一种幕墙钢构件热喷涂铝合金涂层碳氮共渗的工艺方法技术

本发明专利技术涉及铝合金处理技术领域，具体涉及一种幕墙钢构件热喷涂铝合金涂层碳氮共渗的工艺方法，在幕墙钢构件热喷涂铝合金涂层，以使幕墙工程颜色外观一致，并且减少尼龙或者橡胶垫片等材料在幕墙工程中的使用，电弧喷涂效率高、成本低，热喷涂铝层状结构，塑性态金属颗粒不断打击到工件表面成为片状所致，无数个片状颗粒的沉积靠抛锚效应相互勾拉，形成层状结构的涂层，采用盐浴复合处理，渗氮速度较快、处理时间较短、韧性好、盐浴无毒等特点，而且获得良好的耐磨性、耐蚀性和抗疲劳性能。盐浴碳氮共渗后加了后续的氧化反应，后续形成的氧化膜还能有效的增强耐磨性和耐蚀性。还能有效的增强耐磨性和耐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
一种幕墙钢构件热喷涂铝合金涂层碳氮共渗的工艺方法


[0001]本专利技术属于铝合金处理
，具体涉及一种幕墙钢构件热喷涂铝合金涂层碳氮共渗的工艺方法。

技术介绍

[0002]在幕墙设计中应该充分考虑在不同材料接触位置要采取绝缘措施，避免不同金属的直接接触。铝合金框架幕墙的转接系统采用钢构件。因节约资源有时也采用碳钢件，但是碳钢构件表面要采用合适的防腐处理和在接触位置采用防腐隔离措施。幕墙中常采用尼龙或者橡胶垫片等材料。铝合金幕墙板与钢构件连接固定，因材质不同造成不协调。目前人们采用将幕墙钢构件和铝合金幕墙板喷涂一样颜色的油漆，以使幕墙工程颜色外观一致。同时宜当采用钢制件时，必须防腐处理且采用尼龙垫片隔离。专利CN202110392413.9 公开了一种建筑幕墙钢结构除锈方法并在防腐油漆中创造性的加入固漆颗粒来保护钝化层和防止油漆脱落，而幕墙钢结构件的防腐大多沿用传统的油漆方案，防护周期较短，一般长的不过5年，短的只有1年。频繁的维修，不仅造成大量的人力物力浪费，而且对各种幕墙工程尤其是需连续运作的钢构件的正常运行造成很大困难，因此，开发及推广应用新的幕墙钢构件处理工艺是当务之急。热喷涂铝合金覆盖层用于钢构件的长效防腐有其得天独厚的优越性，它效率高、防腐寿命长、经济效益显著、操作简便、易于现场施工。但是由于热喷涂铝合金表面氧化膜很薄，所以在应用的过程中热喷涂铝合金氧化膜很容易破裂，导致热喷涂铝合金的适用范围受限。保证幕墙钢构件与铝合金幕墙板外观的一致协调，并且具备较好的硬度和耐磨性以及抗蚀性，能够推动使用钢构件和铝合金板幕墙产业的发展，本领域技术人员亟待开发出一种幕墙钢构件热喷涂铝合金涂层碳氮共渗的工艺方法，以满足现有的使用需求和性能要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种幕墙钢构件热喷涂铝合金涂层碳氮共渗的工艺方法。
[0004]电弧喷涂是利用两根金属丝之间产生的电弧熔化丝的顶端，经一束或多束气体射流雾化将已熔化的金属溶滴喷射到经预处理的基体表面上形成涂层的工艺方法。
[0005]一种幕墙钢构件热喷涂铝合金涂层碳氮共渗的工艺方法，包括依次进行的化学除油、采用耐热胶布或铁片遮蔽等保护措施对非喷涂区域进行保护步骤后，还包括如下步骤：（1）热喷涂铝合金：采用电弧喷涂方式对铝合金材料进行喷涂到幕墙钢构件表面，其中雾化压缩空气压力0.5MPa，流量为1～3m/min，喷枪与钢构件角度：45
°
～90
°
，喷枪与工件距离100～250mm，工作电压28～36 V，工作电流200～300A，铝合金涂层厚0.1～0.2mm；（2）一次氮化：预处理后采用充氨气渗氮，温度500～510℃下每20min抽真空，再每20min充一定压力氨气反应，压力为0.05～0.07MPa，照此循环渗氮，渗氮工艺为10h渗氮、10h真空、10h渗氮，最后将氨分解率提高到体积分数95%后进行2h退氮处理，炉冷至150℃后
出炉空冷，催化剂为1kg/m3的氯化铵，处理过的喷涂铝合金涂层钢构件用蒸馏水和无水乙醇清洗脱脂后，放入干燥箱中保存24h，得一次氮化的热喷涂铝合金涂层钢构件；（3）二次碳氮共渗：采用盐浴复合处理，使用基盐、氧化盐和调整盐，将一次氮化的热喷涂铝合金涂层钢构件在400～450℃恒温预热15min，放入盐浴炉中进行盐浴复合处理，处理工艺为在550～580℃盐浴中氮碳共渗3～3.5h，再在400℃氧化盐浴中氧化20～40min后随空气冷却至室温，用冷水进行清洗后，在70℃热水中清洗，最后干燥，即得。
[0006]进一步的，所述喷涂用铝合金为铝硅合金或铝镁合金，所述喷涂用铝合金为铝硅合金或铝镁合金，其中铝镁合金含Mg质量分数为0.5%～0.6%，余量为Al；铝硅合金含Si质量分数11%～13%，余量为Al。其中铝镁合金优选为PXAl
