助镀剂对304不锈钢热浸镀Al–x%Si–0.5%RE镀层的影响

姜峰，刘祥玲，索忠源，吕海波

（吉林化工学院机电工程学院，吉林 吉林 132022）

热浸镀铝技术是将钢铁浸入到熔融的铝液中保温一定时间之后，使铝液在其表面进行相互扩散，从而在基材表面得到合金层[1-2]。热浸镀铝后，钢材表面的耐热性和耐磨性可显著提高[1,3-7]。当前石油化工、电厂行业中的过热器管线及换热器管线大多采用304不锈钢，由于输送的是高温高压流体和气体，因此在服役过程中，管线内壁易出现腐蚀、冲蚀、减薄、开裂等缺陷，最终导致出现“跑、冒、滴、漏”现象，严重时造成事故发生。采用低成本、无毒、环保的镀铝工艺在304不锈钢管线内、外表面形成致密、耐蚀、耐磨、抗高温的镀层，可提高管线在高温介质下的服役周期，降低更换成本。在热浸镀铝过程中，助镀是较为关键的步骤，若无合适的助镀剂，将无法获得连续、致密的镀铝层。当前，助镀剂的研究主要集中在以ZnCl2、NH4Cl、NaCl、K2ZrF6等盐溶液为主的配方上[8]，关于上述助镀剂的成分选择和应用工艺方面还有待进一步探索。本文研究了不同助镀剂成分对304不锈钢热浸镀Al–x%Si–0.5%RE(x= 1, 3,6, 9)镀层的影响，为304不锈钢管线热浸镀铝的实际应用提供理论依据。

1 实验

1.1 材料

采用工业纯铝(99.7%)、结晶硅(99.5%)、Al–10%RE中间合金配制成Al–x%Si–0.5%RE镀铝液。助镀剂成分有 3 种：(1)15% NH4Cl + 35% ZnCl2；(2)25% NH4Cl + 25% ZnCl2；(3)20% NH4Cl + 30% ZnCl2。

1.2 实验方法及过程

用钢锯将304不锈钢材料割成尺寸约为10 mm × 10 mm × 5 mm的试样，随后在砂轮、砂纸上打磨，再在其端部嵌上一定长度的不锈钢丝，接着进行前处理：水洗→碱洗(20 g/L Na2SiO3+ 30 g/L Na2CO3+ 10 g/L NaOH，80 °C，10 min)除油→水洗(70 °C)→酸洗除锈[15%(体积分数)盐酸，室温，5 min]→水洗(70 °C)→助镀(分别采用上述3种不同助镀液，在90 °C处理15 min)→水洗→无水乙醇清洗→烘干。……