[发明专利]合金涂层的工件

说明书

一种用于在无涂层的铁质构件上提供耐蚀涂层的方法，该方法包括使用含金属锌的粉末，例如使用锌粉或锌合金粉末或是锌或锌合金粉末与至少一种其他金属所组成的粉末混合物作为涂布介质进行机械涂镀，以便在该构件的暴露表面上积聚由该涂布介质所形成的牢固附着涂层，加热该具有牢固附着涂层的构件以产生固体‑固体扩散而在该表面上至少于通过涂镀所积聚的该涂层的底层中形成Fe/Zn金属间化合物，及冷却该构件。

技术领域

本发明涉及一种用于提供合金涂层的工件或构件的方法。本发明主要涉及制造铁制品，该制法是利用涂层，特别是使用锌粉或含有元素混合物或锌合金的锌系粉末提供的含锌涂层来保护铁制品以防腐蚀。

背景技术

有各式各样的涂布方法可用来赋予铁质构件可接受的耐蚀度。可根据铁质构件的性质、涂层的组成及受保护构件所经受的使用期限的性质(nature)而改变所使用的方法。数十年来的研究不断追求更佳且更经济的系统，以求达到能够符合逐渐更加严格的要求的耐蚀性。对耐蚀性(以铁质构件的无腐蚀操作期限的小时数来测量)的要求逐渐提高，因为早期可接受的耐蚀度不再令人满意。

有数种施用含锌涂层的不同方法以赋予铁质构件耐蚀性。数十年来皆使用诸如电镀及热浸镀(hot-dipping)的方法来施用锌及锌合金。在热浸镀的情况中，最近数十年间发现含铝的锌合金大幅改善所能得到的耐蚀度。这项发现最初是使用含有低铝含量的锌合金，例如Zn-(3％-7％)Al。然而发现使用高铝含量的合金(例如，Zn-55％Al)可能达到更佳的耐蚀性。甚至发展出更复杂的热浸镀合金(例如该些含有少量Cu、Mg及Si的合金)并获得有利的微结构。

通过热浸镀法及电镀法(较少用)施用的锌涂层在保护铁质构件及铁制品方面取得辉煌成就。该锌涂层能够提供良好保护而防止产生锌白腐蚀产物(white zinccorrosion product)，并防止因铁质基底锈蚀所生成的红锈蚀物。然而，电镀法及热浸镀法需要大量资金且适用于大型铁制品和长形铁质材料，例如板状物、条状物及线状物。

另一种能形成锌涂层或锌合金涂层以保护铁质构件免于受腐蚀的方法是使用分散在液体中的锌或锌合金的粉末或碎片。可通过浸泡、涂刷、喷雾或任何其他适当方式将该粉末分散液施用至铁质构件。随后将该构件加热至可使该液体蒸发、分解或固化的温度以提供锌涂层或含锌涂层。在某些情况下进行该方法以在构件上形成坚硬耐磨涂层。在其他情况下，是以某一温度加热一段时间而使基材的铁扩散至涂层中。以下专利参考文献中提供用于各种金属粉末及构件形式的此类型方法的实例：

Imperial Smelting Corp(NSC)Ltd的GB 1,071,624；

Watkins的US 1,815,638；

Geeck的US 4,391,855；

Nickola等人的US 4,628,004；

Kircher等人的US 6,110,262；

Creech等人申请的US 2003/0059542；及

Graf等人申请的US 2012/0006450。

也可通过约1900年发明且广为人知的镀锌法(Sherardising)将锌涂层施用至铁质构件。镀锌法是以发明者的名字命名，镀锌法涉及将铁质构件埋在散布有小量含锌粉末的惰性颗粒填料(例如氧化硅或氧化铝)床中。该填料床还可含有诸如粘土的材料。随后加热该盛装有填料床及埋入构件的容器(housing)持续数小时，同时旋转该容器。加热是使温度达到能够使锌以气相进行扩散并与构件表面的铁发生反应而在该构件上形成扩散涂层。在该方法中必须排除氧以免锌被氧化。

以下专利文献中公开镀锌法的数个现代实例：

Brill-Edwards的US 3,808,031；

Levinski等人的US 6,171,359；