3 多元合金共渗渗剂及工艺.doc

Application of multi-alloying co-penetration for railway concrete beam embedded part Du Cunshan, Zhu Hequan China Academy of Railway Science, Beijing, China Email: dcshan@ Abstract: It is approved that layer of multi-alloying co-penetration is formed with the accumulation of the metal atoms in multi-element permeation agent by SEM. Layer has a good anti-corrosion. This paper introduced the application of multi-alloying co-penetration and technical requirement for the railway concrete beam embedded part. Key words: multi-alloying co-penetration; concrete beam; embedded part; anti-corrosion 多元合金共渗表面防腐处理技术在铁路混凝土梁 预埋钢件上的应用 杜存山,祝和权 中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京，100081 Email: dcshan@ 摘 要：作者通过试验发现渗层主要是通过渗剂中的金属在钢基体表面堆积而成，多元合金共渗层就有较好的防锈性能，介绍了多元合金共渗防腐技术在铁路钢构件上的应用以及技术要求。 关键词：多元合金共渗；混凝土梁；预埋件；防腐 1 前言 为保证铁路混凝土桥梁使用寿命，延长维修大修周期，新建高速铁路（城际客专铁路）预应力混凝土梁预埋件以及接触网支柱预埋件表面都要求进行多元合金共渗防腐处理。前期因为国内外没有相关标准要求，一般设计部门按多元合金共渗+封闭层处理工艺进行设计，并且对防腐指标要求也不明确，造成供货产品质量参差不齐，达不到设计要求。为规范管理，保证产品质量和结构耐久性，2008年开始通过对多元合金共渗工艺的研究及对相应产品的跟踪检查，制定了铁道行业标准《铁路混凝土梁配件多元合金共渗防腐技术条件》。 2 粉末渗金属技术的特点 金属表面渗层技术在国内是从渗锌开始，后来又相继研发了渗氮技术[1]、锌铝共渗技术[2]、多元合金共渗技术等。尽管粉末渗金属技术是利用原子相互渗透扩散原理，使渗剂金属与钢铁件在一定温度下接触后在表面上形成结合牢固、厚度均匀的含铁合金保护层。但通过对渗层的显微分析和扫面电镜图像的分析，该保护层更倾向于再钢铁件表面的堆积，当然也不排除少量的金属原子的相互渗透。 3 多元合金共渗渗剂及工艺 多元合金共渗渗剂是由锌粉、铝粉、稀土金属等材料为主要组分，并根据需要加入填充组分、活化组分等制成。 按下面工艺完成表面共渗处理： a) 将待处理工件去污、除油； b) 抛丸除锈，除锈等级为不低于Sa2级； c) 用含有锌粉、铝粉、稀土金属等材料的多元渗剂在真空条件下处理工件，炉温不应超过450℃。 元素 重量 原子 百分比 百分比 C K 0.54 1.66 O K 19.22 44.07 Al K 10.79 14.67 Si K 0.28 0.36 Fe K 7.36 4.84 Zn K 60.89 34.17 La L 0.92 0.24 总量 100.00 4 分析与讨论 4.1 渗层结构特点 Q235钢经多元合金共渗层断面的扫描电镜谱图见图1、图2。从谱图照片可以清楚看到，渗层和基体间有明显的分界线，说明渗层主要是渗剂元素在基体表面的堆积形成的。 Figure 1 SEM micrograph of co-penetration layer of steel 图1 钢板多元合金共渗层断面扫描电镜图片 Figure 2 SEM micrograph of co-penetration layer of bolt 图2 螺栓多元合金共渗层断面扫描电镜图片 对渗层进行元素半定量分析，结果见图3所示。 Figure 3 SEM pattern and composition of co-penetration layer 图3多元合金共渗层扫描电镜谱图及元素占比 实验过程发现，随着渗层深度增加，铝元素和镧元素含量减少，深度在10μm以上时，就几乎没有这两种原子了，说明在共渗过程中Al原子和La原子会向渗层外迁移。 4.2 共渗层硬度 对共渗层进行显微硬度测试，结果为：