[发明专利]一种镀膜合金钢材的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及钢材的制备领域，特别涉及一种镀膜合金钢材的制备方法。

【背景技术】

中国是一个海洋资源十分丰富的国家，拥有着18000多公里的海岸线和近300万平方公里的管辖海域。要对这些海洋资源进行开发和利用，就必然离不开海上基础设施的建设。由于海洋严酷的腐蚀环境，钢铁构筑物在此环境中使用的腐蚀问题十分严重，为了使钢铁免受侵蚀，我们通常会对钢铁表面进行防护处理，其中钢铁表面的热镀锌是一种保护钢铁非常有效的商业化手段。例如，军民用海底通信电缆、电力电缆和光缆的铠装护层通常由一到两层热镀锌钢丝制成；跨海和近海悬索大桥的斜拉索往往使用多股热浸镀钢丝或钢绞线。随着热镀锌制品的应用越来越广泛，相应地，有关于热镀锌制品在各种腐蚀环境中的腐蚀机理研究阵也越来越受到关注和重视。

与其他保护性镀层相比，热浸镀锌镀层具有耐蚀性好、粘附性强、外观均匀光滑等众多优点。但是热浸镀锌镀层在海水中的耐腐蚀性不能维持很长时间，而且只是采用单纯的镀锌层并不能提高钢材的抗震性能，不能完全应付海洋的极端天气，因此，研究一种具有强耐海水腐蚀和抗震性能高的钢材具有广大的市场前景。

【发明内容】

本发明目的在于提供一种镀膜合金钢材的制备方法，该技术采用在水蒸气高温反应条件下制备渗透剂，然后将该渗透剂和钢料粉、铝粉、铬粉进行球磨后，在高频真空熔炉中反应生成合金钢材，最后采用等离子重熔技术在合金钢材的表面镀膜。本发明制备的镀膜合金钢材具有极高的耐海水腐蚀性和抗震性，具有广大的市场推广价值。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种镀膜合金钢材的制备方法，包括以下步骤：

(1)渗透剂的制备：按重量份数计，将20～35份碳酸钙和35～50份硅酸钙置于蒸汽养护箱中，在温度为150～200℃、压力为0.4～0.8MPa和研磨速度为40r/min的水蒸气环境条件下反应140～200h，干燥后，加入50～70份甲基硅油并进行均质处理后，得到渗透剂；

(2)合金钢材的制备：按重量份数计，将1000份钢料粉、20～30份铝粉和15～20份铬粉放入高能球磨机中以450～600r/min的速度球磨20～30h，在球磨过程中，每球磨10min，停止5min，如此反复循环至球磨结束，得到金属混合物，将金属混合物与3～8份渗透剂混合后，放入高频真空熔炉中，充入惰性气体，以50～60℃/min的升温速率升温至2300～2400℃进行熔融，然后以1～2℃/min的冷却速度进行浇铸成型，接着在650～800℃的温度下保温6～8h，最后用锤式锻造机进行锻造处理后，得到合金钢材；

(3)合金钢材的镀层处理：按重量份数计，将合金钢材进行清洗处理后，在合金钢材表面涂覆一层镀层金属混合物，放入等离子熔炼设备中，通入氦气，在电流为100～150A、电压为20～25V、喷涂距离为8mm和重熔束斑直径为0.1～0.3mm的条件下反应4～6h，然后在650～750℃下保温4～6h，进行退化处理后，得到镀膜合金钢材。

在本发明中，作为进一步说明，步骤(3)所述的镀层金属混合物由下述方法制备：按重量份数计，将78～100份锌粉、11～23份钨粉和41～62份硅酸钠相混合，经过红外处理后，在温度为35～51℃、搅拌速度为100～200r/min和微波频率为300～500MHz的条件下反应15～30min，然后以升温速率为30～40℃/min的条件升温至400～700℃反应1～2h，最后升温至1000℃反应2h，得到镀层金属混合物。

在本发明中，作为进一步说明，步骤(1)所述的硅酸钙和所述的碳酸钙均为纳米级粉末。

在本发明中，作为进一步说明，步骤(2)所述的锤式锻造机的锤击速度为4～7m/s，锻打力为1600kN。

在本发明中，作为进一步说明，步骤(2)所述的惰性气体为氮气、氩气和氦气中的任意一种。

在本发明中，作为进一步说明，所述的红外处理的方法为用远红外线照射处理15～30min。

部分原料的功能介绍如下：

碳酸钙，在本发明中为制备渗透剂的主要原料，主要用于和硅酸钙反应生成碳化硅。

硅酸钙，是由氧化钙和二氧化硅在高温下煅烧熔融而成的化合物，在本发明中为制备渗透剂的主要原料，主要用于和碳酸钙反应生成碳化硅。

甲基硅油，无色、无味、不易挥发，甲基硅油具有卓越的耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性、生理惰性和较小的表面张力，还具有低的黏温系数，较高的抗压缩性。在本发明中甲基硅油为制备渗透剂的原料，用于对碳化硅进行充分分散。