一種批量熱鍍Galfan的助鍍劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及的技術(shù)領(lǐng)域是在結(jié)構(gòu)件酸洗后為保持鋼表面的潔凈和活性而使用的 化學(xué)物質(zhì)及其溶液，具體設(shè)及一種批量熱鍛Galfan的助鍛劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱浸鍛鋒及其合金化是一種普遍用作大氣環(huán)境下鋼鐵制品防護(hù)的表面處理方法。 隨著能源的日趨枯竭和人們環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)于該防護(hù)涂層的制備工藝及性能提出了更 高的要求。研究表明合金化是提高鍛層耐腐蝕性能的有效方法之一。Galfan是新一代熱鍛 合金，也就是鋒-5 %侶-稀±合金鍛層。
[0003] 目前，批量熱鍛鋒工藝是經(jīng)過(guò)除油除誘的鋼件，待其表面未氧化就要立即涂覆助 鍛劑，涂覆助鍛劑是該工藝中關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，決定了鋼件表面是否鍛上鋒，也決定了鋼件 表面鍛層的質(zhì)量?jī)?yōu)劣。目前，批量熱鍛鋒使用的助鍛劑是鋒錠助鍛劑，該助鍛劑配方簡(jiǎn)單， 是氯化鋒和氯化錠兩種試劑按一定比例混合后的水溶液，鋒錠助鍛劑主要針對(duì)鋼材鍛鋒， 實(shí)踐證明使用鋒錠助鍛劑鍛鋒后，鋒層表面平整光潔無(wú)漏鍛。熱鍛Galfan的工藝與熱鍛鋒 工藝類似，但是，鋒錠助鍛劑對(duì)于熱鍛Galfan會(huì)產(chǎn)生大面積漏鍛且鍛層結(jié)合不牢固、鍛層 灰暗等問(wèn)題，所W，傳統(tǒng)的鋒錠助鍛劑已經(jīng)不能繼續(xù)沿用。
[0004] 迄今為止，結(jié)構(gòu)件批量熱鍛Galfan還未有大范圍的應(yīng)用生產(chǎn)，原因主要有兩個(gè)： 陽(yáng)0化]首先，工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件中通常含0. 15~0. 80%的娃元素，含有娃的鋼件在加熱退 火時(shí)，因娃原子體積小，而且娃與鐵相比對(duì)氧有更大的親和力，因而娃會(huì)將鋼帶表面的氧化 鐵還原，生成娃的氧化物并在鋼帶表面富集，反應(yīng)式如下：
[0006]Si+〇2=SiO2,Si巧化0 =S〇2巧化， 陽(yáng)007] 氧化物的最外層是Si化薄層，運(yùn)層氧化娃層有兩大不利作用：一是會(huì)使Galfan 液在基板表面的浸潤(rùn)性嚴(yán)重惡化，導(dǎo)致Galfan液很難鍛到鋼帶表面，鍛后的鍛層也很不均 勻，造成嚴(yán)重的鍛層不良，特別嚴(yán)重時(shí)鍛層用手也能剝下來(lái)，二是在鍛Galfan時(shí)降低了鋼 基的活性，對(duì)鐵的溶出有抑制作用，特別是抑制鐵與侶形成鐵侶化合物，運(yùn)就會(huì)使侶失去了 阻礙鐵鋒化合物形成的作用，導(dǎo)致鐵鋒化合物層變厚，形成灰色無(wú)光澤的鍛層，而且鍛層的 黏結(jié)性很差。從助鍛劑的角度出發(fā)解決運(yùn)個(gè)娃元素的影響作用是很好的選擇，傳統(tǒng)助鍛劑 無(wú)法解決娃元素會(huì)抑制鐵與侶形成鐵侶化合物的技術(shù)問(wèn)題。
[0008] 其次，是Galfan浴中侶元素的活性問(wèn)題。眾所周知，Galfan是化-5%Al-Re(稀 ± )合金，林凱等人（林凱，張平則，黃俊，于進(jìn)文.TCa表面熱浸鍛55% 化合金工藝研 究，熱加工工藝，2011，40 (8) : 134-137)提出，常規(guī)助鍛劑不適合化-Al合金的熱浸鍛，原因 是，常規(guī)助鍛劑含有主要成分是NH4CI和化Cl2,對(duì)于化-Al合金鍛浴，熱浸鍛時(shí)助鍛劑會(huì)優(yōu) 先與Al反應(yīng)。
[0009] 畑典1 =畑3 t+肥 1t (1)
[0010] 2A1+6肥 1 =2AICI3t +3H2t (2)
[0011] 3aiCl2+2Al =2AICI3t +3Zn (3)
[0012] 鋼材浸鍛Galfan的生產(chǎn)過(guò)程中，使用傳統(tǒng)的氯化鋒錠溶液做助鍛劑，鋼材與鍛液 接觸的一瞬間，氯化錠和氯化鋒與侶反應(yīng)生成的青色的氯化侶煙霧（AlCls的沸點(diǎn)是182°C， 升華溫度是179°C，參見(jiàn)化學(xué)反應(yīng)式1-3)，不僅鍛液對(duì)鋼材的浸潤(rùn)性變差，鍛層表面產(chǎn)生大 量的漏鍛和針孔、氣泡，無(wú)法獲得良好鍛層，同時(shí)大量的煙霧也會(huì)造成對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)生 產(chǎn)設(shè)備的腐蝕。所W使用傳統(tǒng)的鋒錠助鍛劑進(jìn)行熱浸鍛生產(chǎn)是不現(xiàn)實(shí)的。另外，駱更，新等 (駱更新.Galfan鍛層及其溶劑法熱鍛工藝，腐蝕與防護(hù)，2006, 17(1) :27-29)認(rèn)為化-5% Al-Re(稀± )合金鍛液會(huì)產(chǎn)生Al的選擇性氧化，鍛液內(nèi)部的Al2〇3顆粒和表面的Al2〇3膜 會(huì)粘附在鋼件表面，阻礙鍛液與鋼件表面的接觸，是局部出現(xiàn)漏鍛和粘渣等缺陷的原因。助 鍛溶劑應(yīng)具有溶解Al2〇3的作用，通常選擇堿金屬或堿上金屬的氣化物，同時(shí)提出化Cl可 W防止漏鍛，NaF/KF使鍛層平滑，但是氣化物的應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生毒害成分。目前，針對(duì)批量熱鍛 Galfan的助鍛劑還處在探索研究階段，大多數(shù)研究是在原來(lái)鋒錠助鍛劑基礎(chǔ)上的，鍛出來(lái) 的產(chǎn)品效果不盡人意，W至于該技術(shù)受到抑制，難W推廣發(fā)展。
