一种渗剂可重复使用的镁合金表面渗锌方法及所用渗剂技术

本发明专利技术涉及镁合金表面强化方法，具体涉及一种利用碱式氯化锌粉末作为渗剂高温加热对镁合金基体表面进行渗锌的方法。利用碱式氯化锌粉末作为单一组分渗剂，将镁合金与碱式氯化锌粉末渗剂紧密接触，将扩渗体系置于加热炉中，在一定温度下使碱式氯化锌中的锌元素持续向镁合金表面扩渗，直至在镁合金表面形成富锌涂层。本发明专利技术采用单一组分碱式氯化锌作为粉末热扩渗剂在镁合金表面得到富锌涂层，用料简单，渗剂可循环使用，安全环保。安全环保。安全环保。

【技术实现步骤摘要】
一种渗剂可重复使用的镁合金表面渗锌方法及所用渗剂


[0001]本专利技术涉及表面处理领域，特别是一种渗剂可重复使用的镁合金表面渗锌方法及所用渗剂。

技术介绍

[0002]镁合金是一种轻质金属结构材料，可以有效降低结构件的重量。以镁合金为主要材料制造的交通工具，不仅能够有效降低能源消耗，还能够提高交通工具的机动性能。
[0003]但镁合金的缺点之一是不耐腐蚀，这限制了镁合金在海洋大气等腐蚀性环境中的应用，因此需要对镁合金进行表面强化，如在镁合金表面添加金属涂层等。
[0004]锌涂层是镁合金表面金属涂层之一，锌涂层的存在可以有效调节镁合金表层的理化性能。锌涂层还可以作为中间层，其外侧可再连接其他防护涂层。
[0005]通过粉末热扩渗法可以在镁合金表面获得富锌涂层。粉末扩渗法制备镁合金表面锌涂层通常以纯锌粉末作为锌元素的来源，同时辅以氧化物粉末防止纯金属粉末的黏连。以纯锌粉末作为渗剂，通常要求粉末热扩渗气氛为真空或惰性气氛，这样可以避免纯锌粉末被氧化。此外，在扩渗结束后，通常会使扩渗体系退出真空或惰性气氛，从而使得纯金属粉末渗剂在大气气氛下表面被氧化。这样的渗剂一般不会被再次利用，从而造成原料浪费和环境负担。
[0006]如何提高渗剂材料的利用率，避免产生过多固体废弃物，避免材料过度浪费，成为合金表面处理领域以及新型粉末热扩渗渗剂的研究重点之一。

