热浸镀渗铝工艺研究.pdf

494 探索创新交流(第二集)——第二届中国航空学会青年科技论坛文集 热浸镀(渗)铝工艺研究 毛 磊 (沈阳兴华航空电器责任有限公司，辽宁沈阳110023) 摘要：热浸镀(渗)是一种钢铁材料表面改性方法。本文主要研究热浸镀(渗)铝的工艺。以Q235钢 作为基体，在其表面进行热浸渗铝的表面工艺处理，探讨其工艺方法。 关键词：热浸渗铝 1 前言 1．1热浸镀铝的技术概述 热浸镀技术是一种早就普遍用做金属表面处理的方法。热浸镀技术是从热浸镀锌开始 的…，在13世纪后半期到16世纪中叶的这段时间内，英国和法国是最早生产镀锡板的国 家。1837年美国人GrawfordH．W．取得熔剂法的专利旧J。经过不断地改进，目前熔剂法 已经成为热浸镀金属镀层的主要工艺之一。 我国热浸镀工业发展较晚。根据资料报道，于20世纪40年代在鞍山采用熔剂法生产 单张热浸镀锌钢板，1953年开始生产热镀锌钢管，但是连续热镀锌生产线还是在1979年 于武汉建成投产。热浸镀铝工业在我国至今尚未大规模使用。除上述热浸镀产品外，美国 于1830年首先采用热镀法生产了铅一锡合金镀层钢板。目前全世界的铅一锡合金镀层钢 板仍主要采用热浸镀工艺。采用金属热浸镀的方法可以保护钢铁制件免受腐蚀，同时也不 影响机体的其他力学性能∞J，热浸镀技术是一种良好的保护方法。 1．2热浸镀技术的国内外研究开发应用状况M．51 早在1893年，德国人就钢铁热浸镀技术发表文章。随后在法国、英国公布了专利。 以后，人们相继发明了多种热浸镀铝的工艺，并于1931年首次采用熔剂法完成了钢铁材 料热浸镀铝的工业生产。 在国外，20世纪60年代是钢材热浸镀技术迅速发展的时期，目前已有成熟的生产工 艺，并进入稳定生产时期，就其产量而言，镀铝板年产量约100万吨：镀铝一锌板年产量 100—200万吨。其总发展趋势是增加产量、扩大适用范围、开发性能更好的镀层¨J。 在国内，钢材热浸镀铝技术发展较晚，生产和应用目前还处于刚刚起步阶段。进入 80年代，鉴于国外工业发达国家对热浸镀铝钢材的大量生产与广泛应用，加之国内市场 的需要，沈阳、北京、上海等地的一些高校及科研机构，又重新开始了对该项技术的研 究，经过多年的努力，目前已经取得了可喜的成果，并已实现工业化生产。但与工业发达 国家相比，国内生产与应用等方面还比较薄弱，有待进一步研究、开发和应用。 热浸镀铝钢材有优良的耐候性、耐蚀性、耐热性及综合的力学性能，它在各种大气条 探索 创新 交流(第二集)——第二届中国航空学会青年科技论坛文集495 件下的耐蚀性均高于热浸镀锌钢材，在重工业大气和海洋环境中抗蚀性能尤佳，其使用寿 命是热浸镀锌钢材的5～10倍。它用于工业用水、海水和污水等环境中，比热浸镀锌钢材 的耐蚀性高10一20倍，而且还具有耐多种化学介质水溶液腐蚀的性能，例如：耐有机酸、 硝酸、氨水、铵盐、硫化氢、氯化物等水溶液腐蚀；耐高温氧化性相当于lCrl8Ni9Ti不 锈钢，可以在850℃以下长期使用；耐高温硫化物腐蚀性能优于】Crl8Ni9Ti不锈钢。此 外，它还具有良好的耐渗碳性、耐磨性。在450℃以下使用能长期保持光亮美丽的银白色 外观。因此，人们称热浸镀铝钢材是一种具有综合性能与特殊性能于一体的复合金属材 料。热浸镀铝钢材在航空、航天、石油化工、电力、冶金等领域都得到广泛应用。 2热浸镀铝工艺和组织的研究 2．1 引 言 钢铁表面热浸镀铝由于具有优良的耐蚀性、耐候性、耐热性及综合的力学性能，被广 泛应用于工业的各个领域。目前渗铝的方法很多，但在工业上得到实际应用的主要有粉末 法、热喷涂法和热浸法N]。粉末法简单易行，对设备无特殊要求，但劳动条件差、生产 效率低；热喷涂法不受工件尺寸限制，适宜大件或单件生产，但其中氧化还原法设备复 杂，技术难度大，适于大批量工业化生产；热浸法设备简单，渗层综合性能优异，即适用 于连续生产，又适用小批量间断生产，是最经济的工艺方法。因而，国内渗铝工艺技术的 研究主要集中于热浸法¨J。 2．2试验工艺流程 钢材热浸镀铝的主要工艺流程为：除油_水洗一除锈_水洗一助镀一烘干_热浸-÷扩 散退火一清理。 2．2．1除油(除油配方和工作条件见表I) 表1化学除油及电化学除油的配方及工艺条件