[发明专利]大型钢件热熔浸铝方法

说明书

技术领域

本发明涉及对大型钢件例如换热设备及大型钢结构进行整体热熔浸铝的方法。

背景技术

中国发明专利申请CN1687480A公开了一种对换热设备进行热熔浸铝的方法，包括预处理、助镀处理、预热处理、盐浴处理、热熔浸铝、保温缓冷以及后处理步骤等。虽然其能够有效地对大型钢件例如换热管束进行整体热熔浸铝，但在例如助镀处理和盐浴处理等环节还需要进一步改进，以提高钢材表面的活化浸润能力以及保证钢材基体的机械性能不会发生大的变化而符合其使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢件热熔浸铝方法，其能够改善铝在钢材表面的附着能力，同时最小化钢材基体在整个热熔浸铝过程中的机械性能变化。

根据本发明的钢件热熔浸铝方法包括以下步骤：

对钢件进行预处理，所述预处理包括脱脂、除锈和水洗；

对预处理后的钢件进行助镀处理，以在钢材表面形成防氧化钝化膜；

对助镀后的钢件进行预热处理，使钢件缓慢升温至不超过300℃；

对预热后的钢件进行盐浴处理，其中采用的熔盐的重量百分比组成为：NaCl 38％，KCl 30％，Na₃AlF₆20％，AlF₃8％，CaCl₂2％，MgF₂2％；

对盐浴处理后的钢件进行热熔浸铝处理；以及

对热熔浸铝后的钢件进行保温和缓冷处理。

该方法还可以包括步骤：对保温和缓冷处理后的钢件进行表面清理和钝化处理。

优选在助镀处理步骤中，采用的助镀剂的重量百分比组成为：NaCl40％，KCl 40％，KF 10％，以及NaF 10％。其中助镀剂溶液温度可以为90℃，助镀处理时间可以为5-10分钟。

优选在预热处理步骤中，将钢件置于起始温度为200℃的预热炉中缓慢加热2小时至300℃。

优选在盐浴处理步骤中，盐浴温度为680℃-710℃，盐浴处理时间不超过2小时。

优选在热熔浸铝处理步骤中，铝液温度为690℃-720℃，处理时间为20-30分钟。

优选在盐浴处理步骤和热熔浸铝处理步骤中，使钢件旋转以及上下移动。

优选在保温和缓冷处理步骤中，保温处理温度为680℃，保温处理时间为3-3.5小时；缓冷速度为每小时100℃，直至钢件冷却到室温。

该方法可以适合任何钢件，包括但不限于大型钢质换热管束。

本发明的盐浴处理步骤切实有效地增强了对钢材表面的活化作用，提高了浸铝过程中铝对钢表面的活化浸润(合金化)作用，使其合金层(铝和铁的复合金属材料)更加致密、均匀。

本发明的钢件热熔浸铝方法最大限度地消除了钢件的温差应力，从而使钢材变形最小化。

具体实施方式

以下以对钢质换热管束进行热熔浸铝为例，详细说明本发明。本发明包括以下步骤：

1.对换热管束进行常规的预处理(或可称为“前处理”)，包括脱脂、除锈和水洗等。这种预处理已为本领域技术人员所熟知(为简洁起见，在此不再详述)，目的是去除换热管束表面杂物和氧化铁皮等。

2.为避免二次氧化，预处理后的换热管束需要进行助镀处理。目前，一般采用的是CrO₃和KMnO₄二种强氧化剂作为助镀剂，但这种助镀剂不耐温，在高温时容易被烧毁，使钝化膜失效。另外，CN1687480A公开的助镀剂也有一定的缺陷，防氧化能力稍差。虽然本发明也可以采用上述常规的助镀处理(只要能够形成所需防氧化钝化膜)而不会对以下的盐浴处理和热熔浸铝处理有实质性影响，但在优选方案中，本发明可以采用如下配方(重量百分比)来配制助镀剂：NaCl 40％，KCl 40％，KF 10％，NaF 10％。该助镀剂随后被加水配制成(优选为)饱和溶液(溶解度最小的组分接近饱和)。助镀处理时助镀剂溶液温度为90℃左右，处理时间为5-10分钟左右。采用这种助镀剂所形成的钝化膜可保证在500℃时不失效。另外，这种助镀剂还能够更好地经受下面的预热处理，使附着在钢材表面的助镀剂不破裂、不老化以及不失效。

3.助镀处理后，需要对换热管束进行预热处理，以控制温差应力的产生。可以将换热管束置于起始温度为200℃的预热炉中缓慢加热，例如在2小时内使其达到300℃。经过这种预热以后，可以最小化换热管束在下面的盐浴和热熔浸铝处理时的变形。