本發(fā)明涉及一種鋼鐵制件表面防腐處理方法，具體涉及一種鋼鐵制件多元合金共滲配方和防腐加工工藝，屬于鋼鐵制件表面防腐處理工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

金屬材料腐蝕是當(dāng)今世界面臨的迫切需要解決的問題；腐蝕不僅消耗了人類生活中不可缺少的自然資源，而且嚴(yán)重破壞了自然環(huán)境、工業(yè)生產(chǎn)及人類生活等許多活動(dòng)的正常運(yùn)行，腐蝕造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重環(huán)境污染，已成為影響現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一；為了減少腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失、延長鋼鐵材料和設(shè)備的使用壽命，人們對防腐技術(shù)進(jìn)行了長期研究和工業(yè)化開發(fā)；如熱浸鍍鋅或鋁等涂層、鋅及鋁等擴(kuò)散涂層、電鍍鋅及其合金涂層和化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層、電鍍鋅(離子鍍或離子注入等)、冷鍍鋅(機(jī)械鍍、化學(xué)鍍、涂刷鍍等)及熱鍍鋅涂層、達(dá)克羅防腐涂層、粉末真空多元合金共滲等防腐蝕技術(shù)；由于熱浸鍍鋅存在鋅廢料和鋅蒸汽等污染；電鍍鋅法有“三廢”排放，存在嚴(yán)重污染而被淘汰；達(dá)克羅，即片狀鋅基鉻鹽防護(hù)涂層，因存在“六價(jià)鉻”對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，高鐵及其鐵軌的鋼構(gòu)件的技術(shù)創(chuàng)新和快速發(fā)展，然而，高鐵在使用過程中，鐵軌上的零部件常常暴露在自然環(huán)境中，日曬雨淋，而且還伴隨著機(jī)械震動(dòng)、沖擊、磨損以及野外高溫高寒高濕等惡劣氣候環(huán)境對鋼鐵造成的腐蝕；防腐蝕問題解決的好壞以及防腐蝕措施的選擇直接影響著列車的運(yùn)行安全；另外，鋼構(gòu)件在生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中容易生銹，施工連接時(shí)難以配合，而且生銹后耐用性差，通常采用的鋼構(gòu)件表面涂防銹油的方法也難以在惡劣的戶外條件下長時(shí)間維持鋼構(gòu)件的防銹性能，傳統(tǒng)的電鍍、單一的鋅鉻涂層等工藝都難以滿足鋼鐵制件的使用壽命；為了解決高鐵鐵軌防腐處理，多元合金共滲技術(shù)，是在粉末滲鋅和真空滲鋅的基礎(chǔ)上加以發(fā)展和創(chuàng)新起來的最新防腐處理技術(shù)；與其它鋅鍍層技術(shù)比較，它具有結(jié)合強(qiáng)度高、鍍層硬度高、無氫脆危害、鍍層厚度均勻性好、工藝簡單、節(jié)省原料等優(yōu)點(diǎn)；但是在工業(yè)化生產(chǎn)中，仍然存在以下瓶頸和亟待解決的技術(shù)問題：現(xiàn)有技術(shù)中，多采用多元合金共滲層；現(xiàn)有的多元合金共滲層配方鋅粉用量大，成本高；整個(gè)滲鋅過程中從加熱到保溫至少要4.5小時(shí)以上，工藝時(shí)間長、生產(chǎn)效率低；滲鋅爐滲鋅完成后，取出金屬構(gòu)件時(shí)，粉塵大，既污染生產(chǎn)環(huán)境，又影響生產(chǎn)工人身體健康，靠自然降塵需要等待2~3小時(shí)，降低生產(chǎn)效率；現(xiàn)有滲鋅爐在滲鋅過程中，容易導(dǎo)致金屬構(gòu)件滾動(dòng)及碰撞，造成金屬構(gòu)件如螺栓牙紋損壞，成品合格率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種鋼鐵制件多元合金共滲配方和防腐加工工藝，加工成本低，生產(chǎn)效率高，防腐效果好。

本發(fā)明的一種鋼鐵制件多元合金共滲配方和防腐加工工藝，所述加工工藝包括如下步驟：

第一步，下料：利用火焰切割、等離子切割或沖裁等方式將鋼板切割成需要的坯料；

第二步，機(jī)加工：將鋼坯料通過機(jī)械加工、拼焊和清理，制成鋼鐵制件；

第三步，除油：對鋼鐵制件進(jìn)行表面除油處理，目的是獲得良好的多元合金共滲層質(zhì)量；

第四步，拋丸：將直徑在0.5~2.0mm的鑄鐵丸子在0.2~0.4MPa壓縮空氣的作用下拋向鋼鐵制件表面，目的是除銹并降低鋼鐵制件表面粗糙度，以獲得良好的表面質(zhì)量；

第五步，多元合金共滲：在滲鋅爐中，將鋼鐵金屬制件埋在滲鋅劑中，控制爐膛裝填量70~75%，爐膛轉(zhuǎn)速為2~3.8r/min，滲鋅溫度400~480℃，根據(jù)滲鋅層厚度大小保溫1~3h；

