[发明专利]一种通过Ca(OH)2

说明书

本发明属于合金表面处理技术领域，具体涉及一种通过Ca(OH)₂与CaO混合粉末控制水蒸气压的合金表面处理方法。该方法通过将Ca(OH)₂/CaO混合粉末和待处理合金分别置于石英管两端，真空处理后，控制Ca(OH)₂/CaO混合粉末一侧的温度为400‑600℃便可控制石英管内的反应气氛的水蒸气压。于此同时控制合金侧温度控制为800‑1000℃，预氧化时间为1‑50h。本发明方法便于获得精确实验参数，从而优化预氧化工艺，获得连续致密的保护性氧化膜。

技术领域

本发明属于合金表面处理技术领域，具体涉及一种通过Ca(OH)₂与CaO混合粉末控制水蒸气压的合金表面处理方法。

背景技术

合金在服役过程中，通常会因循环高温使合金表面氧化物开裂和剥落，造成合金元素的不断损耗。采用合适的预氧化工艺在合金表面形成稳定的氧化层来减缓合金的进一步氧化，能保障合金安全使用并延长使用寿命。预氧化处理是合金表面改性的常用工艺，通过在合金中加入与氧亲合力较大的合金元素 (Cr、Al、Si、Ti等)，经过高温预氧化处理，这些合金元素富集于合金表面，在表面形成致密的氧化膜来保护合金基体发生进一步氧化。预氧化处理工艺具有实施高效环保和保护层抗腐蚀能力强的特点，在工业界逐步得到重视。

用水蒸气控制预氧化气氛能得到平整致密的氧化膜，并具有较好的耐蚀性和抑制催化结焦的能力。通常使用的水蒸气发生装置为：将H₂通入加热的水槽产生H₂-H₂O混合气体，再通入放有合金的真空容器中进行高温氧化。此方法需配合使用高真空快速升温炉，对设备要求较高，投入资金较大，另外由于有H₂的参与，废气排放需设置专门的通风管道，对生产安全要求严格。对小体积、小批量的样品进行水蒸气控制气氛的预氧化时，采用这种方法会增加成本并造成资源的浪费。

发明内容

为了克服上述现有技术中的问题，本发明针对小体积、小批量的样品进行水蒸气控制气氛的预氧化，提供一种通过Ca(OH)₂与CaO(也即Ca(OH)₂/CaO) 混合粉末控制水蒸气压的合金表面处理方法，具有操作简单、参数易控制，从而使合金表面生成一层均匀致密、耐蚀性好的氧化膜。

为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：一种通过Ca(OH)₂与CaO混合粉末控制水蒸气压的合金表面处理方法步骤如下：

(1)将Ca(OH)₂和CaO粉末以3:1-5:1的质量比混合(优选3:1)，得 Ca(OH)₂/CaO混合粉末并取设定量放入石英管；

(2)将石英管中部烧一圈凹槽，同时控制位于凹槽两侧的石英管相互连通，使合金与Ca(OH)₂/CaO混合粉末隔离的同时气氛可以流通，Ca(OH)₂/CaO混合粉末均位于其中一侧的石英管内。

(3)在另一侧的石英管内放入合金，将石英管抽真空至1×10^-1MPa以下并通入纯度为99.999％的高纯氩气洗气，重复抽真空和洗气步骤3-5次使石英管内空气完全排出后封闭石英管；

(4)将封闭的石英管放入双温管式炉，使Ca(OH)₂/CaO混合粉末端和合金端分别位于两个不同的加热区；

根据Ca(OH)₂/CaO反应系统平衡温度计算公式：控制Ca(OH)₂/CaO混合粉末一侧的温度，以获得目标水蒸气压，公式中P_H2O为反应水蒸气的压力(bar)，T为反应发生温度(K)； T取值400-600℃(即Ca(OH)₂/CaO混合粉末一侧的温度为300-600℃，更进一步优选500℃)，合金侧温度控制为800-1000℃(更进一步优选900℃)，预氧化时间为1-50h(更进一步优选5小时)。