[发明专利]一种热扩散制备耐蚀钢筋的方法

说明书

本发明提供了一种热扩散制备耐蚀钢筋的方法，属于耐蚀材料技术领域，该制备方法具体为，自行确定钢筋原胚成分，在热扩散前需对钢筋进行切割、打磨、喷丸除锈、除油、酸洗、清洗、吹干处理，之后放入装有铬、镍的热扩散剂中，在一定温度下保温一定时间，之后对钢筋进行冷却处理。本发明自行确定钢筋成分，优化了热扩散工艺，制备出的钢筋具有良好的耐磨性和抗腐蚀性。

技术领域：

本发明属于耐蚀材料领域，涉及一种热扩散制备耐蚀钢筋的方法。

发明背景：

钢筋混凝土结构是现今土木工程中应用最为广泛的结构形式之一，其成本低廉、坚固耐久、用途广泛等优点，使之很快成为广受欢迎的建筑材料。随着人类对海洋资源的开发，在海洋环境服役的钢筋混凝土设施处于高浓度的氯离子环境，因此导致的钢筋锈蚀诱发的结构耐久性急剧下降问题日益严峻。在一些大量使用氯盐融雪剂的寒冷地区也面临同样的难题。

表面涂镀层钢筋可以提升钢筋的抗腐蚀性能，当前，表面涂镀层钢筋中使用较多的为环氧树脂涂层钢筋和热浸镀锌钢筋，采用环氧树脂涂层钢筋的优点是其可以获得表面喷涂均匀的涂层，易于工业化作业，其缺点是钢筋表面的涂层容易在运输、施工过程中发生破损。对于热浸镀锌钢筋，其具有镀层均匀，附着力强，使用寿命长等优点，而其存在的问题是加工难度大，工作环境差，污染较严重。专利“螺纹钢热扩散处理方法及螺纹钢(公开号CN103924189B)”公开了一种螺纹钢热扩散处理方法及螺纹钢，通过热扩散处理，螺纹钢的表面形成锌铁金属间化合物，且该锌铁金属间化合物具有强附着力，使螺纹钢具有较好的抗划伤性、抗冲击性和抗腐蚀性，适用于氯离子的海洋环境，可满足螺纹钢严酷的环境要求。但该发明并未给出具体的腐蚀速率及相关测试结果。

发明内容：

本发明的目的是提供一种热扩散制备耐蚀钢筋的方法，依据本发明制备出的钢筋具有很高的耐磨性和耐蚀性。

本发明是通过以下技术手段实现的。

1.自行设计钢筋原胚化学成分。

为了通过热扩散工艺制备出性能良好的钢筋，本发明自行设计钢筋原胚化学成分。钢筋原胚所含主要元素质量百分数分别为：C:0.02-0.04wt％、Mn:0.8-1.0wt％、Si:0.6-0.8wt％、S≤0.001wt％、P≤0.01wt％、V:0.02-0.05wt％、Cr:3.0-6.0wt％、Mo:0.6-1.0wt％、Nb:0.10-0.15wt％、Ti:0.08-0.10wt％、Ce:0.10-0.15wt％，其余部分为Fe及不可避免的杂质。

本发明遴选了以下合金元素以提升热扩散制备钢筋的性能。

(1)钢中基本元素

碳是提高钢材强度的重要元素之一，钢中含碳量增加，硬度、屈服点和抗拉强度升高，但韧性和塑性降低，此外，碳量高还会降低钢的耐蚀能力。另一方面，由于在热扩散的过程当中基体中的碳极易与渗剂当中的铬在钢筋表面形成致密的化合物，阻碍铬、镍原子进一步向基体内扩散，因此，本发明中钢筋原坯的碳含量应控制在0.02-0.04wt％的范围内。

锰元素可以提高钢的强度、淬透性和耐磨性，但锰含量过高会降低钢的抗腐蚀能力和焊接性能。另一方面，锰元素为奥氏体形成元素，会降低铬的扩散速率，阻止热扩散层的形成。因此本发明中钢筋原坯的锰含量应控制在0.8-1.0wt％范围内。

硅元素能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和硬度，但是过高的硅元素会使钢的可塑性和韧性下降。因此本发明中钢筋原坯的硅含量应控制在0.6-0.8wt％。

(2)提升钢筋强度的元素：

钒元素能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度、韧性和耐磨性，此外，钒是强碳化物形成元素，具有很好的固碳作用，可以固定钢筋当中的碳，防止钢中的碳与铬在钢筋表面形成碳化铬阻碍铬、镍的扩散。但是钒元素会降低钢的淬透性，而且成本较高，因此本发明中钢筋原坯的钒含量应控制在0.02-0.05wt％。