一种多元素合金渗锌方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 104498868 A (43)申请公布日(43)申请公布日 2015.04.08

(21)申请号 201410835025.3(22)申请日 2014.12.29

(71)申请人国家电网公司

地址100031 北京市西城区西长安街86号申请人国网湖北省电力公司电力科学研究

院(72)发明人杨光儒 鲁莽 张予 马建国

胡丹晖 张劲光 史天如 束龙李虎 白尧 孟毅(74)专利代理机构武汉楚天专利事务所 42113

代理人雷速(51)Int.Cl.

C23C 10/28(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页

(54)发明名称

一种多元素合金渗锌方法(57)摘要

本发明公开了一种多元素合金渗锌方法，包括对金属件的去污除锈处理、金属件的渗锌方法，以及渗锌完成后出炉工作，其特征是：金属件的渗锌方法为：将金属件与主渗剂、助渗剂和防粘结剂一起放入真空渗锌罐内，密封后抽真空至真空罐内的真空度≥98％，然后加热到470～490℃，保温120～240min，冷却到40～60℃出炉。采用本发明生产的金属件渗层表面硬度更高、耐磨性能更强、延伸性和韧性大大提高、光洁度好、美观，镀层不易出现裂纹和剥落，并且特别能够适应高酸(碱)性土壤的应用环境下使用。解决了接地网镀锌盘园在运输和现场拉伸后,锌层出现裂纹和剥落而导致接地网的使用寿命降低的问题。 C N 1 0 4 4 9 8 8 6 8 A CN 104498868 A

权 利 要 求 书

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1.一种多元素合金渗锌方法，包括对金属件的去污除锈处理、金属件的渗锌方法，以及渗锌完成后出炉工作，其特征是：

金属件的渗锌方法为：将金属件与主渗剂、助渗剂和防粘结剂一起放入真空渗锌罐内，密封后抽真空至真空罐内的真空度≥98％，然后加热到470～490℃，保温120～240min，冷却到40～60℃出炉。

2.根据权利要求1所述的一种多元素合金渗锌方法，其特征在于：所述主渗剂为锌粉，助渗剂氯化铵、碳酸铵、氧化铝、氯化锌、硼和混合稀土的混合物，防粘结剂为氧化铝和氧化硅的混合物，各物质的质量百分数如下：锌粉95％，氯化铵0.9％、碳酸铵0.3％、氧化铝1.35％、氯化锌0.3％、硼0.012％～0.141％、氧化铝1.2％、氧化硅0.8％、余量为混合稀土。

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CN 104498868 A

说 明 书

一种多元素合金渗锌方法

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技术领域

[0001]

本发明涉及一种对金属表面进行渗锌处理的方法，具体的是一种多元素合金渗锌

方法。背景技术

目前接地网用钢筋是属于防雷接地用的金属制品，广泛应用于电力、通讯、建筑等需要防雷击的基础设施行业。在这些应用场合下，尤其是在工业污染环境和高酸(碱)土壤的地区，接地网腐蚀问题相当突出。架空输电线路设计寿命为30年，而在工业污染环境和高酸(碱)性土壤的地区，因接地网腐蚀的影响，使用寿命仅5～8年，大大缩短了使用寿命。接地网防腐蚀和提高使用寿命的问题迫在眉睫。[0003] 传统的接地网防腐技术是采用热浸镀锌，由于镀锌钢筋表面锌层韧性较差，接地网镀锌盘园在运输和现场拉伸后,锌层极易出现裂纹和剥落，在锌层裂纹和剥落的部分,就会构成大阴极小阳极的腐蚀电池,反而加快了腐蚀。因此迫切需要开发具有较好的延伸性和韧性的高耐蚀性的多元素合金层，以提高接地网的使用寿命。

[0002]

发明内容

本发明的目的在于提供一种多元素合金渗锌方法，能够在金属表面形成50～90μm的多元素冶金扩散层，可满足耐腐蚀接地网运输和现场加工安装的要求。[0005] 本发明的技术方案是：一种多元素合金渗锌方法，包括对金属件的去污除锈处理、金属件的渗锌方法，以及渗锌完成后出炉工作，其特征是：[0006] 金属件的渗锌方法为：将金属件与主渗剂、助渗剂和防粘结剂一起放入真空渗锌罐内，密封后抽真空至真空罐内的真空度≥98％，然后加热到470～490℃，保温120～240min，冷却到40～60℃出炉。[0007] 所述主渗剂为锌粉，助渗剂氯化铵、碳酸铵、氧化铝、氯化锌、硼和混合稀土的混合物，防粘结剂为氧化铝和氧化硅的混合物，各物质的质量百分数如下：锌粉95％，氯化铵0.9％、碳酸铵0.3％、氧化铝1.35％、氯化锌0.3％、硼0.012％～0.141％、氧化铝1.2％、氧化硅0.8％、余量为混合稀土。

[0008] 本发明一种多元素合金渗锌方法与现有技术相比具有如下特点：采用本发明生产的金属件渗层表面硬度更高、耐磨性能更强、延伸性和韧性大大提高、光洁度好、美观，镀层不易出现裂纹和剥落，并且特别能够适应高酸(碱)性土壤的应用环境下使用。解决了接地网镀锌盘园在运输和现场拉伸后,锌层出现裂纹和剥落而导致接地网的使用寿命降低的问题。

[0004]

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步的说明。

[0010] 一种多元素合金渗锌方法，包括对金属件的去污除锈处理、金属件的渗锌方法，以

[0009]