第六步，檢測：對合金共滲層的厚度、硬度、抗腐蝕性能進(jìn)行檢測；

第七步，封閉：對檢驗(yàn)合格的多元合金共滲鋼鐵制件表面封閉處理；

第八步，檢測：對封閉處理后的鋼鐵制件按照圖紙要求進(jìn)行全面的檢驗(yàn)；

第九步，包裝：對終檢合格的鋼鐵制件（即產(chǎn)品）進(jìn)行包裝；

所述多元合金共滲加工工藝具體為：首先進(jìn)行共滲劑配置，其配方重量份原料為：Zn：84.2%~90.2%，La₂O₃：2%~5%，AlCl₃：2%~5%，Al：5%~8%，NH₄Cl：0.4%；助滲劑：0.4%或NaNO₂：0.4%；石英砂：根據(jù)需求添加Zn粉實(shí)際投料比：1.3~1.4；接著將上述配置的共滲劑組份混合均勻后置于140℃的烘箱內(nèi)，干燥處理20分鐘取出；將共滲劑和鋼鐵制件混合后至于加熱爐內(nèi)，隨爐1.5小時(shí)內(nèi)升溫到400℃，并在℃保溫2小時(shí)后隨爐冷卻至約150~200℃后取出空冷；

所述表面封閉加工工藝具體為：在共滲層外加涂一層封閉涂層，所述封閉涂層的配方重量份原料為：十二烷基硫酸銨20~40份、核苷三磷酸10~60份、二氧化鈦35~70份、多乙烯多胺25~50份、葵二酸5~30份、異丙醇胺15~50份、亞硫酸化油40~80份、十八醇磷酸酯鈉鹽25~35份、聚酯型氨基甲酸酯10~40份、二乙烯四胺30~90份、叔丁基蒽醌30~60份和表面活性劑20~70份；

進(jìn)一步地，所述封閉涂層制備方法為：將十二烷基硫酸銨、核苷三磷酸、二氧化鈦、多乙烯多胺混合均勻，然后加入十八醇磷酸酯鈉鹽、聚酯型氨基甲酸酯，加熱至80~90℃時(shí)反應(yīng)20~30min；將葵二酸、異丙醇胺、亞硫酸化油、二乙烯四胺、叔丁基蒽醌和表面活性劑加入30~40℃水中溶解，攪拌均勻。

進(jìn)一步地，所述共滲劑配制時(shí)，先將鋅粉、鋁粉、二氧化鑭粉等金屬微米粉混合均勻，再加入氯化氨和石英砂混合均勻，石英砂加入量視滲鋅爐爐膛裝填量作適當(dāng)調(diào)整。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的一種鋼鐵制件多元合金共滲配方和防腐加工工藝，設(shè)計(jì)了鋼鐵制件表面防腐封閉層配方，并優(yōu)化了多元合金共滲層配方和共滲工藝條件，增強(qiáng)了鋼鐵制件對使用環(huán)境的適應(yīng)能力，延長了金屬表面防腐鍍層的使用壽命，同時(shí)節(jié)約電耗15%以上，平均節(jié)省鋅粉用量10%以上，較大幅度降低了生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的SEM顯微組織示意圖。

圖2是本發(fā)明沿圖1中線條進(jìn)行滲層成分EDX定量分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1滲層表面XRD分析示意圖。

圖4是本發(fā)明的實(shí)施例2的SEM顯微組織示意圖。

圖5是本發(fā)明沿圖4中線條進(jìn)行滲層成分EDX定量分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例2滲層表面XRD分析示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的鋼鐵制件多元合金共滲配方和防腐加工工藝，所述加工工藝包括如下步驟：

第一步，下料：利用火焰切割、等離子切割或沖裁等方式將鋼板切割成需要的坯料；

第二步，機(jī)加工：將鋼坯料通過機(jī)械加工、拼焊和清理，制成鋼鐵制件；

第三步，除油：對鋼鐵制件進(jìn)行表面除油處理，目的是獲得良好的多元合金共滲層質(zhì)量；

第四步，拋丸：將直徑在0.5~2.0mm的鑄鐵丸子在0.2~0.4MPa壓縮空氣的作用下拋向鋼鐵制件表面，目的是除銹并降低鋼鐵制件表面粗糙度，以獲得良好的表面質(zhì)量；

第五步，多元合金共滲：在滲鋅爐中，將鋼鐵金屬制件埋在滲鋅劑中，控制爐膛裝填量70~75%，爐膛轉(zhuǎn)速為2~3.8r/min，滲鋅溫度400~480℃，根據(jù)滲鋅層厚度大小保溫1~3h；

