一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法，包括以下步驟：稱量共滲劑原料：鋅粉、鋁粉、氧化鋁粉、鎳粉、稀土金屬氧化物粉末、催化劑；將稱量的粉末混合均勻后加熱至150～200℃，保溫30分鐘～50分鐘后冷卻至室溫然后與催化劑混合均勻后制得共滲劑；將表面光滑潔凈的橋梁預埋件板材層疊成高度與寬度相接近的堆垛，且相鄰的橋梁預埋件板材之間鋪設一層共滲劑，然后打包成捆放入共滲爐中，并入共滲劑加熱至400～500℃，在0.10～0.20兆帕的壓力下共滲透處理2～3小時。本發明能高效地利用共滲爐的空間，鋅鋁鎳合金共滲防護層厚度均勻、金相組織致密，對于高溫鹽霧氣體具有優異的抗蝕能力，且不存在氫脆現象。
【專利說明】
一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種多元合金共滲金屬防腐技術領域，特別是一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法。
【背景技術】
[0002]每年世界鋼材腐蝕損失占鋼材總產量的10%以上，工業發達國家腐蝕造成的經濟損失占國民經濟總產值的2%?4%以上;研究開發先進的防腐蝕技術，以減少腐蝕造成的經濟損失、延長鋼鐵及其他金屬材料和設備的使用壽命，對促進先進技術、尖端科學和國防工業的發展、以及國民經濟和社會環境的可持續協調發展具有極為重要的意義。鋼筋混凝土結構的橋梁其預埋件，由于長期面對冰凍破壞、化學腐蝕、鋼筋銹蝕和堿骨料反應等各種引起腐蝕的因素，較容易發生腐蝕進而破壞橋梁的混凝土結構;特別是由于濕度、溫度和二氧化碳的作用，會引起混凝土的碳化，再加上氧氣、二氧化硫和氯氣等腐蝕性介質的作用會進一步加劇橋梁預埋件的銹蝕和混凝土結構的破壞。電鍍鋅、電鍍鎘、熱浸鋅、熱噴鋅、磷化、達克羅等傳統防腐工藝，不僅防腐涂層單薄、致密性和防滲透性能差，而且傳統防腐工藝所伴生的廢水、廢氣、廢渣嚴重污染環境。
[0003]多元合金共滲是新型的金屬防腐技術，其主要通過在真空條件下進行復雜的物理化學反應，進而在金屬表面形成一個厚度均勻的、表面硬度高的防腐蝕保護層;現有技術中的多元合金共滲工藝所使用的滲劑主要由鋅粉、鋁及其化合物、少量稀土金屬化合物和少量催化劑構成；當上述合金高溫滲入鋼鐵表層后，多元金屬間互相反應及其與基體金屬的冶金相結合，形成多種合金共滲層，使得金屬表面硬度、耐磨性、耐蝕性等性能均獲得大幅度提高。如中國專利文獻CN 102127737 A所公開的一種多元合金共滲劑，其主要包括12.50%?27.50%的鋅粉，4.80%?6.80%的鋁粉，56.8?76.6%的氧化鋁粉，6.00%?8.50%的氫氧化鑭粉。上述多元合金共滲劑處理金屬表面所形成的多元合金共滲防腐保護層主要存在的不足在于:多元合金共滲防腐保護層的耐溫性較差，對于高溫鹽霧氣體的抗蝕能力不足。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法，包括以下步驟:
步驟一、稱量以下質量份數的共滲劑原料:鋅粉100份，鋁粉10?20份，氧化鋁粉80?100份，鎳粉10?30份，稀土金屬氧化物粉末2?10份，催化劑0.1?2.0份，上述原料的粒徑均為300目；
步驟二、將步驟一中稱量的鋅粉、鋁粉、氧化鋁粉、鎳粉和稀土金屬氧化物粉末混合均勻后加熱至150?200°C，保溫30分鐘?50分鐘后冷卻至室溫然后與催化劑混合均勻后制得共滲劑； 步驟三、將表面光滑潔凈的橋梁預埋件板材層疊成高度與寬度相接近的堆垛，且相鄰的橋梁預埋件板材之間鋪設一層步驟二制備獲得的共滲劑，然后通過兩端設置有螺紋的U形桿將層疊成堆垛的橋梁預埋件板材打包成捆；
步驟四、將步驟三打包成捆的橋梁預埋件板材放入共滲爐中，并向共滲爐中加入步驟二制備獲得的共滲劑，然后通過共滲爐加熱至400?500°C，在0.10?0.20兆帕的壓力下共滲透處理2?3小時，制備獲得鋅鋁鎳合金共滲防護層。
[0006]作為上述技術方案的具體優選，步驟一中所述稀土金屬氧化物粉末為三氧化二鈰粉，且三氧化二鈰粉的質量份數為2?5份。
[0007]作為上述技術方案的具體優選，步驟一中所述催化劑為氯化銨，且氯化銨的質量份數為0.5?0.8份。
[0008]作為上述技術方案的具體優選，步驟一中稱量的共滲劑原料包括以下質量份數的組分:鋅粉100份，招粉15份，氧化鋁粉85份，鎳粉20份，三氧化二鈰粉3份，氯化銨0.6份。
[0009]與現有技術相比較，本發明的有益效果是:
本發明所提供的一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法，采用鋅鋁鎳合金共滲工藝，處理金屬表面所形成的多元合金共滲防腐保護層具有厚度均勻、金相組織致密的優點，厚度在10微米?100微米之間可任意控制，是一層牢固的防腐屏障，與相同厚度的滲鋅鋁比較，對于高溫鹽霧氣體具有優異的抗蝕能力，且不存在氫脆現象;此外本發明所提供的一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法使橋梁預埋件板材在共滲爐中與共滲劑混合充分，且能夠高效地利用共滲爐的空間。
【具體實施方式】
[0010]下面將結合具體的實施例來進一步詳細說明本發明的技術內容。
[0011]具體實施例1
本實施例所提供的一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法，包括以下步驟:
