阅读说明：本技术 一种桥梁支座渗铝的方法 (Method for aluminizing bridge support ) 是由 张启祥 王超凡 于玉成 吕娜 姚帆 张英虹 范兴平 于 2019-08-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种桥梁支座渗铝的方法,涉及桥梁、建筑支座技术领域。方法包括：对桥梁支座进行除锈和清洗除油,其中,用NaOH水溶液和热水对桥梁支座交替清洗、除油；对所述桥梁支座进行助渗,其中,采用KF水溶液作为助渗液；进行熔铝,其中,熔铝时,首先,把铝锭在200℃～500℃保温预设时间,然后,在铝锭的表面覆盖熔融剂；对所述桥梁支座进行热浸渗铝；对所述桥梁支座进行渗后处理,其中,用水冲洗粘附在所述桥梁支座表面上的所述熔融剂。方该法可以有效控制渗铝层的厚度、缩短整个渗铝工艺周期、取消渗铝铝液中稀有金属、减少环境污染,同时使球冠和滑动面耐磨、且摩擦系数小。(The invention provides a method for aluminizing a bridge support, and relates to the technical field of bridges and building supports. The method comprises the following steps: carrying out rust removal, cleaning and oil removal on the bridge support, wherein the bridge support is alternately cleaned and deoiled by using NaOH aqueous solution and hot water; carrying out seepage assistance on the bridge support, wherein KF aqueous solution is adopted as seepage assistance liquid; melting aluminum, wherein during melting aluminum, firstly, an aluminum ingot is kept at the temperature of 200-500 ℃ for a preset time, and then, a melting agent is covered on the surface of the aluminum ingot; hot dip aluminizing the bridge support; and carrying out infiltration post-treatment on the bridge bearing, wherein the fusing agent adhered to the surface of the bridge bearing is washed by water. The method can effectively control the thickness of the aluminized layer, shorten the whole aluminizing process period, eliminate rare metals in aluminized aluminum liquid, reduce environmental pollution, and simultaneously ensure that the spherical crown and the sliding surface are wear-resistant and have small friction coefficient.)

一种桥梁支座渗铝的方法

技术领域

本发明涉及桥梁、建筑支座技术领域，具体而言，涉及一种桥梁支座渗铝的方法。

背景技术

球型钢支座作为桥梁、建筑领域的重要构件，一方面起着支撑上部结构荷载的作用，另一方面将上部结构的荷载和变形灵敏地传递给下部结构。球型钢支座通常包括上支座板、下支座板，以及位于上支座板、下支座板之间的球冠，球冠的凸面与上支座板的底面为球面配合，形成转动摩擦副，承载着桥梁支座的转动功能；球冠的底面与下支座板的顶面为平面配合，形成滑动摩擦副，承载着桥梁支座的滑动功能。两组摩擦副在工作过程中都需要有较高的耐磨性能、较小的粗糙度及摩擦系数。

为了使两组摩擦副能够灵敏地传递桥梁结构的转动和位移，国内相关铁路、公路标准规定，在球冠的凸球面和下支座板的顶面焊接不锈钢板或镀铬两种方式。在实际操作中，包覆球冠的不锈钢板材需要通过球形工装压制成的相应的球形(工装尺寸稍小于球冠的球面尺寸)，然后将该球形不锈钢板放置于球冠上，通过加压、焊接的方式使两者结合。该工艺过程多次对不锈钢板材进行加压，大大降低了镜面不锈钢板的耐磨性能和表面光洁度，同时，不锈钢板在与球冠相结合的过程中也存在无法紧密贴合、内部脱空的部位，也会降低球冠的耐磨性能。球冠表面镀铬的方式可以增加球冠的耐磨性能，打磨后能够保证较小的摩擦系数，但该工艺加工周期较长，镀层不均匀、易脱落、对环境污染大。

公开号CN105970198A的发明专利申请公开了一种采用多元合金镀层增加球冠耐磨性能的工艺，该工艺同样存在工艺复杂、加工周期长、环境污染大的问题。

钢材热浸渗铝工艺是一个物理化学过程，固态钢材置入液态铝液，钢材表面与液态铝之间通过互相吸附、浸润、溶解等物理过程，同时发生不同元素间的物理扩散和化学作用。在扩散过程中，表层与合金层界面形成高铝含量的Fe-Al金属间化合物，如FeAl相和FeAl₂相，最后形成Fe₂Al₅相，从而提高钢材自身的耐腐蚀性能、抗高温氧化性能以及耐磨损性能。

当前和产品应用结合密切、较成熟的技术是热浸渗铝工艺，该工艺普遍存在的几个问题是：1、渗铝前处理工艺使用酸洗工序；2、渗铝前处理工序繁多；3、助渗剂由多种助渗剂组成，成分复杂；4、渗铝时间长(1-2小时)，或铝液中加入锌、铅、稀土等成分作为辅助，以缩短渗铝时间。这些因素有些对环境造成严重污染，有些延长了产品生产周期，有些增加了渗铝成本，因此制约了渗铝技术的发展及其在各行业的大规模普及应用。

《钢件快速热渗铝工艺》、《一种快速复合渗铝工艺》、《一种渗铝钢及制备方法》、《一种渗铝高速公路护栏及制备方法》均通过酸洗、多组分助镀剂、电流加热、铝液加入铈、镧、锑等稀有金属或铅达到“低温快速渗铝”的工艺。《一种Q235渗铝钢及其制备方法》通过多组分碱洗，对环境保护有利，但其助渗、渗铝时间均很长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁支座渗铝的方法，可以有效控制渗铝层的厚度、缩短整个渗铝工艺周期、取消渗铝铝液中稀有金属、减少环境污染，同时使球冠和滑动面耐磨、且摩擦系数小。

