一種用于熱浸鍍Galfan合金的助鍍劑及助鍍液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種鋼鐵材料表面鍛覆工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種新型熱浸鍛 Galfan合金鍛層的助鍛劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱浸鍛是目前防止鋼鐵材料腐蝕的有效方法之一，傳統(tǒng)的用于熱浸鍛的鍛液一 般為鋒，在進(jìn)行熱浸鍛時(shí)，助鍛作為一道重要的處理工序，一般是將酸洗后的鋼鐵制件浸 入助鍛劑中處理一段時(shí)間，經(jīng)過(guò)助鍛后表面會(huì)形成一層鹽膜能夠防止鋼鐵制件表面氧化， 且對(duì)工件表面有進(jìn)一步清潔作用，隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了W鋒-5%侶-混合稀±合金 (Galfan)為代表的新的適用于熱浸鍛的新型合金，但對(duì)于運(yùn)些新型合金由于侶的加入， 鍛液表面由于氧化生成的包括Al2〇3在內(nèi)的氧化物會(huì)使鍛液與鋼基體的潤(rùn)濕性變差，使鍛 層質(zhì)量難W控制，出現(xiàn)漏鍛現(xiàn)象，尤其是對(duì)板材進(jìn)行熱浸鍛時(shí)，由于其比表面積較小，鍛液 中Al含量較高，在使用傳統(tǒng)氯化鋒錠助鍛劑時(shí)，氯化錠和氯化鋒會(huì)與侶反應(yīng)生成的青色的 AlCls(AlCls的沸點(diǎn)是182°C，升華溫度是179°C)煙霧，導(dǎo)致鍛層表面產(chǎn)生大量的氣泡和針 孔甚至漏鍛，無(wú)法獲得表面質(zhì)量質(zhì)量合格的鍛層。同時(shí)產(chǎn)生的大量的酸性煙霧也會(huì)造成環(huán) 境污染和生產(chǎn)設(shè)備腐蝕。
[0003] 中國(guó)專利CN104032248A公開一種用于鋼材溶劑法熱鍛高侶含量合金鍛層的助鍛 劑，配方包含棚氨化鐘、氨氧化鋼、氯化巧、氣化鐘、氯化裡、氣侶酸鋼、氣鐵酸鐘和非離子表 面活性劑，該助鍛劑的特點(diǎn)是：無(wú)煙，操作簡(jiǎn)單。但該助鍛劑去除氯化鋒，鍛件表面容易出現(xiàn) 漏鍛現(xiàn)象，且配方復(fù)雜，原料價(jià)格較貴。
[0004] 中國(guó)專利CN103834888A公開了一種助鍛劑，配方為氯化鋒80~160g/l，氣化鋼 10~40g/l，氯化鐘0~20g/l，氯化侶0~30g/l，氯化鐵0~50g/l，表面活性劑0. 3~ 2g/l，該助鍛劑組分中不含氨、氮等工業(yè)污染源，是一種環(huán)境友好型產(chǎn)品，但助鍛劑中含有 氯化鐵與氯化侶，與基體表面的鐵反應(yīng)生成二價(jià)的鐵，使烙液中二價(jià)鐵的含量增加，二價(jià)鐵 鹽的助鍛劑在進(jìn)行熱浸鍛鋒時(shí)，將會(huì)與鋒作用，產(chǎn)生鋒渣，增加鋒耗，進(jìn)而影響鍛層的質(zhì) 量和性能。且氯化侶的存在仍然會(huì)在進(jìn)行熱浸鍛時(shí)造成一定的煙霧，且該申請(qǐng)方案中優(yōu)選 的表面活性劑為全氣下基橫酸鐘或全氣辛基橫酸鐘，運(yùn)兩種表面活性劑價(jià)格較高，且本身 毒性較大，對(duì)環(huán)境有一定污染。 陽(yáng)0化]中國(guó)專利CN102994925A公開了 一種環(huán)保型鋒侶合金助鍛劑，助鍛劑的成分如 下：10-30 %氯化鋒，0. 5-3 %氣化鋼，1-10 %氣錯(cuò)酸鐘，0. 1-3 %氯化侶，0. 1% -3 %氯化姉， 5-10%乙醇，其余為水；但該助鍛劑專用于對(duì)高侶含量的鋒合金鍛層，并不適用于Galfan 合金鍛層的熱浸鍛。