步驟一、稱量以下質量份數的共滲劑原料:鋅粉100份、鋁粉15份、氧化鋁粉85份、鎳粉20份、三氧化二鈰粉3份、氯化銨0.6份，上述原料的粒徑均為300目；
步驟二、將步驟一中稱量的鋅粉、鋁粉、氧化鋁粉、鎳粉和稀土金屬氧化物粉末混合均勻后加熱至150?200°C，保溫30分鐘?50分鐘后冷卻至室溫然后與催化劑混合均勻后制得共滲劑；
步驟三、將表面光滑潔凈的橋梁預埋件板材層疊成高度與寬度相接近的堆垛，且相鄰的橋梁預埋件板材之間鋪設一層步驟二制備獲得的共滲劑，然后通過兩端設置有螺紋的U形桿將層疊成堆垛的橋梁預埋件板材打包成捆；
步驟四、將步驟三打包成捆的橋梁預埋件板材放入共滲爐中，并向共滲爐中加入步驟二制備獲得的共滲劑，然后通過共滲爐加熱至400?500°C，在0.10?0.20兆帕的壓力下共滲透處理2?3小時，制備獲得鋅鋁鎳合金共滲防護層。
[0012]具體實施例2
本實施例所提供的一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法，具體步驟與具體實施例1相同，與具體實施例1不同的是，在步驟一中稱量的共滲劑原料包括以下質量份數的組分:鋅粉100份招粉1份氧化鋁粉100份鎳粉30份三氧化二鈰粉5份氯化銨0.5份。
[0013]具體實施例3
本實施例所提供的一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法，具體步驟與具體實施例1相同，與具體實施例1不同的是，在步驟一中稱量的共滲劑原料包括以下質量份數的組分: 鋅粉100份鋁粉20份氧化鋁粉80份鎳粉1份三氧化二鈰粉2份氯化銨0.8份。
[0014]具體實施例4
本實施例所提供的一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法，具體步驟與具體實施例1相同，與具體實施例1不同的是，在步驟一中稱量的共滲劑原料包括以下質量份數的組分: 鋅粉100份鋁粉20份氧化鋁粉90份鎳粉15份
三氧化二鑭粉10份碳酰二胺0.1份。
[0015]具體實施例5
本實施例所提供的一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法，具體步驟與具體實施例1相同，與具體實施例1不同的是，在步驟一中稱量的共滲劑原料包括以下質量份數的組分: 鋅粉100份鋁粉18份氧化鋁粉9份鎳粉25份三氧化二鑭粉8份氯化銨2.0份。
[0016]具體實施例1至5制得的橋梁預埋件板材鋅鋁鎳合金共滲防護層均不存在氫脆現象。
[0017]在鹽霧箱中進行高溫(60?70°C)中性鹽霧腐蝕試驗，結果為:具體實施例1在100小時內未出現銹斑;具體實施例2至具體實施例5在50小時內未出現銹斑。
[0018]具體實施例1至5制得的橋梁預埋件板材鋅鋁鎳合金共滲防護層表面維氏硬度值為:具體實施例1至具體實施例3為200HV以上，具體實施例4和具體實施例5為150HV?200HV。
[0019]以上對本發明的較佳實施進行了具體說明，當然，本發明還可以采用與上述實施方式不同的形式，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下所作的等同的變換或相應的改動，都應該屬于本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、稱量以下質量份數的共滲劑原料:鋅粉100份，鋁粉10?20份，氧化鋁粉80?100份，鎳粉10?30份，稀土金屬氧化物粉末2?10份，催化劑0.1?2.0份，上述原料的粒徑均為300目； 步驟二、將步驟一中稱量的鋅粉、鋁粉、氧化鋁粉、鎳粉和稀土金屬氧化物粉末混合均勻后加熱至150?200°C，保溫30分鐘?50分鐘后冷卻至室溫然后與催化劑混合均勻后制得共滲劑； 步驟三、將表面光滑潔凈的橋梁預埋件板材層疊成高度與寬度相接近的堆垛，且相鄰的橋梁預埋件板材之間鋪設一層步驟二制備獲得的共滲劑，然后通過兩端設置有螺紋的U形桿將層疊成堆垛的橋梁預埋件板材打包成捆； 步驟四、將步驟三打包成捆的橋梁預埋件板材放入共滲爐中，并向共滲爐中加入步驟二制備獲得的共滲劑，然后通過共滲爐加熱至400?500°C，在0.10?0.20兆帕的壓力下共滲透處理2?3小時，制備獲得鋅鋁鎳合金共滲防護層。2.根據權利要求1所述的一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法，其特征在于:步驟一中所述稀土金屬氧化物粉末為三氧化二鈰粉，且三氧化二鈰粉的質量份數為2?5份。3.根據權利要求2所述的一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法，其特征在于:步驟一中所述催化劑為氯化銨，且氯化銨的質量份數為0.5?0.8份。4.根據權利要求3所述的一種鋅鋁鎳合金共滲防護層制備方法，其特征在于:步驟一中稱量的共滲劑原料包括以下質量份數的組分:鋅粉100份，鋁粉15份，氧化鋁粉85份，鎳粉20份，二氧化二鋪粉3份，氯化錢0.6份。
【文檔編號】C23C10/30GK105951037SQ201610360384
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月28日
【發明人】晉華明
【申請人】蕪湖眾源復合新材料有限公司