专利名称：采用电接触加热法在钢管内表面获得渗铝层的方法
技术领域：
本发明涉及一种采用电接触加热法在钢管内表面获得渗铝层的方法，特别是在钢管内部装满渗铝剂或在钢管内表面上涂刷一定厚度的用粘结剂调均的渗铝剂；然后将钢管接上电源并将其加热、保温后冷却，在钢管的内表面上获得渗铝层的方法。属于材料表面工程领域或复合材料领域。
背景技术：
在能源、石油化工、铁道车辆、环境工程等行业中，越来越多地使用一些钢管来传输许多具有磨损、腐蚀等特性的介质。在这种情况下，钢管必须具有优良的耐磨、耐蚀或耐热性能，来保证其使用寿命。如石油工业中使用的抽油筒，它不但要求内表面具有高的硬度来抵抗尖硬砂粒的磨损，还要求内表面具有一定的耐蚀性，防止所运送的介质对钢管内表面的侵蚀。以及锅炉、煤气等管道都要求管道内表面具有较好的耐蚀和耐热性能。但在这些行业中，钢管的材质一般采用价格低廉的普通低碳(合金)钢。由于这类材料的耐磨、耐蚀和耐热性能较低，而使钢管的使用寿命较短。
为了提高钢管的使用寿命，可以采用如下的两种方法来提高其内表面的耐蚀性能从而达到提高其使用寿命的目的。一种方法为钢管整体均采用耐蚀性能较好的贵重金属材料，如不锈钢、镍合金等来制造金属管。但由于这些贵重金属材料价格较为昂贵，而势必使金属管的成本大大提高，并且浪费了较多的贵重金属元素这一宝贵的战略资源。以及材料的硬度较高而使生产加工变得更加困难。因而这种方法的应用将受到一定的限制。另一种方法为仍使用普通低碳(合金)钢来制造钢管，而后在钢管的内层复合一层性能较高材料而获得复合金属管的方法或者在钢管内表面上涂覆一层性能较好的涂层或进行化学热处理而在内表面上形成渗层的方法。对于钢管，特别是细长钢管，应用得最多的方法为化学热处理。为了获得较好的耐蚀性能，通常采用的化学热处理方法为在钢铁件上获得一定厚度渗铝层的渗铝方法。这方面已有不少专利报导，如《一种粉末包埋渗铝剂以及包埋渗铝方法》(申请号03114750.X)和《固体粉末渗铝方法及设备》(申请号91104782.4)报导了采用填充式粉末包埋渗铝法获得了厚度为0.1～0.5mm的铝铁合金复合保护层。以及《钢管外表面连续热镀铝方法》(申请号91105347.6)、《钢材热浸镀铝工艺》(申请号99100655.0)和《吹氧管的渗铝涂层工艺》(申请号90102203.9)报导了采用热浸镀铝法获得了铝铁合金复合保护层，而使其耐腐蚀性能大大提高。对于钢管，特别是细长钢管，虽然采用渗铝的方法，在其内表面上获得一定渗铝层后可以提高其耐蚀性能。但在进行渗铝处理时，所使用的设备较为庞大，以及处理的时间较长，因而，钢管采用渗铝的方法来提高其使用寿命的应用而受到限制。因此，开发出新的处理技术，在其生产设备和工艺都较为简单的条件下，使钢管内表面获得较高耐蚀性能的方法，以克服现有技术所存在的问题是十分必要的。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是针对现有的钢管内表面获得渗铝层生产方法的弊端，从工艺和方法上对它进行改造，其创新之处在于对于内部装满渗铝剂或在内表面上涂刷一定厚度用粘结剂调均渗铝剂的钢管，接上电源将其加热保温后冷却，而在钢管的内表面上以非常快的生产速度获得较深厚度的渗铝层。大大简化了生产设备，缩短了生产周期，降低了生产成本。
本发明所述的采用电接触加热法在钢管内表面获得渗铝层的技术；包括步骤A将钢管内表面去油、去锈而使其活化，步骤B将经过活化的钢管内部装满经过混合均匀的含有适量铝或铝合金粉末的渗铝剂或在钢管内表面上涂刷一定厚度的用粘结剂调均的渗铝剂；步骤C将钢管接上电源，将其加热到一定温度保温后冷却，而在钢管内表面上获得一定深度的渗铝层。
本发明所述的步骤C将钢管接上电源，并将其加热到850℃～1300℃保温5～200分钟后冷却。
本发明所述的渗铝剂中含有重量百分比为5％～85％铝或铝合金粉末，并且渗铝剂经过充分的混合。
本发明所述的铝或铝合金粉末可以为铝和在铝的基础上添加铁、铜、镁、锌、锰、镍、钛单一元素或其中两种或两种以上元素构成的铝合金粉末中的任意一种，或为上述铝和铝合金粉末中两种或两种以上组分任意组合的铝合金粉末。
本发明所述的粘结剂可以为有机粘结剂或无机粘结剂中的任意一种，或为两者的混合粘结剂。
本发明所述的步骤A可以是采用化学的方法或机械的方法中的任意一种，或为两者的组合，将钢管内表面去油、去锈而使其活化。