[0006] 中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1476487A公開了一種改進(jìn)的用于熱浸鍛助鍛劑，指出在傳統(tǒng)的 氯化鋒錠助鍛劑中加入堿金屬或堿±金屬鹽，及NiClz、C0CI2、MnClz中的一種和化Cl2、SnClz、訊CI3、BiCls中的一種，并指出該助鍛劑適用于鍛鋒、鋒侶儀合金及Galfan合金 狂n-5% -Re,即化-5% -稀± )，但我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)采用該文獻(xiàn)中的助鍛劑處理后，只能 采用該文獻(xiàn)中提及的在鍛鋒浴中進(jìn)行氮?dú)夤呐莸那医憰r(shí)間較長(zhǎng)的方法進(jìn)行熱浸鍛才能 達(dá)到較好的鍛鋒效果，但得到的試件鍛層都較厚會(huì)造成鍛層金屬消耗過(guò)多，若采用常規(guī)的 熱浸鍛方式，得到的鍛層質(zhì)量較差。
[0007] 中國(guó)專利文獻(xiàn)CN103510031A也公開了一種可W用于鋒侶儀合金的助鍛劑水溶 液，其組成為SiClz35%-45%;NaF2%-10%;CeCl2 0. 5-3. 5%;SnCl2 4. 5%-8. 5%訊〇2 0. 5-2% ;表面活性劑0. 1% -0. 5%，余量為水；雖然該助鍛劑不使用氯化錠，避免了進(jìn)行熱 浸鍛時(shí)產(chǎn)生煙氣，但在實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，該助鍛劑僅適用于鋒侶儀合金，對(duì)Galfan合金并 不適用。
[0008] 綜上，現(xiàn)有技術(shù)中為了提高鍛層的質(zhì)量，多采用向助鍛劑中加入鉛、祕(mì)、稀±元素 的氯化物方式進(jìn)行改進(jìn)，但運(yùn)些元素氯化物價(jià)格較高，且毒性較大，且大多不適用于Galfan 合金，因此提供一種能夠采用普通熱浸鍛方法進(jìn)行Galfan合金熱浸鍛并基本消除熱浸鍛 時(shí)的煙霧，同時(shí)提高鍛層表面質(zhì)量及其耐腐蝕效果且配方簡(jiǎn)單易于推廣應(yīng)用的助鍛劑成為 現(xiàn)有技術(shù)中需要解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為解決現(xiàn)有熱浸鍛Galfan合金鍛層技術(shù)中助鍛劑存在的問(wèn)題，我們?cè)谘芯恐幸?外的發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)減少鹽類的種類，并加入少量的表面活性劑和乙醇能夠顯著提高助鍛劑的 性能，使其能基本消除熱浸鍛時(shí)產(chǎn)生的煙霧，并能夠用于Galfan合金等鋒合金的熱浸鍛， 且得到的鍛件鍛層外觀質(zhì)量和耐腐蝕性能均較高。
[0010] 本發(fā)明提供了一種助鍛劑，由W下重量份的鹽類、乙醇及表面活性劑組成：
[0011] 所述鹽類為氯化鋒狂ncy100-200份，氯化鐘化Cl) 20-40份，氣化鋼（NaF) 5-10 份，氯化亞錫（SnCU5-30份；