第六步，檢測：對合金共滲層的厚度、硬度、抗腐蝕性能進(jìn)行檢測；

第七步，封閉：對檢驗(yàn)合格的多元合金共滲鋼鐵制件表面封閉處理；

第八步，檢測：對封閉處理后的鋼鐵制件按照圖紙要求進(jìn)行全面的檢驗(yàn)；

第九步，包裝：對終檢合格的鋼鐵制件（即產(chǎn)品）進(jìn)行包裝；

所述多元合金共滲加工工藝具體為：首先進(jìn)行共滲劑配置，其配方重量份原料為：Zn：84.2%~90.2%，La₂O₃：2%~5%，AlCl₃：2%~5%，Al：5%~8%，NH₄Cl：0.4%；助滲劑：0.4%或NaNO₂：0.4%；石英砂：根據(jù)需求添加Zn粉實(shí)際投料比：1.3~1.4；接著將上述配置的共滲劑組份混合均勻后置于140℃的烘箱內(nèi)，干燥處理20分鐘取出；將共滲劑和鋼鐵制件混合后至于加熱爐內(nèi)，隨爐1.5小時(shí)內(nèi)升溫到400℃，并在℃保溫2小時(shí)后隨爐冷卻至約150~200℃后取出空冷；

所述表面封閉加工工藝具體為：在共滲層外加涂一層封閉涂層，所述封閉涂層的配方重量份原料為：十二烷基硫酸銨20~40份、核苷三磷酸10~60份、二氧化鈦35~70份、多乙烯多胺25~50份、葵二酸5~30份、異丙醇胺15~50份、亞硫酸化油40~80份、十八醇磷酸酯鈉鹽25~35份、聚酯型氨基甲酸酯10~40份、二乙烯四胺30~90份、叔丁基蒽醌30~60份和表面活性劑20~70份；

所述封閉涂層制備方法為：將十二烷基硫酸銨、核苷三磷酸、二氧化鈦、多乙烯多胺混合均勻，然后加入十八醇磷酸酯鈉鹽、聚酯型氨基甲酸酯，加熱至80~90℃時(shí)反應(yīng)20~30min；將葵二酸、異丙醇胺、亞硫酸化油、二乙烯四胺、叔丁基蒽醌和表面活性劑加入30~40℃水中溶解，攪拌均勻。

所述共滲劑配制時(shí)，先將鋅粉、鋁粉、二氧化鑭粉等金屬微米粉混合均勻，再加入氯化氨和石英砂混合均勻，石英砂加入量視滲鋅爐爐膛裝填量作適當(dāng)調(diào)整。

實(shí)施例1：

本發(fā)明的一種鋼鐵制件多元合金共滲配方和防腐加工工藝，所述共滲劑配置，其配方重量份原料為：Zn：84.2%，La₂O₃：4%，AlCl₃：4%，Al：7%，NH₄Cl：0.4%；助滲劑：0.4%，石英砂1.3。

實(shí)施例2：

本發(fā)明的一種鋼鐵制件多元合金共滲配方和防腐加工工藝，所述共滲劑配置，其配方重量份原料為：Zn：84.2%，La₂O₃：3%，AlCl₃：5%，Al：7%，NH₄Cl：0.4%；助滲劑：0.4%；石英砂：1.35。

實(shí)施例3：

本發(fā)明的一種鋼鐵制件多元合金共滲配方和防腐加工工藝，所述共滲劑配置，其配方重量份原料為：Zn：85.2%，La₂O₃：3%，AlCl₃：4%，Al：7%，NH₄Cl：0.4%；助滲劑：0.4%；石英砂：1.4。

實(shí)施例4：

本發(fā)明的一種鋼鐵制件多元合金共滲配方和防腐加工工藝，所述共滲劑配置，其配方重量份原料為：Zn：86.2%，La₂O₃：3%，AlCl₃：5%，Al：5%，NH₄Cl：0.4%；助滲劑：0.4%，石英砂1.3。

實(shí)施例5：

本發(fā)明的一種鋼鐵制件多元合金共滲配方和防腐加工工藝，所述共滲劑配置，其配方重量份原料為：Zn：88.2%，La₂O₃：3%，AlCl₃：3%，Al：5%，NH₄Cl：0.4%；助滲劑：0.4%；石英砂：1.35。

實(shí)施例6：

本發(fā)明的一種鋼鐵制件多元合金共滲配方和防腐加工工藝，所述共滲劑配置，其配方重量份原料為：Zn：90.2%，La₂O₃：2%，AlCl₃：2%，Al：5%，NH₄Cl：0.4%；助滲劑：0.4%；石英砂：1.4。

由于實(shí)施例1~3得到的共滲結(jié)果基本一致，實(shí)施例4~6得到的共滲結(jié)果基本一致，所以，選擇實(shí)施例1和是實(shí)施例4進(jìn)行制件分析：

如圖1至圖3所示，實(shí)施例1中，外滲層的厚度約為65μm左右；合金滲層中還有Fe、Zn、Al、La合金化元素，且滲層中含有Al含量最高，滲層最厚，可達(dá)約65μm，滲層均勻。

如圖4至圖6所示，實(shí)施例2中，外滲層中還有Fe、Zn、Al、La合金化元素，滲層可達(dá)約60μm，滲層均勻。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。