钢铁表面热浸镀铝技术回顾

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1、万方数据第24卷第3期大连铁道学院学报VoI24No32003年9月JOURNALOFDALIANRAILWAYINSTITUTESep2003文章编号1000—1670(2003)03—0077一07钢铁表面热浸镀铝技术回顾王德庆1，于金龙2，段旭东3(1大连铁道学院材料科学与工程系，辽宁大连116028；2齐卉咯牟车辆(集团)公司，黑龙江齐齐哈尔161992；3中锼第十三局第一工程处，辽宁大连116020)摘要：综述r热撮镀铝技术的发展现状和热浸镀锚的工艺过程及特点，分析了镀铝层的结构和形成机理。阐述了镀铝层、Fe．AI金属

2、间化合物层厚度及铝中Fe含量的控制方法，对镀铝层的表面质量拄制、热浸镀铝件的主要性能特点及其热浸镀铝技术的应用都进行了介绍．关键词：热浸镀铝；铁铝金属间化台物；镀铝层中图分类号：TGl5686文献标识码：A热浸镀铝(Hotdipaluminizing)是继热浸镀锌之后发展起来的一种高效的防护镀层，它不仅具有光泽的表面和良好的耐候性，而且还具有优良的耐HS、Na：S等强腐蚀剂的腐蚀[1-3]，同时具有良好的耐高温氧化、耐渗碳，耐磨及对光和热的反射性能等．由于热浸镀铝工件基体是钢，所以具有钢的机械强度和良好的韧性””．镀铝钢材料已经

3、广泛应用于石油、化工、冶金、机械、轻工、交通、建筑、电力、通讯航空、太阳能、近海工程等领域中，并发挥了巨大的社会效益和经济效益【6—1．到目前为止，已经开发了多种在钢铁表面涂覆铝的工艺，包括渗镀，热喷涂，非水溶液或熔融盐电饵”]，真空渗铝I”】，热浸镀，包覆法，超声波法””，粉末法及气体雾化法、辉光离子渗铝法【l”等，每种方法都有各自的工艺特点，所形成的镀层结构与性能也略有差异．综合比较，热浸镀工艺过程简单，操作方便，镀层性能全面，适合于大批量工业化连续生产而受到国内外同行的普遍关注【1^“1国内目前在钢铁表面热浸镀铝材料的工业

4、化生产与应用才丌始，只有为数不多的厂家能够独立完整地应用该技术并转化为生产力”5’”1，且都采用助镀溶剂，对钢材的表面预处理要求也很严格．1热浸镀铝的工艺过程及特点钢铁热浸镀铝的工艺过程，概括地说，主要有如下步骤：脱脂一水、冼一除垢一温水洗一助镀一烘干一热投镀一扩散(或抛光处理)一冷却一水洗清理一检查．由于工艺手段及途径的不同形成了如图l所示的几类镀铝工艺⋯n漫游铝随着‘I：产的应用和工艺的进一步发展，镀铝工艺逐渐蟛成两大体系，一是以T．Sendzimig”1为代表的保护气体法热浸镀铝，男一是以G．A．Moiler及MHughe

5、等fl“”1为代表的溶剂法热浸铝．图2为Sendzimir法钢带镀铝连续生产线的流程示意r森吉米尔(Send“mir){击保护气体法{英国涂层金属公司法L美国Sharon改良森吉米尔法r熔盐预热法溶剂法<二溶性L水溶液助镀法超声镀铅珐超声镀铝法预镀金属法图1i热浸镀铝工艺分类图．该工艺采用氧化与还原过程为主要手段清除钢表面污物钢带在450℃加热氧化气氛中脱脂，去污，800℃还原气氛中去掉氧化皮后得到干净钢铁表面，然后在熔融铝液中镀覆．由于要求浸镀过程连收稿Et期2002，07—10作者简介：王德庆‘[953-)。男，副戟授．砸士

6、万方数据78大连铁道学院学报第24卷0翟n翩。盯卅腑犏。n俞hm5玎叫}丌1阳凸ts·I《78’∞“"削ISIf【开卷"【2夹送辊3翦断机4焊接机5夹进辊6环形带坑7幸c化处理炉8冷却装置9酸洗与水洗装置10干燥装嚣lI辊式张紧装置12还原炉13冷却区】4镀铝锅15环形带塔16夹送辊17翦断机18卷取机图2钢带连续镀铝生产流程示意图续化，造成了所使用设备的复杂化⋯-i(q．丽使用专用的助镀剂或熔融熔剂来增进铁铝接合的熔剂法，其工艺过程为先进行脱脂，除锈等前处理然后在净化的钢表面上浸涂助镀剂形成致密助镀助薄膜，再在熔融铝液中浸镀．

7、在工程应用中，对更复杂的零件来说，熔剂法热浸镀铝优化seIld五H_ir法【j¨，wI此外，众多的研究集中在以水基助镀剂的热浸铝技术的开发方面‘zgznw．2镀铝层的结构和形成机理由于铝的熔点较高，化学活性大，铝液与钢材料表面湿润性大，故镀层的表面质量和内部结构的控制很不稳定，影响了镀铝钢的使用．为了解决这些问题，首先要从理论上分析镀锚的反映反应过程．Inl曲∞FeA／、F}A／Interrace崮3铁一铝反应T意图T—Heuman⋯1提出的热浸镀铝层的生长模型如图3所示．当液态铝与铁接触时，由于铝原子的浸润，发生原子的扩散(图

8、3(a))，在相界面发生反应，经过一定时间后形成金属问0-FeAI，(图3fb)1相随着扩散的进⋯步进行，铁锚金属间化合物达到厚度，由于浓度起伏，FeAI，表面出现”．Fe2A1。微区(图3(c))1相生成后开始沿c轴方向迅速生长，形成不规则的舌状晶区．这时反应