浸铝法简介

使铝元素渗入钢件表面的一种化学热处理工艺。其目的是使表面具有较好的抗氧化性能和耐腐蚀性能。经过渗铝的钢件，表面形成连续致密的渗层。由Al-Fe相图可知，按表层由表向里形成FeAl3、FeAl、Fe3Al等金属化合物和δ—固溶体(铝固溶后的铁素体)。由于碳会降低Al在钢中的扩散速度，所以渗铝多半用于低碳钢构件。常用于火电厂蒸汽锅炉的水冷壁管、过热器管、省煤器管等。渗铝后的水冷壁管的抗硫腐蚀能力大为增加，用于液态排渣锅炉和其他锅炉可使寿命提高几倍。工业上最常采用的渗铝工艺方法有液体渗铝法、固体渗铝法、气相法、热喷涂扩散法等。钢件渗铝工艺的选择必须结合构件大小、结构特征、对渗层深度要求、使用寿命长短等综合考虑。如大型构件，寿命要求长而表面粗糙度要求一般时，可采用液体渗铝法或热喷涂扩散法。对小型构件，要求渗层薄、粗糙度低时可采用固体渗铝或气相渗铝法。

又称热浸法。将钢管或铸铁件经预处理后浸入熔融的铝浴内，使其表面被铝元素渗入，并使之达到饱和程度，时间随钢管的管径和壁厚而定，随后按构件运行工况条件选择不进行或再进行扩散退火(对低碳钢温度通常为970℃±10℃)。扩散退火可进一步提高渗层的深度与均匀性。其退火温度愈高则扩散愈快，但温度过高会使低碳钢晶粒长大，降低其力学性能。对于使用在抗大气腐蚀条件下的构件，可不进行扩散退火。液体渗铝工艺步骤一般为：工件表面去油→酸洗→助镀→烘干→热浸铝→扩散退火等。

出炉空冷的工件在放置时应防止出现渗层破坏或变形。液体渗铝工艺简单，生产效率高，易于机械化连续作业，其缺点是渗层表面较粗糙，均匀性差，夹杂物较多，熔铝用的坩埚易被铝液浸蚀，有有害气体污染环境等。在解决了局部防渗铝工艺、渗铝件的焊接工艺以及提高渗铝件处理后的力学性能等问题后，液体渗铝工艺已广泛应用于锅炉管。

将构件放在固体粉末渗剂中的渗铝工艺。方法是将要渗铝的构件经预处理后放入装满渗剂的铁箱内，加热到900～950℃的温度，保持长时间(按要求渗层深度而定)后随后冷却。渗剂一般为Al-Fe合金粉加催化剂(如氯化铵粉末)。固体渗铝后的构件表面光洁致密，具有良好的抗氧化性。低碳钢管渗铝后可用作工业炉管以代替奥氏体耐热钢，其抗氧化温度可达800～900℃。

钢的热浸渗铝是将钢制件浸没于熔融铝浴中完成的。热浸渗铝方法简单，易于连续作业。但因铝的熔点高(660°C )，待渗铝的钢工件需要进行前处理和活化处理，并须采取防止铝氧化的措施。可随意对钢板、钢带和线材、进行表面渗铝。渗铝层厚度可达0. 05mm。一般渗铝钢的耐热温度可达700°C。此外，渗铝钢的热反射性也很好，可将75%左右的辐射热反射掉 。

将被涂物体全部浸没在盛有涂料的槽中，经过很短的时间，再从槽中取出，并将多余的涂液重新流回槽内。这种方法称为浸涂法。浸涂的特点是生产效率高，操作简单，涂料损失少。适用于小型的五金零件、钢质管架、薄片以及结构比较复杂的器材或电气绝缘体材料等。浸涂法主要应用于烘烤型涂料的涂装，但也有用于自干型涂料的涂装，一般不适用于挥发型快干涂料(如硝基漆)。浸涂法使用的涂料应具有不结皮、颜料不沉淀以及不会产生胶化等性能。

