一种金属件渗锌防腐的方法

1.本专利涉及金属防腐的问题，具体涉及使用金属渗剂在金属件表面渗透锌进行防腐的方法。


背景技术：

2.金属钢材具有强度高、韧性强的特点而在机场、桥梁、建筑等方面被广泛应用，但由于高温、潮湿环境易引起氧化和腐蚀，全世界每年因金属而损失的金额多达2.5万亿美元，大约相当于全球生产总值的3.4%。因此，很多钢材为镀锌材料，这种材料虽然能起到一定的防腐效果，但镀锌溶液难以回收利用，且有毒，排放则污染环境，寻找一种环境友好的防腐处理手段非常必要。多元合金共渗技术使用金属粉、活化剂、添加剂有时加涂料，在金属件表面渗透一种10-100um的合金层，起到防腐和增加强度的作用，这种方法比加涂层和电镀更环保，但目前通用的方法由于使用活化剂氯化铵、酰胺，填充剂氧化铝、二氧化硅等，使得渗透材料无法重复利用，而且金属粉末之外的材料增加了在渗透过程的氧化可能性，减少了金属件与渗剂的接触面积，使用金属粉作为渗剂有时为粘附在金属件表面难以去除，况且金属粉尤其锌粉作为易制爆危化品易引起爆炸，采购过程繁琐。


技术实现要素：

3.本发明使用纯金属颗粒、金属丝材、金属板材进行渗透，结果表明更能提高渗透效率，而且渗后分离容易，渗件表面光滑，渗剂可以重复使用，安全无污染，成本低，取得较好效果。
4.本发明所解决的技术问题在于提供一种使用更方便的渗锌工艺，以解决上述背景技术中的缺点。
5.本发明的工艺方案包括以下实现内容：首先将金属件表面除油、除锈、除氧化层，使待渗金属件呈现光滑的金属表面。其次，对于粒径3-5mm的锌粒采用掩埋的方式将金属件覆盖，考虑到一旦熔化颗粒间的空隙会被填满势必整个体积缩小，所以在锌粒覆盖金属件后还要多加一部分，大约20%，外部容器使用陶瓷件。使用金属锌丝则需要对金属件进行多层缠绕且过量。使用锌板则需要使用铁丝将其紧紧固定于待渗金属件上。将上述属件置于密闭系统中抽真空，填充氮气或氩气，将上述密闭系统加热至350-410℃，保温6-15小时，冷却，取出，去掉表面锌层，即为表面光滑的成品。本发明工艺简单，操作方便，渗剂可重复使用，效果显著。
附图说明
6.图1 扫描电镜图（渗层最深处达到100um）；图2 渗透层扫描电镜图（渗层厚度达到90um）；图3 在50%nacl溶液中的腐蚀图（1000小时，左边为原始样，右边为经过渗透的样品）。
具体实施方式
7.实施例1将金属锰钢件去掉表面的黑色氧化层，置于与其体积相近的底层有二层锌粒的坩埚中，从上面倾倒锌粒直至将金属件掩埋，再额外覆盖二层锌粒。盖上坩埚盖，将其置于管式炉中在氮气气氛下加热至350℃，保温6小时，随炉冷却，取出，剥离表面锌层，见图1，渗层厚度50um。
8.实施例2将金属锰钢件去掉表面的黑色氧化层，表面用直径1mm的锌丝缠绕2层，置于与其体积相近的坩埚中，盖上坩埚盖，将其置于管式炉中在氩气气氛加热至380℃，保温10小时，随炉冷却，取出，剥离表面锌层，见图2，渗层厚度90um。
9.实施例3将金属锰钢件去掉表面的黑色氧化层，表面用厚度为0.5mm的锌板包覆2层，置于与其体积相近的坩埚中，盖上坩埚盖，将其置于管式炉中在氮气气氛下加热至410℃，保温15小时，随炉冷却，取出，剥离表面锌层，渗层厚度100um，腐蚀对比图见图3。


技术特征：
1.本发明提供一种渗锌防腐的方法，其特征在于：使用大颗粒锌粒、锌丝、锌板作为渗锌材料，而不是使用难以购买的易制爆材料锌粉，使用氢气氮气混合气或者氢气氩气混合气，温度在350-450度，成本低廉，操作方便，无污染，渗锌件表面光滑，后处理简单方便，使用安全，不会发生爆炸事故。2.按照权利1所要求的方法，得到渗层厚度达到150um，抗盐雾腐蚀超过1000小时的渗锌件。

技术总结
本发明提供一种能够提高钢铁工件防腐性能的渗锌方法。采用直径3-5mm的锌粒、锌丝以及锌板作为渗锌原料,在氢气、氮气或氢气、氩气混合气下进行共渗，经过300℃、10小时以上的渗锌过程，渗层深达150um,5%NaCl盐水抗腐蚀时间长达1000小时以上。本方法可以使工件剥离锌后表面光滑，后处理方便，无污染，操作安全，可以代替电镀锌工艺。替电镀锌工艺。


技术研发人员：王明华 邵志猛 李双
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2022.01.14
技术公布日：2022/4/15