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说 明 书

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及渗锌完成后出炉工作，其特征是：[0011] 金属件的渗锌方法为：将金属件与主渗剂、助渗剂和防粘结剂一起放入真空渗锌罐内，密封后抽真空至真空罐内的真空度≥98％，然后加热到470～490℃，保温120～240min，冷却到40～60℃出炉。[0012] 所述主渗剂为锌粉，助渗剂氯化铵、碳酸铵、氧化铝、氯化锌、硼和混合稀土的混合物，防粘结剂为氧化铝和氧化硅的混合物，各物质的质量百分数如下：锌粉95％，氯化铵0.9％、碳酸铵0.3％、氧化铝1.35％、氯化锌0.3％、硼0.012％～0.141％、氧化铝1.2％、氧化硅0.8％、余量为混合稀土。[0013] 实施例1

[0014] 一种多元素合金渗锌方法，使用的主渗剂为锌粉，助渗剂氯化铵、碳酸铵、氧化铝、氯化锌、硼和混合稀土的混合物，防粘结剂为氧化铝和氧化硅的混合物，各物质的质量百分数如下：锌粉95％，氯化铵0.9％、碳酸铵0.3％、氧化铝1.35％、氯化锌0.3％、硼0.012％～0.141％、氧化铝1.2％、氧化硅0.8％、余量为混合稀土。[0015] 其基本工艺为：

[0016] 第一步对盘园裸钢采用直径0.2～0.5的粗砂，通过空气压缩机高速喷向盘园裸钢表面进行除锈，除锈等级为不低于GB/T 8923.1-2008中规定的Sa2 1/2级，除锈后的裸钢表面光洁无锈蚀氧化层；[0017] 第二步装炉：根据每炉需要渗锌的盘园裸钢的重量，确定在渗锌过程中需要消耗的多元渗锌剂的重量，将多元渗锌剂和盘园裸钢按不同的重量比例放置在真空固体渗锌罐中；

[0018] 第三步抽真空：启动真空机抽取渗锌罐中的空气，使真空度≥98％；[0019] 第四步温度设定：渗锌炉炉胆内设定温度为470℃～490℃；[0020] 第五步保温：当渗锌炉炉胆内达到设定温度即进入保温阶段，保温时间根据渗锌厚度进行设定，具体保温时间见下表：

[0021]

渗锌厚度设定(μm)保温时间(分钟)

[0022]

50～60120

60～70160

70～80180

80～90240

第六步降温：达到保温时间后，关闭所有加热电源。炉胆继续转动，当炉胆内温度降到40～60℃时，打开放气阀门，待渗锌炉胆内的气体完全放完，再打开炉盖，进行出炉工作。渗锌地网出炉后应采用自然冷却的方法，不得采用冷水等强制降温的方法，避免渗锌层剥落。

[0023] 采用本发明提供方法制备的盘圆渗锌厚度与渗锌厚度设定值一致，厚度均在设定范围之内。

[0024] 传统的热浸镀锌(镀锌层附着力等级为3级，表面硬度为HV200左右。)在接地网运输和施工过程中，极易出现裂纹和剥落的问题。为了克服高酸(碱)性土壤的应用环境出现的这些问题，本发明提供了一种具有较好的延伸性和韧性的耐腐蚀的多元素合金锌层(渗锌层附着力等级1级，表面硬度为HV400左右)，解决接地网镀锌盘园在运输和现场拉伸后,锌层出现裂纹和剥落而导致接地网的使用寿命降低的问题。

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CN 104498868 A[0025]

说 明 书

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传统的热浸镀锌镀锌层的厚度为5-85μm，并且厚度不均匀不易控制，而采用本发明提供的多元素合金锌层渗锌层厚度为20-85μm，并且可以根据所需要的渗锌层厚度来控制渗锌条件，例如将多元渗锌剂和盘园裸钢按不同的重量比例放置在真空固体渗锌罐反应不同的时间可以获得不同厚度的渗锌层，控制方法简单易行，产品质量能够符合需要。渗锌厚度设定与保温时间成正比关系，在实际操作中容易控制，操作时按照需要的厚度计算需要的体积换算成渗锌剂的重量，在这个重量之上略微扩大即可。[0026] 传统的热浸镀锌在酸性土壤中的耐腐蚀性较差，一般5～8年就有强烈腐蚀，需要更换维修，后期维护成本高，在相同情况下使用本发明提供的多元素合金渗锌层进行防腐，在酸性土壤中使用能够保证8-12年以上仅出现小的锈斑没有大面积腐蚀情况出现，耐腐蚀性能强，在后期维护和保养方面能够节省大量的人力物力，维护简单。[0027] 传统的热浸镀锌在碱性土壤中的耐腐蚀性较差，一般6～7年就有大量的锈蚀，需要更换维修，后期维护成本高，本发明提供的多元素合金渗锌层，耐腐蚀性能强，在碱性土壤中使用能够保证9年以上仅出现小的锈斑没有大面积腐蚀情况出现，在后期维护和保养方面能够节省大量的人力物力，维护简单。

[0028] 传统的热浸镀锌的镀层特性是冶冶冶冶，附着力较低，并且耗锌量较大，本发明提供的多元素合金渗锌层的镀层特性是扩扩冶冶冶冶，附着力好，耗锌量较小，能够节约40％以上的锌。

[0029] 本发明一种多元素合金渗锌方法与现有技术相比具有如下特点：采用本发明生产的金属件渗层表面硬度更高、耐磨性能更强、延伸性和韧性大大提高、光洁度好、美观，镀层不易出现裂纹和剥落，并且特别能够适应高酸(碱)性土壤的应用环境下使用。解决了接地网镀锌盘园在运输和现场拉伸后,锌层出现裂纹和剥落而导致接地网的使用寿命降低的问题。

[0030] 以上所述仅为本发明的具体实施方案的详细描述，并不以此限制本发明，凡在本发明的设计思路上所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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