[实用新型]一种渗铝高速公路护栏

说明书

技术领域

本实用新型涉及交通设施领域，也涉及钢材防腐处理领域，尤其是一种可以完全替代镀锌钢的高速公路护栏及制备方法。

背景技术

高速公路是最重要的交通基础设施，我国高速公路是从80年代发展起来的，它对国民经济和社会的发展起着重要的影响作用。护栏是高速公路重要的安全保障设施。近年来，随着国内高速公路建设的飞速发展，安全护栏市场不断扩大。目前全国共有护栏生产厂家200家左右，但由于各生产厂家对该产品的性能、技术参数、生产工艺掌握各不相同，产品的质量良莠不齐，据交通运输质量监督局对公路波形梁钢护栏板的质量抽样表明：有的路段由于采用了防腐工艺处理不当的护栏产品，导致其在一两年时间内，护栏便锈迹斑斑，不仅影响了高速公路的视觉效果，也大大缩短了护栏的有效使用期，同时也增加了维护成本。

高速公路护栏属于户外使用的大型长久性设施，需要其经受风雨侵蚀、季节侵蚀、季节温变及环境介质的作用，目前国内高速公路护拦防腐方式：喷塑、镀锌、镀锌后喷塑、镀铝。喷塑处理是国内护栏防腐最初采用的技术，喷塑层厚度不小于 200 μm，该技术存在的缺点在护栏上使用1年后即表现出来，各类加工件边角、棱角处出现大范围的锈迹现象，2-3年后，护栏涂层从边角处出现大面积的起泡、渗透、脱落，严重影响了高速公路装饰带的装饰效果，甚至需要更换护栏板；镀锌及镀锌后喷塑利用有机涂层保护的同时还利用金属涂层，采用牺牲阳极法对钢基体进行阴极保护，使用3-4年后由于保护层消耗、弯曲时镀层破坏、工件表面气孔气体膨胀导致保护层破坏等因素减少护栏的防腐寿命；镀铝利用表面纯铝层大大增强护栏耐大气腐蚀性，但由于对运输及安装要求比较严格，一旦镀层被划破，钢基体裸露在环境介质中，镀铝层的保护作用就大大减弱。

渗铝是钢铁防护的有效措施之一，能显著提高钢铁在强腐蚀介质和氧化介质中的耐蚀性、耐热性以及材料的整体耐磨性。若钢中含铝量大于8%，能在其表面生成致密的Al₂O₃氧化膜，使之具有极好的耐腐蚀、抗氧化能力。但如此高的铝量将使钢变得很脆，难以进行冷热加工和焊接，也不能承受冲击和振动载荷。用表面涂覆铝的方法，既可提高钢质工件表面层的含铝量，又可保持心部良好的塑性和韧性。在钢材表面形成涂覆铝层的方法很多，目前只有热浸镀、扩散法和热喷涂在生产上较为常用。热浸镀铝是继热浸镀锌之后发展起来的一种高效防护镀层。

传统热镀铝钢热浸温度多在700℃区间内，该温度区间低于钢材的奥氏体化温度，不能形成达标的共晶铁铝合金层，故多用在室温或低温腐蚀环境；如需要高温环境条件，则需进行热浸镀之后的扩散渗铝过程。渗铝的工艺方法有固体渗铝法、膏剂渗铝法、气相渗铝法、热浸扩散渗铝法等。前三类渗铝法的研究成果较多，但产量较低，市场占有率小（只占渗铝产品的15%左右），可批量生产的渗铝法主要以热浸扩散渗铝工艺为主。

就热浸渗铝设备而言，国内普遍使用的电阻加热浸渗铝设备主要以依靠辐射传热，存在以下缺点：加热速度慢（一般小于10℃/秒）、电能利用率低（在40%以下）、炉温不易控制（炉膛上下易串温）、热浸融铝铁埚寿命短（一般都在几个月内）、溶蚀铁质易污染铝液等，而这些因素大大制约了渗铝技术的发展及其在各行业的大规模普及应用。

早在80年代我国就有快速电加热和高频感应加热渗铝的研究，刘先曙, 快速渗铝概况[J].金属热处理,1980（05）、程树红等, 高频感应加热渗铝[J].机械工人, 1987/06，实验结果表明通过电流快速加热渗铝的方法能明显缩短渗铝周期、改善渗层组织和各项性能。但这些研究均是以膏剂法或固态法渗铝为前提，且多处在实验室阶段，至今无法实现产业化、效益化，也阻碍了快速渗铝技术的工业化应用。

本专利发明人费新成前期的实用新型专利CN1673406A已成功开发了采用电流加热的快速热浸渗铝工艺，这种工艺较传统扩散渗铝工艺有诸多优点：如热浸铝温度低（680℃左右），渗铝过程短（2-4分钟），消除渗层表明脆性区，提高抗热冲击性及热疲劳性提升10%以上，可保留渗铝件最外层的铝层等。但该工艺的仍存在缺点：加热熔铝仍采用电阻炉设备，熔铝坩埚采用内衬非金属材料的铁锅，快速渗铝过程依靠外加电源发生装置。电阻炉加热效率仍相对较低，内衬材料铁锅的导热率低，这导致大批量生产时，铝液温度不能及时补偿回温，因此，生产线最大年产量只在1-1.2万吨左右。此外，渗铝钢质工件的铁铝合金层厚度并不能得到有效控制（一般超过30微米，最厚达到75微米），这对材料的最终弯曲性能、韧性、冲压成型性能有所损害。