[001引乙醇10-30份康面活性劑小于等于10份，所述表面活性劑選自烷基芳基橫酸鹽 和/或烷基橫酸鹽。
[0013]所述助鍛劑，優(yōu)選所述氯化亞錫重量份為5-15份，所述表面活性劑重量份為1-10 份。
[0014]所述的烷基芳基橫酸鹽為十二烷基苯橫酸鋼，所述的烷基橫酸鹽為十二烷基橫酸 鋼。
[0015]本發(fā)明還提供一種助鍛液，所述助鍛液為采用所述任一一種助鍛劑與水及鹽酸配 制而成的溶液，所述助鍛液的氯化鋒濃度為100-200g/l，所述助鍛液的pH值為3-5。
[0016]我們意外的發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供的助鍛劑及助鍛液，既不需要加入稀±氯化物，也不 需要加入鉛、祕(mì)等有毒金屬元素。采用本發(fā)明提供助鍛液處理過(guò)鋼鐵試件，在進(jìn)行Galfan 合金的熱浸鍛時(shí)，鍛層均勻牢固，表面無(wú)缺陷，且得到的鍛層耐鹽霧腐蝕能力更強(qiáng)。由于配 方和配制工藝簡(jiǎn)單，且助鍛效果更好，本發(fā)明提供的助鍛劑及助鍛液在環(huán)保性好的同時(shí)經(jīng) 濟(jì)性更好，更具有廣泛應(yīng)用的前景。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為實(shí)施例1助鍛劑配制的助鍛液處理過(guò)的試件經(jīng)過(guò)熱浸鍛后得到的Galfan 合金鍛層的橫截面掃描電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中的助鍛液配制方法為將助鍛劑中的各組分溶于水并用適 量鹽酸調(diào)節(jié)抑至3. 5~-4. 5,各個(gè)實(shí)施例的助鍛劑由W下重量份的鹽類、乙醇及表面活性 劑組成：氯化鋒A份、氯化鐘B份、氣化鋼C份，氯化亞錫D份，乙醇E份，表面活性劑F;各 實(shí)施例配制好的助鍛液用氯化鋒濃度作為表征其濃度的特征，氯化鋒濃度為Gg/L
[0019] 助鍛液處理及熱浸鍛工藝如下，采用Q235鋼板（40mmX40mmX4mm)試件
[0020] (I)堿洗除油
[0021] 堿洗除油步驟采用的脫脂劑的組成：化OH10-15g/l、胞2〇)3 20-25旨/1、正娃酸鋼 15-20g/l，溫度為60°C，脫脂劑總濃度控制在5%，堿洗時(shí)間2-5min。 陽(yáng)0巧 似酸洗除誘
[0023] 酸洗除誘時(shí)的酸洗液成分為：0.068g/L的十二烷基橫酸鋼、Ig/L六次甲基四胺、 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的鹽酸80-120邑/1，酸洗溫度維持在60-70°(：之間，酸洗時(shí)間約為20-30分 鐘。
[0024] (3)助鍛及熱浸鍛
[00巧]將經(jīng)堿洗除油、酸洗除誘后的試件浸入所述的助鍛液中30s，助鍛液溫度在 60-70°C，取出后在200°C下烘干3-lOmin至完全干燥，將試件浸入鍛層金屬浴浸鍛40s后， 進(jìn)行空冷。鍛層金屬均選用鋒-5 %侶-混合稀±合金，將熱浸鍛溫度控制在450°C，所述 鋒-5%侶-混合稀±合金的組成符合GB/T20492-2006中對(duì)鍛層金屬的規(guī)定。
[0026] 實(shí)施例1~6的助鍛劑配方見下表
[0027]
[0028]注：SDS為十二烷基橫酸鋼（SodiumDode巧1Sulfonate)，SDBS為十二烷基苯橫 酸鋼（SodiumDode巧 1BenzeneSulfonate)