浸涂的主要工艺参数是涂料的粘度。它直接影响漆膜的外观和厚度。粘度过低，漆膜太薄;粘度过高，涂料的流平性差，因而漆膜外观差、流痕严重、余漆滴不尽。因此在浸涂作业过程中。

浸涂法最适宜的工作温度为15~30℃。一次浸涂的厚度一般控制在20一30微米。在干燥过程中不起皱的热固性涂料，厚度允许达40微米。

浸涂法生产铜杆的浸涂过程,对铜杆的性能并无影响。对铜杆性能有影响的却是电解铜板加热和入炉熔化过程所产生的冶金化学反应过程,以及原材料本身质量等因素。

浸涂法所生产的铜杆由于含氧量较低,所以它的塑性和导电性较之普通铜杆具有明显的优越性。在正常情况下测定的Φ8毫米浸涂铜杆的性能,强度极限在23.4公斤/毫米“,延伸率为41%,断面收缩率为80.7%,扭转次数为40,弯曲次数为20,导电率达101.35%IAGS,电阻率0.017013欧·毫米²/米,硬度55~57.3公斤/毫米²,表面光亮。

冶金化学反应

铜板加入熔化炉前,首先经预热炉(700℃左右)预热。此时铜板表面存在的胆矾和碱式碳酸铜及水份发生离解和蒸发。

铜板加入熔化炉(工频感应电炉)内，炉内铜液在电磁感应所产生的电动力的作用下,不断产生上下翻腾循环,不仅使入炉的铜板很快熔化,而且铜液中各主要杂质元素间及与碳层和保护氮气中的氢元素之间会发生一系列化学反应。

通过上述一系列冶金化学反应,明显地降低了铜中硫和氧的含量,其它金属杂质也有微量的变化,从而提高了铜的性能,特别是铜的塑性有显著的提高,这是本工艺的特点。

浸涂法生产铜杆是先进工艺,其冶金特性和工艺特点对铜杆质量起着保证作用。

实践证明,从铜杆金属杂质总量微观的变化规律及单项杂质含量的波动对铜杆质量的影响,可以看出浸涂法生产铜杆工艺仍然本在着质量控制过程,这是不可忽视的。

质量控制的关键,在于保证浸涂工艺所用的材料(铜液和芯杆)具有良好的质量。

第一,是使用高纯度的电解铜板。对其所含的某些元素必须注意,如铁、磷、砷、铅、秘等,全部金属杂质元素不应超过500ppm,这样才能使铜杆导电率达到101%以上。

第二,是控制好芯杆的质量。事实上,芯杆上大多数的缺陷在制成成品杆的过程中大大扩大了,生产过程中的废品主要是由芯杆缺陷引起的。芯杆每循环一次,其外观质量降低一次。为确保芯杆质量,必须严格控制生产中各个环节的一系列因素。

第三,为保证铜杆质量,铜板入炉前表面泥土要清净,木炭清洗干净,定期扒渣,提高开机率,减少铜液在炉内停留时间,避免铜液中掉入各种杂质。浸涂过程中其它许多因素和铜液温度等也是不可忽视的。刚开炉生产,铜液中含氧量较高,不适于浸涂要求。如果用磷铜脱氧,要计算好加入磷铜的量,不要过多。如不用磷铜脱氧,铜液在炉内运行一阶段后,由于铜液和炭层之间相互作用的结果,氧含量会慢慢降下来。铜液表面复盖的木炭层不必太厚,以能复盖严密不裸露铜液为宜。氮气中含氢量要控制适当,不能太低,应符合工艺规定。因为氢含量太低和木炭层太厚均无助于铜液脱硫,同时会使铜液含氧量升高,所以两者都会对铜杆的外观质量和铜的塑性产生不良影响。只要掌握住浸涂法生产铜杆的特殊规律性,就能使铜杆质量达到所要求的水平。

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