[发明专利]0Cr17Ni14Mo2热浸镀稀土铝合金涂层工艺

说明书

技术领域

本发明涉及的是金属材料的表面改性处理，具体涉及一种在奥氏体不锈钢0Cr17Ni14Mo2表面制备抗高温腐蚀涂层的热浸镀工艺。

背景技术

0Cr17Ni14Mo2奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性和耐热性，主要用于既要耐腐蚀又要承受高温的设备中，在船舶、航空、航天工业以及医疗器械中也有广泛的应用。其化学成分见表1。

表10Cr17Ni14Mo2成分表

采用热浸镀工艺在0Cr17Ni14Mo2表面制备稀土铝合金涂层，可以提高其抗高温腐蚀性能，扩大其应用范围，提高其工作可靠性。热浸镀渗铝是一种能够有效的提高材料抗高温氧化性能的表面改性工艺。材料经热浸镀铝后，可以在表面形成一层致密的Al₂O₃和以Fe-Al金属间化合物为主的浸镀层，能够阻挡氧元素和基体元素的互扩散，以此保护基体。

热浸镀简称热镀，它是通过加热扩散的方法将金属铝或铝合金渗入基体表面，从而形成与机体金属结合异常牢度的合金层。与其他表面防护工艺相比，热浸镀工艺简单，且可用富足的铝作为镀层材料来代替稀有昂贵的金属材料，所以应用十分广泛。

热浸镀铝是近几十年在热浸镀锌、铅的基础上发展起来的。目前，只有为数不多的国家掌握了该项技术。经热浸镀铝的钢件，其抗高温氧化腐蚀温度可提高300℃～500℃；使用寿命是热浸镀锌件的5～9倍。在石油、机械、化工、能源及交通运输等行业领域都有广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低廉、操作简单，热浸镀产品表面质量优良的0Cr17Ni14Mo2热浸镀稀土铝合金涂层工艺。

本发明的目的是这样实现的：

对0Cr17Ni14Mo2奥氏体不锈钢依次进行热水浸泡、脱脂、清洗、除锈、清洗、助镀、烘干、热浸镀和钝化处理；所述的脱脂是在温度为80～85℃的脱脂液中处理15～20min；所述的助镀是在温度为85～95℃的饱和Na₃AlF₆水溶液中进行处理；所述的热浸镀是在温度为720℃～780℃的浸镀液中浸镀2～10分钟，所述的浸镀液的重量百分比构成为Si5～10％、La 1～1.5％、Ce 2～2.5％、Y 0.5～0.8％和余量的Al。

本发明还可以包括：

1、所述的脱脂液的重量百分比组成为：

2、所述的浸镀液中的稀土元素La、Ce、Y的总比例为4wt.％。

本发明提供的0Cr17Ni12Mo2热浸镀稀土铝合金工艺流程的主要特点体现在：

1、脱脂又称碱洗，利用碱液的皂化、乳化和分散的作用将金属表面的油脂分散成许多小液滴，从而达到油脂与金属分离的目的。本发明选择了适合于0Cr17Ni12Mo2热浸镀稀土铝合金的脱脂液组合成分和条件。

2、选用适合于0Cr17Ni12Mo2热浸镀稀土铝合金的水溶液助镀剂——饱和冰晶石水溶液(Na₃AlF₆)。本发明使用该助镀剂来保证钢表面不被氧化，浸镀时可以溶解铝液表面的Al₂O₃，并显著改善待镀件与铝液之间的界面浸润性，能够有效减少漏镀。

3、选用(50wt.％NaCl+50wt.％KCl)作为覆盖剂。

在高温下铝液的表面极易被氧化，产生一层氧化膜。浸镀时氧化膜易粘附在工件表面导致漏镀。因此要选取在熔融铝液的表面覆盖上具有以下特点的覆盖剂：①密度小，浮于铝液上方；②具有溶解Al₂O₃的能力；③熔点要低于铝的熔点；④流动性好，不老化，不蒸发。根据以上要求，选取化学活性比铝大的碱金属氟化物或氯化物作为覆盖剂即可。

4、镀液为稀土铝合金镀液。

本发明具有以下优点：

1、在镀液中添加了Si能大大提高镀层的耐热性和铝液的流动性，从而降低镀铝温和组织合金层的长大，使浸镀层相比常规单纯Al液制备的厚度明显减小，加入Si可以提高浸镀层的抗高温氧化性能，在浸镀件上获得光滑的表面。稀土元素的加入可以显著的加强Al₂O₂氧化膜的粘结性，使氧化膜的结构由等轴晶变位柱状晶结构。