[0029] 實(shí)施例I~6得到的助鍛劑配制的助鍛液處理過(guò)的試件在經(jīng)過(guò)熱浸鍛后均鍛層均 勻光亮，其鍛層較薄，均在25ymW下，且鍛層與試件結(jié)合緊密，并且在進(jìn)行熱浸鍛時(shí)無(wú)明 顯煙霧產(chǎn)生。實(shí)施例1得到的助鍛劑配制的助鍛液處理過(guò)的試件在經(jīng)過(guò)熱浸鍛后的鍛層橫 截面掃描電鏡照片如圖1所示。
[0030] 鍛層厚度及中性鹽霧實(shí)驗(yàn)
[0031] 對(duì)比例采用CN201410582133. 4實(shí)施例4配方的助鍛劑，在與實(shí)施例相同的熱浸鍛 條件下，熱浸鍛時(shí)有較明顯的煙霧產(chǎn)生，鍛層厚度為28ym。
[0032] 采用符合GB/T10125-1997的設(shè)備和方法進(jìn)行中性鹽霧實(shí)驗(yàn)，實(shí)施例件誘點(diǎn)時(shí)間 見下表。
[0033]
[0034] 從表中數(shù)據(jù)可W看出，采用本發(fā)明提供助鍛液處理的試件其鍛層耐腐蝕性與加入 了氯化祕(mì)和氯化錠的對(duì)比例相比，耐腐蝕性能具有明顯提高，而本發(fā)明實(shí)施例1~4助鍛液 處理過(guò)的試件的鍛層耐腐蝕性能比實(shí)施例5~6也有所提高，說(shuō)明實(shí)施例1~4中優(yōu)選的 氯化亞錫濃度及表面活性劑能夠更加提高助鍛液處理過(guò)的試件的鍛層金屬耐腐蝕性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種助鍍劑，其特征是所述的助鍍劑由以下重量份的鹽類、乙醇及表面活性劑組成： 所述鹽類為氯化鋅100 _200份，氯化鉀20-40份，氣化鈉5_10份，氯化亞錫5_30份；乙醇 10-30份；表面活性劑小于等于10份，所述表面活性劑選自烷基芳基磺酸鹽和/或烷基磺 酸鹽。2. 如權(quán)利要求1所述的助鍍劑，其特征是所述氯化亞錫重量份為5-15份。3. 如權(quán)利要求1所述的助鍍劑，其特征是所述表面活性劑重量份為1-10份。4. 如權(quán)利要求1~3任一所述的助鍍劑，其特征是所述的烷基芳基磺酸鹽為十二烷基 苯磺酸鈉，所述的烷基磺酸鹽為十二烷基磺酸鈉。5. -種助鍍液，其特征是所述助鍍液為采用權(quán)利要求1~4所述任一一種助鍍劑與 水及鹽酸配制而成的溶液，所述助鍍液的氯化鋅濃度為100_200g/L，所述助鍍液的pH值為 3-5 〇6. 如權(quán)利要求5所述的助鍍液，其特征是所述助鍍液用于鋅-5%鋁-混合稀土合金的 熱浸鍍。
【專利摘要】一種用于熱浸鍍Galfan合金的助鍍劑及助鍍液，所述的助鍍劑由以下重量份的鹽類、乙醇及表面活性劑組成：所述鹽類為氯化鋅100-200份，氯化鉀20-40份，氟化鈉5-10份，氯化亞錫5-30份；乙醇10-30份；表面活性劑小于等于10份，所述表面活性劑選自烷基芳基磺酸鹽和/或烷基磺酸鹽。所述助鍍液為采用助鍍劑與水及鹽酸配制而成的溶液，所述助鍍液的氯化鋅濃度為100-200g/L，所述助鍍液的pH值為3-5。
【IPC分類】C23C2/02, C23C2/06
【公開號(hào)】CN105154804
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510670492
【發(fā)明人】范永哲, 王彥文, 馬瑞娜, 杜安
【申請(qǐng)人】河北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年10月16日