‑
Mg，铝硅合金优选为TAFAAl
‑
12Si或Mteco52C
‑
NS。
[0007]进一步的，所述步骤（1）的预处理过程包含依次进行的化学除油、热水洗、冷水洗、酸浸蚀和水洗的分步骤。
[0008]进一步的，所述步骤（3）基盐由40wt%尿素、30wt%碳酸钠、碳酸钾20wt%、氢氧化钾10wt%混配，调整盐为Z
‑
1再生盐，氧化盐为Y
‑
1。
[0009]进一步的，所述幕墙钢构件材质为316L不锈钢或Q235A碳钢。
[0010]本专利技术的有益效果：本专利技术采用幕墙钢构件热喷涂铝合金涂层，使钢构件与铝合金幕墙板的颜色外观相近，而无需在外部刷涂一样的油漆，热喷涂铝覆盖层是有孔隙的、表面粗糙的疏松组织，本专利技术利用碳氮共渗进行封闭处理，依靠盐浴中CN。的分解产生活性的N和C原子渗入到表面，从而在金属基体表面形成化合物层和扩散层来提高的表面性能。渗层中的活性C原子和N具有很强的渗透性，能够渗散到孔隙的全部空间，将孔“堵死”。当氮和碳的不断渗入，与金属基体反应形成高硬相的化合物；同时表面生成氧化物薄膜，这些化合物具有耐磨和耐蚀的双重性能，可以有效提高热喷涂铝合金涂层的耐磨性和耐蚀性。
[0011]本专利技术相比现有技术具有以下优点：铝为银白色金属，在幕墙钢构件热喷涂铝合金涂层，以使幕墙工程颜色外观一致，并且减少尼龙或者橡胶垫片等材料在幕墙工程中的使用，铝合金涂层易与空气中的氧作用形成一层牢固、致密的氧化膜，在大气中是耐蚀的。电弧喷涂效率高、成本低，热喷涂铝层状结构，塑性态金属颗粒不断打击到工件表面成为片状所致，无数个片状颗粒的沉积靠“抛锚效应”相互勾拉，形成层状结构的涂层，采用盐浴复合处理，使用基盐、氧化盐和调整盐，渗氮速度较快、处理时间较短、韧性好、盐浴无毒等特点，而且获得良好的耐磨性、耐蚀性和抗疲劳性能。盐浴碳氮共渗温度低，盐浴碳氮共渗后加了后续的氧化反应，后续形成的氧化膜还能有效的增强耐磨性和耐蚀性。
[0012]下面用具体实施例说明本专利技术，但并不是对本专利技术的限制。
[0013]实施例1一种幕墙钢构件热喷涂铝合金涂层碳氮共渗的工艺方法，幕墙钢构件为70mm厚实心Q235A碳钢钢板，包括依次进行的（1）化学除油：含质量分数0.5%的博莱富尔PC
‑
13清洁剂的清洗液80℃，清洗20min再70℃热水清洗2min后，继续25℃冷水，两次逆流漂洗或喷淋2min，风干至恒重，用压力式干式喷砂设备对工件表面进行粗化处理。喷砂采用粒度为 30目的铜矿砂，压缩空气压为0.55MPa，喷砂距离为200mm，喷砂角度为70度，喷砂后要求表面
除锈级别为Sa3，表面粗糙度为Rz30；（2）采用耐热胶布或铁片遮蔽等保护措施对幕墙钢构件非喷涂区域进行保护；（3）热喷涂铝合金：采用电弧喷涂方式对铝合金材料进行喷涂到幕墙钢构件表面，喷涂用铝合金为铝硅合金，铝硅合金为Φ3.0mmTAFAAl
‑
12Si，余量为Al，其中雾化压缩空气压力0.5MPa，流量为3m/min喷枪与钢构件角度：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种幕墙钢构件热喷涂铝合金涂层碳氮共渗的工艺方法，包括依次进行的化学除油、采用耐热胶布或铁片遮蔽等保护措施对幕墙钢构件非喷涂区域进行保护步骤后，其特征在于，还包括如下步骤：（1）热喷涂铝合金：采用电弧喷涂方式对铝合金材料进行喷涂到幕墙钢构件表面，其中雾化压缩空气压力0.5MPa，流量为1～3m/min，喷枪与钢构件角度：45
°
～90
°
，喷枪与工件距离100～250mm，工作电压28～36 V，工作电流200～300A，铝合金涂层厚0.1～0.2mm；（2）一次氮化：预处理后采用充氨气渗氮，温度500～510℃下每20min抽真空，再每20min充一定压力氨气反应，压力为0.05～0.07MPa，照此循环渗氮，渗氮工艺为10h渗氮、10h真空、10h渗氮，最后将氨分解率提高到体积分数95%后进行2h退氮处理，炉冷至150℃后出炉空冷，催化剂为1kg/m3的氯化铵，处理过的喷涂铝合金涂层钢构件用蒸馏水和无水乙醇清洗脱脂后，放入干燥箱中保存24h，得一次氮化的热喷涂铝合金涂层钢构件；（3）二次碳氮共渗：采用盐浴复合处理，使用基盐、氧化盐和调整盐，将一...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒欢，方荣，舒正柏，
申请(专利权)人：安徽兆鑫铝业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：