[发明专利]一种圆环链的渗铝方法

说明书

本发明提供了一种圆环链的渗铝方法，能够保持高温环境下较短时间内形成超厚铁铝化合物层，首先对圆环链进行热浸镀铝，其表面从外到内依次形成铝层和铁铝金属间化合物层；热扩散保护：将质量分数5‑35％的硅酸钠溶液与二氧化硅粉末混合，制成保护浆，将表面形成热浸镀铝层的圆环链浸入所述保护浆中，待其表面挂上一层保护浆膜层后，取出晾干；热扩散处理：将挂上保护浆膜层并晾干的圆环链置于高温扩散炉内，750‑950℃下热扩散40～180min形成Fe‑Al层，其由外到内依次为Fe‑Al相层和Fe₃Al相层；淬火及回火：采用工频加热方式，将圆环链温度增加至Fe基材相变温度，然后水冷淬火，400℃低温回火。

技术领域

本发明涉及渗铝钢热处理技术领域，具体涉及一种能够保持高温环境下较短时间内在圆环链表面形成超厚铁铝化合物层，有效提升圆环链综合性能的圆环链渗铝方法。

背景技术

圆环链作为牵引链广泛应用于刮板输送机、刨煤机、滚筒采煤机等煤矿井下工作机上，我国已经成为圆环链主要生产大国和消费大国。因煤矿井下环境恶劣，使得圆环链成为一种易损部件。在使用过程中，圆环链既受拉伸又受冲击载荷作用，圆环链中的链环与链轮接触时顶部产生磨损和接触疲劳。同时，矿井下潮湿闷热，链条的腐蚀现象严重。因此，圆环链应具备高强度、高韧性、耐磨损、耐腐蚀的多重综合性能。

对钢铁材料表面进行热浸镀铝处理，能够达到强化、防护和美化钢铁表面的作用，具体可以在钢铁材料表面制备富铝层和金属间化合物组成的热浸镀铝层。研究表明，适当的热扩散处理可以有效的通过铁铝原子互扩散，使得浸镀铝层大部分转变成连续的铁铝化合物层，由于铁铝金属间化合物密度小、熔点高、高温性能好，还具有优异的力学性能和抗高温氧化性，因此，能够进一步提高材料的耐腐蚀、耐磨损以及高温抗氧化性能。

然而，目前对于热浸镀铝层的热扩散处理方式仍旧存在其局限性，主要问题在于：首先，处理温度不能过高，一般控制在700～850℃，防止表面的富铝层接近铝的升华温度后，铝单质会直接蒸发，降低基体表面铝浓度，由此并不利于金属间原子的互扩散。其次，处理时间较长。由于扩散温度不宜过高，因此需要较长的处理时间才能获得一定厚度的铁铝化合物层，一般为3～5小时。第三，行业内为了避免表面铝原子受热蒸发后，Fe-Al层与氧气结合形成易裂氧化铁层，影响产品的正常使用，通常需要将待处理材料放入高真空炉进行热处理，由此极大的影响了工业化大规模生产的成本和效益，很难实现产业化应用，为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的提供一种圆环链的渗铝方法，能够保持高温环境下较短时间内形成超厚铁铝化合物层，提升圆环链的综合性能，实现对于圆环链渗铝的工业化大规模应用。

为了达到上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种圆环链的渗铝方法，具体步骤如下：

步骤一、对圆环链进行热浸镀铝，其表面从外到内依次形成铝层和铁铝金属间化合物层；

步骤二、热扩散保护：将质量分数5-35％的硅酸钠溶液与二氧化硅粉末混合，制成保护浆，将表面形成热浸镀铝层的圆环链浸入所述保护浆中，待其表面挂上一层保护浆膜层后，取出晾干；

步骤三、热扩散处理：将挂上所述保护浆膜层并晾干的圆环链置于高温扩散炉内，750-950℃下热扩散40～180min形成Fe-Al层，所述Fe-Al层由外到内依次为FeAl相层和Fe₃Al相层；

步骤四、淬火及回火：采用工频加热方式，将圆环链温度增加至Fe基体相变温度，然后水冷淬火，400℃低温回火。

进一步地，步骤一中，所述热浸镀铝具体包括：将Fe基体制成的圆环链条浸入700～780℃热浸镀铝炉中2～10min。

进一步地，步骤一中，所述铝层厚度为10-160μm，所述铁铝金属间化合物层厚度为10-150μm。