一種超音頻感應加熱快速熱浸滲鋁工藝的製作方法
2023-04-27 12:42:41
一種超音頻感應加熱快速熱浸滲鋁工藝的製作方法
【專利摘要】一種超音頻感應加熱快速熱浸滲鋁工藝，其步驟為：①、除油；②、酸洗除鏽；③、水洗；④、表面活化；⑤、助滲；⑥、烘乾；⑦、超音頻感應加熱快速滲鋁。其優點是：①、降低了酸洗液的濃度和消耗量，大大提升了除鏽速度；②、熱滲鋁溫度低，滲鋁過程短；③、與傳統電阻滲鋁爐加熱方式相比，感應加熱方式電能利用率提高20%以上，且年產量提升1倍以上；④、較傳統擴散型滲鋁鋼材料相比，本工藝製備的滲鋁鋼新材料保留了純鋁層和柱狀共晶狀態鐵鋁合金層，材料兼備耐蝕性、耐熱性、耐磨性、光熱反射性；消除了表面脆性區；彎曲性能及衝壓成型性能有較大提高；抗熱衝擊性及熱疲勞性均提升10%以上。
【專利說明】一種超音頻感應加熱快速熱浸滲鋁工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬熱處理【技術領域】，具體地說是一種超音頻感應加熱快速熱浸滲鋁工藝。
【背景技術】
[0002]滲鋁是鋼鐵防護的有效措施之一，其能顯著提高鋼鐵在強腐蝕介質和氧化介質中的耐蝕性、耐熱性，但是傳統採用電阻加熱擴散滲鋁工藝溫度高、周期長、成本高、產量低，滲鋁鋼件存在表面脆性、易變形、表面無純鋁層、加熱設備壽命短等缺陷。雖然我國80年代已對快速電加熱和高頻感應加熱滲鋁進行研究，實驗結果表明通過電流快速加熱滲鋁的方法能明顯改善滲鋁件的機械性能和外觀質量，但這些研究均是以膏劑法滲鋁為前提，多處在實驗室階段，至今無法實現規模化、產業化、效益化，這也阻礙了快速滲鋁技術的工業化應用。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是利用超音頻感應加熱技術，縮短擴散滲鋁的周期、加速熱滲鋁速度、控制滲層深度、改善滲鋁產品的綜合性能以及外觀質量。
[0004]本發明一種超音頻感應加熱快速熱浸滲鋁工藝，其步驟如下:
①、除油:將鋼件化學脫脂、在400°C飛00°C烘燒除油處理5?10分鐘，至表面乾淨無油為止；
②、酸洗除鏽:將除油後的鋼件從加熱爐中取出，浸入含2%硫酸、15%鹽酸、餘量為水且裝有電流發生裝置的混合酸洗液內，經2?3分鐘的酸洗後將鋼件取出；
③、水洗:除鏽完畢的鋼件，用高壓水衝洗Γ2次；
④、表面活化:將衝洗後的鋼件立即浸入含1.8%無水四硼酸鈉、2%亞硝酸鈉、30%氫氧化鈉、餘量為水的活化液內30秒；
⑤、助滲:將活化後的鋼件取出，立即浸入含0.3%四氟化鋯、0.12%氟鋯酸鈉、0.05% 二氧化鋯、0.05%高錳酸鉀、餘量為水的助滲液內2?3分鐘；
⑥、烘乾:將助滲後的鋼件放置在300°C的溫度條件下烘乾3分鐘；
⑦、超音頻感應加熱快速滲鋁:將烘乾後的鋼件立即浸入裝有鋁液的超音頻感應加熱設備中進行熱浸滲鋁反應，反應溫度為680°C ?700°C、時間為2?3分鐘。
[0005]本發明一種超音頻感應加熱快速熱浸滲鋁工藝，其優點是:
①、降低了酸洗液的濃度和消耗量，大大提升了除鏽速度；
②、熱滲鋁溫度低，滲鋁過程短；
③、與傳統電阻滲鋁爐加熱方式相比，感應加熱方式電能利用率提高20%以上，且年產量提升I倍以上；
④、較傳統擴散型滲鋁鋼材料相比，本工藝製備的滲鋁鋼新材料保留了純鋁層和柱狀共晶狀態鐵鋁合金層，材料兼備耐蝕性、耐熱性、耐磨性、光熱反射性；消除了表面脆性區；彎曲性能及衝壓成型性能有較大提高；抗熱衝擊性及熱疲勞性均提升10%以上。
【具體實施方式】
[0006]實施例一:
一種超音頻感應加熱快速熱浸滲鋁工藝如下:
①、除油:將鋼件化學脫脂、在400°C烘燒除油處理10分鐘，至表面乾淨無油；
②、酸洗除鏽:將除油後的鋼件從加熱爐中取出，浸入含2%硫酸、15%鹽酸、餘量為水且裝有電流發生裝置的混合酸洗液內，經2?3分鐘的快速酸洗後將鋼件取出；
③、水洗:除鏽完畢的鋼件，用高壓水衝洗Γ2次；
④、表面活化:將衝洗後的鋼件立即浸入含1.8%無水四硼酸鈉、2%亞硝酸鈉、30%氫氧化鈉、餘量為水的活化液內30秒；
⑤、助滲:將活化後的鋼件取出，立即浸入含0.3%四氟化鋯、0.12%氟鋯酸鈉、0.05% 二氧化鋯、0.05%高錳酸鉀、餘量為水的助滲液內2?3分鐘；
⑥、烘乾:將助滲後的鋼件放置在300°C的溫度條件下烘乾3分鐘；
⑦、超音頻感應加熱快速滲鋁:將烘乾後的鋼件立即浸入裝有含0.7%鉛、0.06%銻的鋁液中進行熱浸滲鋁反應2?3分鐘，反應溫度為680°C。
