳酸鉀(2/1000濃度)，亞硝酸鈉(1.5/1000濃度)，余量為水的活化液中，經2～4分鐘反應后，取出水洗；⑤助滲將滲件泡浸在氟化鋯(1/1000濃度)，氟鋯酸鈉(1.2/1000濃度)，鋯酸酐(0.5/1000濃度)余量為水的助鍍液中4分鐘后方可；⑥烘干或自然干燥；⑦熔劑處理將涼干的滲件放進氟化鋁10-30％、氟化鈉10-35％、氯化鈉余數，溫度600℃的熔液中浸1分鐘方可滲鋁；⑧滲鋁經溶劑1分鐘鋼件立即進入1-3％硅、0.1-0.3％鈀、0.01-0.03％鈰、0.005-0.03％鑭，溫度680℃的鋁液浸2～4分鐘即可。
2.根據權利要求1所述的鋼件快速熱滲鋁工藝，其特征在于溶劑的組份重量百分比為10-20％氟化鋁，10-25％氟化鈉，氯化鈉余數。
3.根據權利要求1所述的鋼件快速熱滲鋁工藝，其特征在于熔劑的組份重量百分比為20％氟化鋁，25％氟化鈉，氯化鈉55。
全文摘要
一種鋼件快速熱滲鋁工藝如下①除油；②除銹；③清水刷洗；④表面活化；⑤助滲；⑥烘干或自然干燥；⑦熔劑處理；⑧滲鋁。其優點是滲鋁溫度低(680℃左右)，滲鋁時間短(2－4分鐘)，節約了能源，提高了效率。同時由于從實驗的數據比較得出“低溫快速”滲鋁新工藝，提高了擴散滲鋁的抗熱，沖擊穩定性和疲勞強度各10％以上；提高了焊接性能；由于“低溫快速”的特點完全保持了工件表面的純鋁層，提高了抗腐蝕性，因鋁受到溫度和空氣氧化后形成了一層堅硬又致密的AI
文檔編號C23C10/22GK1673406SQ200510018370
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月11日 優先權日2005年3月11日
發明者費新成 申請人:廣州豪然潤峰實業有限公司