3多元合金共滲滲劑及工藝

1、application of multi-alloying co-penetration for railway concrete beam embedded partdu cunshan, zhu hequanchina academy of railway science, beijing, chinaemail: dcshanabstract: it is approved that layer of multi-alloying co-penetration is formed with the accumulation of the metal atoms in multi-elem

2、ent permeation agent by sem. layer has a good anti-corrosion. this paper introduced the application of multi-alloying co-penetration and technical requirement for the railway concrete beam embedded part. key words: multi-alloying co-penetration; concrete beam; embedded part; anti-corrosion多元合金共滲表面防腐

3、處理技術(shù)在鐵路混凝土梁預(yù)埋鋼件上的應(yīng)用杜存山,祝和權(quán)中國鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所,北京，100081email: dcshan摘 要：作者通過試驗發(fā)現(xiàn)滲層主要是通過滲劑中的金屬在鋼基體表面堆積而成，多元合金共滲層就有較好的防銹性能，介紹了多元合金共滲防腐技術(shù)在鐵路鋼構(gòu)件上的應(yīng)用以及技術(shù)要求。關(guān)鍵詞：多元合金共滲；混凝土梁；預(yù)埋件；防腐1 前言為保證鐵路混凝土橋梁使用壽命，延長維修大修周期，新建高速鐵路（城際客專鐵路）預(yù)應(yīng)力混凝土梁預(yù)埋件以及接觸網(wǎng)支柱預(yù)埋件表面都要求進(jìn)行多元合金共滲防腐處理。前期因為國內(nèi)外沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，一般設(shè)計部門按多元合金共滲+封閉層處理工藝進(jìn)行設(shè)計，并且對防腐指標(biāo)

4、要求也不明確，造成供貨產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，達(dá)不到設(shè)計要求。為規(guī)范管理，保證產(chǎn)品質(zhì)量和結(jié)構(gòu)耐久性，2008年開始通過對多元合金共滲工藝的研究及對相應(yīng)產(chǎn)品的跟蹤檢查，制定了鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鐵路混凝土梁配件多元合金共滲防腐技術(shù)條件。2 粉末滲金屬技術(shù)的特點(diǎn)金屬表面滲層技術(shù)在國內(nèi)是從滲鋅開始，后來又相繼研發(fā)了滲氮技術(shù)1、鋅鋁共滲技術(shù)2、多元合金共滲技術(shù)等。盡管粉末滲金屬技術(shù)是利用原子相互滲透擴(kuò)散原理，使?jié)B劑金屬與鋼鐵件在一定溫度下接觸后在表面上形成結(jié)合牢固、厚度均勻的含鐵合金保護(hù)層。但通過對滲層的顯微分析和掃面電鏡圖像的分析，該保護(hù)層更傾向于再鋼鐵件表面的堆積，當(dāng)然也不排除少量的金屬原子的相互滲透。3 多元

5、合金共滲滲劑及工藝多元合金共滲滲劑是由鋅粉、鋁粉、稀土金屬等材料為主要組分，并根據(jù)需要加入填充組分、活化組分等制成。按下面工藝完成表面共滲處理：a) 將待處理工件去污、除油；b) 拋丸除銹，除銹等級為不低于sa2級；c) 用含有鋅粉、鋁粉、稀土金屬等材料的多元滲劑在真空條件下處理工件，爐溫不應(yīng)超過450。元素重量原子 百分比百分比c k0.541.66o k19.2244.07al k10.7914.67si k0.280.36fe k7.364.84zn k60.8934.17la l0.920.24總量100.004 分析與討論4.1 滲層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)q235鋼經(jīng)多元合金共滲層斷面的掃描電鏡譜

6、圖見圖1、圖2。從譜圖照片可以清楚看到，滲層和基體間有明顯的分界線，說明滲層主要是滲劑元素在基體表面的堆積形成的。figure 1 sem micrograph of co-penetration layer of steel圖1 鋼板多元合金共滲層斷面掃描電鏡圖片figure 2 sem micrograph of co-penetration layer of bolt圖2 螺栓多元合金共滲層斷面掃描電鏡圖片對滲層進(jìn)行元素半定量分析，結(jié)果見圖3所示。figure 3 sem pattern and composition of co-penetration layer圖3多元合金共滲層掃描

7、電鏡譜圖及元素占比實(shí)驗過程發(fā)現(xiàn)，隨著滲層深度增加，鋁元素和鑭元素含量減少，深度在10m以上時，就幾乎沒有這兩種原子了，說明在共滲過程中al原子和la原子會向滲層外遷移。4.2 共滲層硬度對共滲層進(jìn)行顯微硬度測試，結(jié)果為：基體硬度為143hv，滲層硬度為：169hv（對應(yīng)圖4）和265hv（對應(yīng)圖5）顯示滲層硬度高于基體硬度。比較圖4和圖5，可以明顯看出圖5滲層較圖4滲層致密，所以共滲層的硬度可以反映處滲層的質(zhì)量差異。 figure 4 sem micrograph of layer cross section (1)圖4共滲層斷面掃描電鏡圖片（一） figure 5 sem micrograp

8、h of layer cross section (2)圖5共滲層斷面掃描電鏡圖片（二）4.3 共滲層耐中性鹽霧試驗對多元合金共滲處理鋼件與滲鋅處理鋼件進(jìn)行耐中性鹽霧500h試驗，試驗后狀態(tài)如圖6所示： figure 6 type of fastenings after 500h nss test圖6 滲層扣件耐中性鹽霧500h后狀態(tài)圖6中左邊的扣件是用多元合金共滲工藝處理，右邊的扣件是用滲鋅工藝處理，滲層厚度均為60m 70m，經(jīng)過500h的中性鹽霧試驗，滲鋅扣件出現(xiàn)紅銹，多元合金共滲扣件完好，說明其耐腐蝕性較好。5 技術(shù)要求在試驗室研究和現(xiàn)場實(shí)際使用情況的基礎(chǔ)上，于2010年制定了鐵道行業(yè)

9、標(biāo)準(zhǔn)鐵路混凝土梁配件多元合金共滲防腐技術(shù)條件，具體技術(shù)指標(biāo)見表1。table 1. technical requirement of layer表1多元合金共滲層技術(shù)要求序號項 目技術(shù)要求1外觀灰色、色澤均勻2滲層中金屬元素含有zn、al、la、fe等元素3滲層厚度50m4滲層表面硬度不小于基體硬度5耐中性鹽霧性能500h，樣板表面沒有紅銹出現(xiàn)需要說明的是為保證滲層的防腐蝕性能指標(biāo)要求，對多元合金共滲層可以進(jìn)行化學(xué)鈍化處理，但不能進(jìn)行封閉處理。6 結(jié)論 （1）多元合金共滲層是滲劑中金屬在鋼基體表面堆積而成，滲層硬度高于基體本身硬度。 （2）多元合金共滲處理的鋼構(gòu)件具有較好的防銹性能。references（參考文獻(xiàn)）1 an jingzhu. the preset situation of nitriding. heat treatment of metals abroad. 1994,15(4):2-6(ch).安敬竹編譯.滲氮技術(shù)的現(xiàn)狀j.國外金屬熱處理，1994,15（4）：2-6.2 chen zonghao, han wenzheng, yuyuanhong. soli