[0007]實施例二:
一種超音頻感應加熱快速熱浸滲鋁工藝如下:
①、除油:將鋼件化學脫脂、在500°C烘燒除油處理5分鐘，至表面乾淨無油；
②、快速酸洗除鏽:將除油後的鋼件從加熱爐中取出，浸入含2%硫酸、15%鹽酸、餘量為水且裝有電流發生裝置的混合酸洗液內，經2?3分鐘的酸洗後將鋼件取出；
③、水洗:除鏽完畢的鋼件，用高壓水衝洗Γ2次；
④、表面活化:將衝洗後的鋼件立即浸入含1.8%無水四硼酸鈉、2%亞硝酸鈉、30%氫氧化鈉、餘量為水的活化液內30秒；
⑤助滲:將活化後的鋼件取出，立即浸入含0.3%四氟化鋯、0.12%氟鋯酸鈉、0.05% 二氧化鋯、0.05%高錳酸鉀、餘量為水的助滲液內2?3分鐘；
⑥、烘乾:將助滲後的鋼件放置在300°C的溫度條件下烘乾3分鐘；
⑦、超音頻感應加熱快速滲鋁:將烘乾後的鋼件立即浸入裝有純鋁液的超音頻感應加熱設備中進行熱浸滲鋁反應2?3分鐘，反應溫度為700°C。
[0008]本文中超音頻感應加熱電源的設備參數為頻率15 kHz、功率800 kw。
[0009]本文中電流發生裝置為一般常用電流發生裝置。
[0010]本文中所使用的活化液配方與助滲液配方，有效防止鋼件表面的二次氧化，明顯改善鋼件滲鋁後的表面質量，減少漏滲可能性。
[0011]本文中超音頻感應加熱快速熱浸滲鋁工藝中電能的利用率可達60°/Γ70%。
[0012]本文中所述鋁液為純鋁液，或者多種熔點低於鋼件的金屬或合金的組合鋁液。
[0013]本文中熱浸鋁時，感應加熱電源在鋼件表面產生的感應渦流，加熱速度達80°c ?120°C /秒，鋼材表面可在數秒內形成奧氏體化，並完成晶粒細化的過程，有助於短時間內完成共晶鐵鋁合金的組織轉變。同時鋼件表面產生集膚效應，可有效控制滲層深度在十幾微米以內，保證產品機械性能不受破壞，不產生表面脆性區。
[0014]本發明一種超音頻感應加熱快速熱浸滲鋁工藝，其優點是:
①、降低了酸洗液的濃度和消耗量，大大提升了除鏽速度；
②、熱滲鋁溫度低，滲鋁過程短；
③、與傳統電阻滲鋁爐加熱方式相比，感應加熱方式電能利用率提高20%以上，且年產量提升I倍以上；
④、較傳統擴散型滲鋁鋼材料相比，本工藝製備的滲鋁鋼新材料保留了純鋁層和柱狀共晶狀態鐵鋁合金層，材料兼備耐蝕性、耐熱性、耐磨性、光熱反射性；消除了表面脆性區；彎曲性能及衝壓成型性能有較大提高；抗熱衝擊性及熱疲勞性均提升10%以上。
[0015]以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種超音頻感應加熱快速熱浸滲鋁工藝，其步驟具體如下: ①、除油:將鋼件化學脫脂、在400°c飛00°C烘燒除油處理5?10分鐘，至表面乾淨無油為止； ②、酸洗除鏽:將除油後的鋼件從加熱爐中取出，浸入裝有電流發生裝置的酸洗液內，經2?3分鐘酸洗後將鋼件取出； ③、水洗:除鏽完畢的鋼件，用高壓水衝洗Γ2次； ④、表面活化:將衝洗後的鋼件立即浸入活化液內30秒； ⑤、助滲:將活化後的鋼件取出，立即浸入助滲液內2?3分鐘； ⑥、烘乾:將助滲後的鋼件放置在300°C的溫度條件下烘乾3分鐘； ⑦、超音頻感應加熱快速滲鋁:將烘乾後的鋼件立即浸入裝有鋁液的超音頻感應加熱設備中進行熱浸滲鋁反應，反應溫度為680°C ?700°C、時間為2?3分鐘。
2.根據權利要求1所述的超音頻感應加熱快速熱浸滲鋁工藝，其特徵在於:所述酸洗液配方為:硫酸含量為2%、鹽酸含量為15%。
3.根據權利要求1所述的超音頻感應加熱快速熱浸滲鋁工藝，其特徵在於:所述活化液配方為:無水四硼酸鈉含量為1.8%、亞硝酸鈉含量為2%、氫氧化鈉含量為30%。
4.根據權利要求1所述的超音頻感應加熱快速熱浸滲鋁工藝，其特徵在於:所述助滲液配方為:四氟化鋯含量為0.3%、氟鋯酸鈉含量為0.12%、二氧化鋯含量為0.05%、高錳酸鉀含量為0.05%。
5.根據權利要求1所述的超音頻感應加熱快速熱浸滲鋁工藝，其特徵在於:所述鋁液為純鋁液，或者多種熔點低於鋼件的金屬或合金的組合鋁液。
【文檔編號】C23C10/20GK104313533SQ201410611022
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月4日 優先權日:2014年11月4日
【發明者】王麗春, 費新誠 申請人:武漢天聰創意科技有限公司