专利名称：一种钢件表面铁铬硅涂层制备技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钢件表面耐高温、耐腐蚀、耐磨损的铁铬硅涂层制备技术。属于材料工程表面改性领域。
目前的铁铬硅铸钢具有良好的耐高温、耐腐蚀和耐颗粒冲刷性。但是该铸钢有室温脆性较大，难加工的缺陷。国外正在研究发展一种化学气相沉积方法，将钢件表面转化成铁铬硅层的新技术，但尚处于研究实验阶段，未成熟，且该技术有工艺复杂，成本高和不适用于大尺寸工件的缺点。
本发明的目的是提供一种在普通碳钢件表面制备耐高温、耐腐蚀、寻磨损的铁铬硅涂层的技术。为发展钢件表面改性处理提供一种新技术。
本发明的目的是这样实现的将经除锈除油处理过的钢件先用传统电镀方法在其表面镀铬，再用传统的热扩散粉末包埋法进行渗硅处理。鉴于铬与硅在铁中均有相当的固溶度，在粉末包埋渗硅处理过程中，通过铬和硅向钢件基体的热扩散，使其表层转化成铁铬硅合金层。渗层厚度和层内铬、硅含量可通过热扩散温度、处理时间以及预电镀铬层厚度来控制。
本发明的具体实施由以下实施例及其附图给出。
图1是根据本发明提出的一种钢件表面耐高温、耐腐蚀、耐磨损的铁铬硅涂层制备技术的流程方框图；图2是普通碳钢上铁铬硅涂层结构形貌；图3是普通碳钢上铁铬硅涂层成分分布。
下面结合附图详细说明本发明的实施情况。
本发明以普通碳钢为基材，实施铁硌硅涂层制备技术的工艺流程见附图1，普通碳钢基材经放有10％盐酸的除锈除油装置1，进行除锈除油予处理后，再经电镀铬装置2，其中电镀液配方是CrO3为160g/l；H2SO4为1.6g/l；Cr3+为2.4g/l，温度为60℃；电流密度为35A/dm2，镀铬层厚度为20～40μm，再经渗硅装置3，其中粒度200目的硅粉为30％，活化剂配方为NH3CI为2％,SiO2为68％，温度为900℃到1100℃，且保温1～3小时，所得的铁铬硅涂层厚度为100～300μm。层内平均铬重量百分含量为20～35％，硅重量百分含量为2～3％，所得涂层的表现为光亮的银白色，其横断面结构形貌见附图2，铁铬硅涂层4扩散带5和普通碳钢基材6，它基本呈单相铁素体组织，层中有一成分逐步过渡的扩散带5，铁铬硅涂层4与普通碳钢基材6结合良好。铁铬硅涂层层内成分分布见图3，用增重法对比测定未加涂层和施加了铁铬硅涂层的普通碳钢在700℃空气中的氧化速率分别为7.2×10-4g/m.s和1.4×10-6g/m.s。
本发明将普通碳钢表层转化成富铬、硅合金层，具有极好的耐高温、耐属蚀和耐磨损性能，一般可提高耐腐蚀、耐磨性能3～8倍以上。由于涂层最终是通过原子热扩散形成的，因此涂层与基材之间具有很好的结合力，不易剥落。施加涂层处理过程不损害钢件原有的力学性能。此外，本技术采用的电镀铬和热扩散粉末包埋渗硅工艺都是常规成熟的，成本低廉，工艺简单，对被处理工件的尺寸基本不受限制，易于推广。本技术可应用于电站锅炉、炼油、石化等工业设备的高温部件结构材料，提高工件使用寿命，降低生产成本。
权利要求
1．一种由钢件表面铁铬硅涂层制备技术，其特征在于普通碳钢基材经电镀铬装置2、渗硅装置3得到铁铬硅涂层。
2．按权利要求所述1的一种钢件表面铁铬硅涂层制备技术其特征在于电镀液配方是CrO3为160g/l；H2SO4为1.6g/l；Cr3+为2.4g/l，温度为60℃；电流密度为35A/dm2，镀铬层厚度为20～40μm。
3．按权利要求1所述的一种钢件表面铁铬硅涂层制备技术，其特征在于粒度200目的硅粉为30％，活化剂配方为NH3CI为2％,SiO2为68％，温度为900℃到1100℃，且保温1～3小时，所得的铁铬硅涂层厚度为100～300μm。层内平均铬重量百分含量为20～35％，硅重量百分含量为2～3％。
全文摘要
本发明将普通碳钢表层转化成富铬、硅合金层,具有极好的耐高温、耐腐蚀和耐磨损性能,一般可提高耐腐蚀、耐磨性能3～8倍以上。由于涂层最终是通过原子热扩散而形成的,因此涂层与基材之间具有很好的结合力,不易剥落。施加涂层处理过程不损害钢件原有的力学性能。此外,本技术采用的电镀铬和热扩散粉末包埋渗硅工艺都是常规成熟的,成本低廉,工艺简单,对被处理的工件尺寸基本不受限制,易于推广。本技术可应用于电站锅炉、炼油、石化等工业设备的高温部件结构材料,提高工件使用寿命,降低生产成本。
文档编号C23C10/46GK1228482SQ98110699
公开日1999年9月15日 申请日期1998年3月9日 优先权日1998年3月9日
发明者沈嘉年 申请人:上海大学