本发明具体的加热温度和保温时间视所需的渗铝层厚度来确定，所需的渗铝层厚度越厚，则加热温度可以越高，或保温时间越长。加热保温冷却后，可以在钢管内表面上获得一定深度的渗铝层。本发明与现有的钢管内表面获得渗铝层的生产方法相比，其化学热处理速度要提高十几倍，因而缩短了生产周期。并且还具有生产设备简单，能源消耗少，生产成本低等优点。因而有着显著的经济效益和社会效益。
具体实施例方式
本发明的具体实施方式
是通过以下技术手段来实现的。
实施例一首先将钢管内表面采用常规化学方法去油、去锈后，在钢管的内部装满经过混合均匀的含有重量百分比为15％铝粉末的渗铝剂。接上电源，将其加热到1000℃保温30分钟后冷却，在钢管内表面上得到了深度为0.63mm及表面铝含量为35～50％的渗铝层。
实施例二首先将钢管内表面采用常规化学方法去油、去锈后，在钢管的内部装满经过混合均匀的含有重量百分比为30％铝粉末的渗铝剂。接上电源，将其加热到1000℃保温10分钟后冷却，在钢管内表面上得到了深度为0.41mm及表面铝含量为40％左右的渗铝层。
实施例三首先将钢管内表面采用常规化学方法去油、去锈后，在钢管的内部装满经过混合均匀的含有重量百分比为30％铝粉末的渗铝剂。接上电源，将其加热到1000℃保温30分钟后冷却，在钢管内表面上得到了深度为0.67mm及表面铝含量为45％左右的渗铝层。
利用本发明技术获得的钢管内表面的渗铝层将具有极高的耐蚀性能。如在3％NaCl水溶液中浸泡240小时后的失重为零；而未经渗铝处理的钢管和1Cr18Ni9Ti不锈钢的失重分别为3.61mg/cm2和0.09mg/cm2。与未经渗铝处理的相比，其在3％NaCl水溶液中的耐蚀性能将大大地得到提高，并且超过了1Cr18Ni9Ti不锈钢。因而可以广泛地应用于能源、石油化工、铁道车辆、环境工程等行业中，作为传输一些具有磨损、腐蚀等特性的介质的钢管，而具有较高的使用寿命。
权利要求
1.一种采用电接触加热法在钢管内表面获得渗铝层的方法；其特征在于包括步骤A将钢管内表面去油、去锈而使其活化，步骤B将经过活化的钢管内部装满经过混合均匀的含有适量铝或铝合金粉末的渗铝剂或在钢管内表面上涂刷一定厚度的用粘结剂调均的渗铝剂；步骤C将钢管接上电源，将其加热到一定温度保温后冷却，而在钢管内表面上获得一定深度的渗铝层。
2.根据权利要求1所述的采用电接触加热法在钢管内表面获得渗铝层的方法；其特征在于所述的步骤C将钢管接上电源，并将其加热到850℃～1300℃保温5～200分钟后冷却。
3.根据权利要求1所述的采用电接触加热法在钢管内表面获得渗铝层的方法；其特征在于所述的渗铝剂中含有重量百分比为5％～85％铝或铝合金粉末，并且渗铝剂经过充分的混合。
4.根据权利要求1或3所述的采用电接触加热法在钢管内表面获得渗铝层的方法，其特征在于所述的铝或铝合金粉末可以为铝和在铝的基础上添加铁、铜、镁、锌、锰、镍、钛单一元素或其中两种或两种以上元素构成的铝合金粉末中的任意一种，或为上述铝和铝合金粉末中两种或两种以上组分任意组合的铝合金粉末。
5.根据权利要求1所述的采用电接触加热法在钢管内表面获得渗铝层的方法；其特征在于所述的粘结剂可以为有机粘结剂或无机粘结剂中的任意一种，或为两者的混合粘结剂。
6.根据权利要求1所述的采用电接触加热法在钢管内表面获得渗铝层的方法；其特征在于所述的步骤A可以是采用化学的方法或机械的方法中的任意一种，或为两者的组合，将钢管内表面去油、去锈而使其活化。
全文摘要
本发明涉及一种采用电接触加热法在钢管内表面获得渗铝层的方法，特别是在钢管内部装满渗铝剂或在钢管内表面上涂刷一定厚度的用粘结剂调均的渗铝剂；然后在钢管的两端接上电源将其加热保温后冷却，在钢管的内表面上获得渗铝层的方法。本发明所述的采用电接触加热法在钢管内表面获得渗铝层的技术；包括步骤A将钢管内表面去油、去锈而使其活化，步骤B将经过活化的钢管内部装满经过混合均匀的含有适量铝或铝合金粉末的渗铝剂或在钢管内表面上涂刷一定厚度的用粘结剂调均的渗铝剂；步骤C将钢管接上电源，将其加热到一定温度保温后冷却，而在钢管内表面上获得一定深度的渗铝层。
文档编号C23C10/30GK1587433SQ200410054890
公开日2005年3月2日 申请日期2004年7月30日 优先权日2004年7月30日
发明者丁志敏, 石子源, 阎颖 申请人:大连交通大学