一种多元合金共渗剂及其共渗工艺的制作方法

本发明涉及金属防腐领域，具体为一种多元合金共渗剂及其共渗工艺。

背景技术：

铁路轨道设备、螺栓、道钉、轨道扣件和接触网金具等安装在露天环境，风吹日晒雨淋，严寒、高温、雨水、风沙、严重空气污染、特别是酸雨地区工作条件恶劣，现有的防腐蚀工艺、方法不能满足产品的要求。尤其我国高速铁路快速发展的今天，对轨道设备防腐性能提出了更高的要求。钢筋混凝土结构的桥梁同样存在腐蚀问题。其原因主要有冰冻破坏、化学腐蚀、钢筋锈蚀和碱骨料反应等，特别是由于湿度、温度和二氧化碳的作用,会引起混凝土的碳化，再加上腐蚀性介质的作用会导致钢筋锈蚀，进而破坏混凝土结构。

中国专利库中公开了一种针对铁路道轨扣件、螺栓、弹条、混凝土预埋件等普通钢铁零件表面防腐而设计的多元合金共渗剂及其制备共渗层的方法。多元合金共渗剂由锌粉、铝粉、氧化铝粉、氢氧化镧粉和氯化铵组成。制备共渗层的工艺路线：工件预处理→工件装炉、加入共渗剂→转炉加热保温进行共渗→到温冷却工件出炉。在确定的工艺规范下热渗，从而在工件表面形成一定厚度的结构致密的耐蚀耐磨的多元合金共渗层。本发明工艺简单、易于实施，更加节能、高效。常规工艺操作获得的锌-铝-铁-镧多元合金共渗层厚度约100μm，硬度可达240-320hv，盐雾腐蚀达680小时。

针对铁道设备现有的防腐措施主要有涂油漆、涂装达克罗、氮化、热镀锌和单纯渗锌。这些方法中涂油漆的耐蚀效果差，涂层结合不好，易剥落；达克罗的耐蚀效果很好，但涂层薄而软，不耐磨，易剥落；氮化硬度高耐磨，结合好，但耐蚀性能不够；热镀锌可以获得厚镀层，但表面质量不高，易结瘤，尤其是螺纹件沟槽易被填平而不能使用。同时热镀锌污染严重，温度高能耗大，弹条等一些零件不宜使用；热渗纯锌层耐蚀达不到要求。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种多元合金共渗剂及其共渗工艺，共渗剂包括以下组分：zn、al、la2o3、c2cl6，采用锌-铝-镧多元合金共渗法在基材上制备长效防腐层。

为了实现上述目的，本发明采用以下方案

根据本发明的第一方面，提供一种多元合金共渗剂，按重量计，包括以下组分：zn10-25g、al0.5-3g、la2o30.3-1.5g、c2cl60.5-3g。

优选地，所述一种多元合金共渗剂，按重量计，包括以下组分：zn15g、al1.5g、la2o30.9g、c2cl61.5g。

优选地，所述zn的粒径为300-600目，所述al的粒径为300-600目，所述la2o3的粒径为200-400目。

优选地，所述zn的粒径为500目，所述al的粒径为450目，所述la2o3的粒径为300目。

根据本发明的第二方面，提供一种多元合金共渗剂的共渗工艺，其包括以下步骤：

（1）工件清洗，表面抛丸处理；

（2）将共渗剂混合均匀后置于60℃的烘箱内，干燥处理20分钟取出；

（3）将共渗剂和钢铁制件混合后至于加热炉内，随炉1.5小时内升温到450℃；

（4）在450℃的条件下保温2小时；

（5）随炉冷却至约150-200℃；

（6）之后将工件从加热炉中取出，放置在空气中冷却。

优选地，在步骤（3）中，所述加热炉为转炉，转速为5-10转/分。

优选地，在步骤（5）中，随炉冷却至约160℃。

本发明多元合金共渗剂的组成中锌粉是主渗剂；铝粉的添加是为了获得合金元素铝；氧化镧粉可以在共渗过程分解，从而使渗层获得合金元素镧；合金元素在加热共渗过程中通过扩散进入渗层，由此形成锌-铝-镧多元合金共渗层；c2cl6是共渗助剂，它的作用使渗剂均匀接触工件，控制渗剂温度均匀，避免氧化，促进共渗。

本发明的有益效果是：采用本发明多元合金共渗剂制备的锌-铝-镧多元合金共渗层，外观平整、无锌瘤、毛刺等缺陷，厚度可控制在10-100微米范围内，多元合金共渗层厚度均匀，误差在±10﹪以内；制得的共渗层结构致密，与钢铁基体结合牢固，在运输、装配和拆卸使用过程中涂层不易磨损、擦伤、脱落；制得的共渗层腐蚀速度低，耐腐寿命长。

附图说明

图1为本发明的制备的共渗层微观组织示意图；

图2为本发明的制备的共渗层号样的xrd图谱。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本申请中的技术方案，下面将结合实施例来对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1

一种多元合金共渗剂，按重量计，包括以下组分：zn15g、al1.5g、la2o30.9g、c2cl61.5g。

实施例2

实验样品：金属圆棒

共渗剂配方：实施例1

实验次数：3次

共渗工艺：

（1）将金属圆棒清洗，表面抛丸处理；

（2）将实施例1的共渗剂混合均匀后置于60℃的烘箱内，干燥处理20分钟取出；

（3）将实施例1的共渗剂和金属圆棒混合后至于加热炉内，随炉1.5小时内升温到450℃；

（4）在450℃的条件下保温2小时；

（5）随炉冷却至约150℃；

（6）之后将金属圆棒从加热炉中取出，放置在空气中冷却。

实施例3

实验样品：钢板

共渗剂配方：实施例1

实验次数：3次

共渗工艺：

（1）将钢板清洗，表面抛丸处理；

（2）将实施例1的共渗剂混合均匀后置于60℃的烘箱内，干燥处理20分钟取出；

（3）将实施例1的共渗剂和金属圆棒混合后至于加热炉内，随炉1.5小时内升温到450℃；

（4）在450℃的条件下保温2小时；

（5）随炉冷却至约180℃；

（6）之后将金属圆棒从加热炉中取出，放置在空气中冷却。

实施例4

实施例2和实施例3的分析结果

使用sem电镜观察可得到图1、图2，由图1、图2分析可得到三次实验的实验数据对比表（1）

表（1）

分析结果，从图1、图2中可得出zn、al、la元素均已扩散到基材中，al从外渗层一直到基材表面的扩散层中均有，la主要分布在基材表面的扩散层中；共渗层颜色呈灰色，色泽均匀，厚度较厚，可满足多元合金共渗层技术指标要求。

多元合金共渗层技术指标：

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。