技术实现思路

[0007]针对以上技术问题，本专利技术提供一种渗剂可重复使用的镁合金表面渗锌方法，以及可重复用于渗锌的单组分渗剂。
[0008]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种渗剂可重复使用的镁合金表面渗锌方法，1)利用碱式氯化锌粉末作为唯一渗剂，使镁合金基体与碱式氯化锌渗剂紧密接触，构成扩散体系，将扩散体系加热至100℃～500℃，使碱式氯化锌中的锌元素扩渗到镁合金基体表面，得到富锌的镁合金表面涂层；2)所述碱式氯化锌粉末在完成一次粉末热扩渗过程后，无需丢弃，还可再次用于镁合金的表面渗锌。
[0009]优选的，将所述扩散体系加热至200℃～400℃下保温反应0.1h～48h，即获得带富锌涂层的镁合金。
[0010]优选的，使镁合金基体与碱式氯化锌渗剂紧密接触，是将镁合金填埋于碱式氯化锌渗剂中、或紧密贴靠碱式氯化锌渗剂、或在碱式氯化锌与镁合金基体之间以少量氧化锌或氧化镁间隔。所述渗剂与镁合金基体之间的接触面应保持平整，这样可以使扩渗更为均匀。碱式氯化锌渗剂完成一次扩渗过程，再次使用时，其与镁合金基体之间可加入少量氧化锌或氧化镁粉末作为间隔，使渗剂与镁合金之间的接触面仍保持平整，以利于均匀扩渗。
[0011]优选的，在所述碱式氯化锌渗剂经历多次粉末热扩渗过程基本转化为氧化锌后，
还可加入新的碱式氯化锌与之混合作为渗剂，再次用于镁合金的热扩渗。
[0012]优选的，在所述碱式氯化锌渗剂经历多次粉末热扩渗过程基本转化为氧化锌后，还可加入氯化铵粉末与之混合作为渗剂，再次用于镁合金的热扩渗。
[0013]进一步地，本专利技术还提出一种可以重复使用的镁合金表面渗锌渗剂，所述镁合金表面渗锌渗剂是碱式氯化锌粉末。碱式氯化锌粉末作为一种可重复使用的、能够有效提供锌元素的镁合金表面粉末热扩渗渗锌剂，使镁合金的粉末热扩渗渗锌过程更加经济、高效，提高渗剂的材料利用效率，降低固体废物排放量。
[0014]所述碱式氯化锌渗剂经历多次粉末热扩渗过程基本转化为氧化锌后，还可加入新的碱式氯化锌或氯化铵粉末与之混合作为渗剂，再次用于镁合金的热扩渗。
[0015]采用碱式氯化锌作为渗剂，热扩渗温度可为100℃～500℃，更优选的为200℃～400℃，保温时间可为0.1h～48h。热扩渗温度的选择一方面考虑碱式氯化锌的分解，碱式氯化锌受热发生化学反应后，可利于金属锌离子的迁移，同时，较高的温度更有利于扩渗过程的快速进行。可根据扩渗温度、涂层期望厚度、扩渗效率等因素综合考虑，设置热扩渗时间。
[0016]碱式氯化锌完成一次粉末热扩渗过程后无需丢弃，还可再次用于镁合金的粉末热扩渗。碱式氯化锌受热会发生分解，碱式氯化锌的热分解产物包括ZnO、ZnOZnCl2、HCl、H2O等，实际上，这些分解产物在冷却过程中，还会相互结合，再次生成碱式氯化锌，这就为渗剂的重复利用创造了条件。
[0017]在所述碱式氯化锌粉末经历多次粉末热扩渗过程后，渗剂中主要成分转化为氧化锌，此时可以加入适量新的碱式氯化锌与之混合，再次作为渗剂使用。碱式氯化锌在一定温度下热分解一定时间和次数后，渗剂中的氧化锌越来越多，而氧化锌本身含锌元素，且不妨碍锌元素的迁移，这时可以在渗剂中再次加入少量碱式氯化锌，使该扩渗剂活性得以延续。
[0018]在所述碱式氯化锌渗剂经历多次粉末热扩渗过程后，渗剂中主要成分转化为氧化锌，此时可以加入适量氯化铵粉末与之混合，继续作为渗剂使用。氯化铵粉末同碱式氯化锌一样，也可以遇热分解，释放出氯化氢气体。氯化氢气体和氧化锌及空气中的水分结合，可以于降温过程中再次生成碱式氯化锌，从而使扩渗剂活性得以恢复。
[0019]本专利技术采用碱式氯化锌作为渗剂使用，这对于传统扩渗方法来说是意想不到的，超出了业界对于渗剂的传统认知。同时该渗剂还可循环使用，且存放方便。以往采用的纯金属粉末渗剂容易变质，难以循环使用，而氯化锌渗剂腐蚀性较强，容易出现腐蚀，发生危险。本专利技术创造性地拓宽了渗剂类型，避免了上述缺点。
[0020]本专利技术所具有的有益效果和优点：
[0021]1.本专利技术采用碱式氯化锌作为扩散渗剂，碱式氯化锌可作为饲养动物的食品添加剂，常温下呈固态，性质稳定，安全、环保。
[0022]2.本专利技术采用的扩散渗剂碱式氯化锌在较高温度下会遇热分解，产生可游离的锌离子，满足镁合金表面渗锌的需求，与此同时，热分解产物在冷却过程中，还可以相互结合再变回碱式氯化锌，使得扩散渗剂可以重复多次利用，避免了一次扩渗之后就要将渗剂丢弃的弊端，减少了固体废弃物，节约了材料。
[0023]3.即使经历多次粉末热扩渗过程，使碱式氯化锌渗剂出现活性降低的情况，还可以通过再次添加适量碱式氯化锌或氯化铵等物质的方法，提高扩散渗剂活性，简便易行。
[0024]本专利技术采用的扩散渗剂不涉及在高温环境下易氧化变质的纯金属粉末、不涉及在
高温环境中易挥发有毒有害物质的熔盐，采用可用于动物饲料添加剂的碱式氯化锌作为扩渗剂，安全、绿色、环保、经济。同时，该渗剂可重复使用，无需使用一次后丢弃，节约了资源、减少了固体废弃物，简化了热扩渗流程，有利于镁合金表面渗锌过程的工业化。
附图说明
[0025]图1是本专利技术的可重复使用渗锌剂在镁合金表面渗锌过程示意图和原理图。碱式氯化锌受热发生分解，碱式氯化锌的热分解产物包括ZnO、ZnOZnCl2、HCl、H2O等，这些分解产物在冷却过程中再相互结合，再次生成碱式氯化锌，使渗剂能够重复用于渗锌。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种渗剂可重复使用的镁合金表面渗锌方法，其特征在于，1)利用碱式氯化锌粉末作为唯一渗剂，使镁合金基体与碱式氯化锌渗剂紧密接触，构成扩散体系，将扩散体系加热至100℃～500℃，使碱式氯化锌中的锌元素扩渗到镁合金基体表面，得到富锌的镁合金表面涂层；2)所述碱式氯化锌粉末在完成一次粉末热扩渗过程后，无需丢弃，还可再次用于镁合金的表面渗锌。2.按照权利要求1所述的渗剂可重复使用的镁合金表面渗锌方法，其特征在于，将所述扩散体系加热至200℃～400℃下保温反应0.1h～48h，即获得带富锌涂层的镁合金。3.按照权利要求1所述的渗剂可重复使用的镁合金表面渗锌方法，其特征在于，使镁合金基体与碱式氯化锌渗剂紧密接触，是将镁合金填埋于碱式氯化锌渗剂中、或紧密贴靠碱式氯化锌渗剂、或在碱式氯化锌与镁合金基体之间以氧化锌或氧化镁间隔。4.按照权利要求1所述的渗剂可重复使用的镁合金表面渗锌方法，其特征在于，在所述碱式氯化锌渗...

【专利技术属性】
技术研发人员：路东柱，蒋全通，马秀敏，郑萌，黄彦良，王秀通，张杰，段继周，侯保荣，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：