[0013] 綜上，現(xiàn)有Galfan助鍛劑，主要有W下幾個(gè)不足：1)為了增加鋼鐵表面的浸潤(rùn)性， 研究者采用的方法是在原來(lái)鍛鋒的鋒錠助鍛劑基礎(chǔ)上，增加氯化鋒或者氯化錠的含量，雖 然浸潤(rùn)性增加了，但是大量增加氯化鋒使得助鍛劑成本升高，失去市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；增加氯化錠 的含量，又會(huì)使得熱浸鍛過(guò)程產(chǎn)生大量的煙塵并伴有濃烈的刺激性氣味，煙塵的主要成分 是氯化侶，氨氣W及氯化氨氣體的混合物，對(duì)工人身體造成危害，對(duì)環(huán)境造成污染。2)現(xiàn)有 的Galfan助鍛劑基本都是靠一層鹽膜覆蓋在鋼鐵表面上，運(yùn)樣在烘干過(guò)程中，僅有一層鹽 膜的助鍛劑容易干結(jié)老化，失去保護(hù)作用，從而產(chǎn)生漏鍛現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 針對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)件熱鍛Galfan存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供 一種批量熱鍛Galfan的助鍛劑及其制備方法。該助鍛劑為針對(duì)結(jié)構(gòu)件批量熱鍛Galfan而 設(shè)計(jì)，解決了大部分含Si結(jié)構(gòu)件熱鍛Galfan過(guò)程普遍出現(xiàn)的漏鍛、鍛層結(jié)合不牢固、鍛層 表面灰暗W及因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)件本身形狀各異導(dǎo)致的表面難W浸潤(rùn)等技術(shù)問(wèn)題；同時(shí)該助鍛劑能 有效抑制Galfan浴中侶元素的活性。該制備方法針對(duì)結(jié)構(gòu)件批量熱鍛Galfan而設(shè)計(jì)，該 制備方法中氯化祕(mì)或/和氯化錫必須在酸性條件下才能保持本身的物理化學(xué)性能，否則將 與氯化鋒反應(yīng)生成膠狀沉淀，使得助鍛劑變質(zhì)，達(dá)不到應(yīng)當(dāng)起到的助鍛作用，所W配置過(guò)程 需要優(yōu)先在酸中溶解氯化祕(mì)或/和氯化錫，而氯化鋒溶液本身溶于水后會(huì)產(chǎn)生氨氧化鋒沉 淀，酸性環(huán)境下才能保持沉淀不產(chǎn)生，從而達(dá)到氯化鋒性能的最優(yōu)，通過(guò)該制備方法，助鍛 劑中所有組分均不變質(zhì)，各成分反應(yīng)后能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，且發(fā)揮最優(yōu)的助鍛效應(yīng)。
[0015] 本發(fā)明解決所述助鍛劑技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：提供一種批量熱鍛Galfan 的助鍛劑，其特征在于該助鍛劑W每升助鍛劑計(jì)算的配方為：
[0016] ZnClz80 ~180邑，
[0017] 堿金屬氯化物10~30邑， 陽(yáng)01引氯化祕(mì)或/和氯化錫10~30邑，
[0019] 不包含稀±元素和氯化鋒且能溶于水的過(guò)渡金屬元素氯化物2~lOg，
[0020] 氯化巧5~25g，
[0021] 稀±氯化物1~lOg，所述稀±氯化物為氯化銅和氯化姉中的至少一種，
[0022] 工業(yè)鹽酸15~25ml, 陽(yáng)〇2引 其余為水。
[0024]本發(fā)明解決所述制備方法技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：提供一種上述批量熱鍛Galfan的助鍛劑的制備方法，該方法的具體步驟是：
[00巧](1)按配方稱取配料，將稱取的工業(yè)鹽酸平均分成5份；
[00%] (2)將氯化鋒溶解于水，邊溶解邊攬拌，攬拌均勻后加入3份工業(yè)鹽酸，攬拌均勻， 標(biāo)記為A液；
[0027] (3)取配料中的氯化祕(mì)或/和氯化錫，用2份工業(yè)鹽酸溶解，攬拌至完全溶解，標(biāo)記 為B液； 陽(yáng)02引 （4)將B液倒入A液，邊傾倒邊攬拌，至攬拌均勻，標(biāo)記為C液；
[0029] (5)將配料中的堿金屬氯化物、過(guò)渡金屬元素氯化物、氯化巧、稀±氯化物按順序 依次添加，邊添加邊攬拌，至完全溶解后，靜置即得到批量熱鍛Galfan的助鍛劑。
[0030] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是，采用本申請(qǐng)助鍛劑的配方能有效解決含 娃鋼熱鍛G