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熱浸鍍鋁是將鋼材浸入熔融的鋁液中進(jìn)行Fe、Al原子相互擴(kuò)散,從而在鋼材基體表面形成以Al-Fe合金為過渡層,以Al及少量針狀FeAl3為外表層的表面處理技術(shù)。Al-Fe合金層主要由Fe2Al5相組成,其次為少量FeAl相。熱浸鍍鋼材在不改變基體力學(xué)性能的基礎(chǔ)上,大大提高了材料的耐候性、耐蝕性及抗高溫氧化性等特點,且成本約為不銹鋼的1/4,能為企業(yè)增加巨大的經(jīng)濟(jì)效益,故近年來已廣泛應(yīng)用于石油、化工、航海、交通等諸多領(lǐng)域。本文以PH型不銹鋼為基材進(jìn)行熱浸鍍試驗,并對浸鍍層進(jìn)行顯微組織分析及影響因素研究,為探尋合適的浸鍍工藝、改善其表面性能做研究。
試樣選用PH型鋼板,其化學(xué)成分為(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%):C≤0.07,Si≤1.00,Mn≤1.00,P≤0.04,S≤0.03,余為Fe。尺寸為60.0mm×20.0mm×3.0mm。鋁液材料為工業(yè)純鋁,坩堝型電阻爐加熱,可控硅溫度控制器控制爐溫。熔鋁堝為鋼質(zhì)坩堝。
浸鍍鋁層之前,試樣要經(jīng)過預(yù)處理:除油除銹和助鍍處理。將鋁液加熱至720~750℃,同時加入適量覆蓋劑防止鋁液面被氧化,保溫1~2h,將助鍍后的試樣預(yù)熱到約250℃,然后浸入鋁液中,浸鍍一定時間取出。將浸鍍后的試樣放入鹽酸、硝酸、磷酸和氫氟酸的混合液中進(jìn)行后處理,以除去粘附在表面的熔劑和污染物等。
在一定浸鍍溫度和浸鍍時間范圍內(nèi),浸鍍層厚度會隨浸鍍溫度的升高和浸鍍時間的延長而增厚,但超過這個范圍,浸鍍層不會再有大的變化。對15-5PH型不銹鋼試樣而言,最佳浸鍍溫度為740℃,最佳浸鍍時間為4min。為防止鋁液表面被氧化,一種方法是加入由AlF3、NaF、KCl、NaCl組成的混合熔劑,其中氟化物約30%;另一種方法是向鋁液中加入Si、Ga、Re等微量元素,增強(qiáng)鋁液自身的抗氧化能力,也能得到表面光亮、潔凈、均勻的鍍層。拋光處理一方面改善鍍件外觀質(zhì)量,另一方面對鍍件表面起鈍化作用,故在熱浸鍍中采取準(zhǔn)確的拋光工藝也至關(guān)重要。
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