本发明提供一种技术方案：

一种桥梁支座渗铝的方法包括：

对桥梁支座进行除锈，其中，用喷砂或抛丸的方式去除所述桥梁支座的锈层；

对所述桥梁支座进行清洗除油，其中，用NaOH水溶液和热水对桥梁支座交替清洗、除油；

对所述桥梁支座进行助渗，其中，采用KF水溶液作为助渗液；

进行熔铝，其中，熔铝时，首先，把铝锭在200℃～500℃保温预设时间，然后，在铝锭的表面覆盖熔融剂；

对所述桥梁支座进行热浸渗铝；

对所述桥梁支座进行渗后处理，其中，用水冲洗粘附在所述桥梁支座表面上的所述熔融剂。

进一步地，所述KF水溶液中，KF的质量分数为6％。

进一步地，所述熔融剂的配比为47％NaCl+47％KCl+6％KF。

进一步地，所述在铝锭的表面覆盖熔融剂之后，包括：

在200℃～500℃保温0.5h；

将炉温调至850℃，保温直至铝完全熔化，且熔化温度达到稳定。

进一步地，所述热浸渗铝的温度为750℃，时间5min。

进一步地，所述对所述桥梁支座进行渗后处理之后，包括：

对球冠或滑动板进行打磨抛光，其中，将渗铝后的所述球冠或所述滑动板的表面的铝层去除，并将表面打磨抛光。

进一步地，所述球冠或所述滑动板的表面打磨抛光至表面粗糙为0.1μm。

进一步地，所述对所述桥梁支座进行清洗除油，包括：

将所述桥梁支座在NaOH水溶液中振动冲洗；

用70℃～80℃的热水刷洗所述桥梁支座；

在混合有NaOH、Na₂CO₃、Na₃PO₄、Na₂SiO₃的碱液中精洗所述桥梁支座，其中，所述碱液的温度为45℃～60℃，时间为10min～20min；

将所述桥梁支座放到70℃～80℃的热水中清洗，并取出吹干。

进一步地，所述NaOH水溶液中NaOH的浓度为4mol/L。

进一步地，所述碱液中，NaOH的浓度为80g/L、Na₂CO₃的浓度为30g/L、Na₃PO₄的浓度为30g/L、Na₂SiO₃的浓度为8g/L。

本发明提供的桥梁支座渗铝的方法的有益效果是：

1、本发明采用机械和化学结合方法除锈、清洗、除油，适合各种程度的锈蚀，对于锈层较厚的工件先用喷砂、机械方法除锈、再碱液和热水交替冲洗，更节能、更环保。

2、本发明配方为KF水溶液作为助渗液，以保护工件经除锈、除油处理后不被二次氧化，同时改善钢材或球冠基体与铝液之间的浸润性，为渗铝层生长提供良好的基体，缩短渗铝时间。

3、本发明采用纯铝作为渗铝液，熔铝时铝锭表面添加熔融剂，因无添加其他金属成分、减少铝液生成杂质而节约了能源、降低了渗铝成本。

4、采用本发明方法进行渗铝生产，整个工艺周期短，效率高，能耗低，成本低，环保，易实现规模化、效益化的工业生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的桥梁支座渗铝的方法的流程图。

图2为SEM扫描电子显微镜对渗铝的球冠或滑动板的表面形貌分析。

图3为SEM扫描电子显微镜对渗铝的球冠或滑动板的过渡层物象成分分析。

图4为本发明第二实施例提供的桥梁支座渗铝的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参阅图1，本实施例提供了一种桥梁支座渗铝的方法，该方法主要用于对球冠或滑动板进行渗铝。该方法包括：

S1：对球冠或滑动板进行除锈

具体的，用喷砂或抛丸的方式去除球冠或滑动板的锈层。

S2：对球冠或滑动板进行清洗除油

首先，将球冠或滑动板在4mol/L的NaOH水溶液中振动冲洗或刷洗，然后，用70℃～80℃热水刷洗，接着，在80g/L的NaOH、30g/L的Na₂CO₃、30g/L的Na₃PO₄、8g/L的Na₂SiO₃的碱液中精洗，碱液温度为45℃～60℃，时间为10min～20min，最后，将球冠或滑动板放到70℃～80℃的热水中清洗，并取出吹干。

S3：对球冠或滑动板进行助渗

具体的，将球冠或滑动板放入质量分数为6％KF的助渗液中，助渗5min左右，再取出后用热风吹干。

S4：进行熔铝

首先，把铝锭放入熔炉内，在表面覆盖一层1％的铝锭质量的熔融剂，熔融剂配比为47％NaCl+47％KCl+6％KF，然后，在200℃～500℃保温0.5h，最后，将炉温调至850℃，保温3h，等铝完全熔化，且熔化温度达到稳定时保温待用。

容易理解的是，S4并不用与S1～S3有顺序上的必然联系，只要保证S4在S5之前即可。

S5：对球冠或滑动板进行热浸渗铝

具体的，去除熔炉表面的浮渣，将铝液转入渗铝池内，将铝液温度保持在750℃，将球冠或滑动板放入铝池，保持5min后迅速取出。

S6：对球冠或滑动板进行渗后处理

具体的，用水冲洗粘附在球冠或滑动板表面上的熔融剂。

S7：对球冠或滑动板进行打磨抛光

具体的，将渗铝后的球冠的凸球面或滑动板的滑动面的铝层去除，并将表面打磨抛光至表面粗糙为0.1μm。

请参阅图2和图3，本实施例提供的方法对球冠或滑动板进行渗铝后，通过SEM扫描电子显微镜可以看到，球冠或滑动板表面与渗铝的过渡层组织细密无空洞，且呈明显的不规则单齿柱状，垂直于界面向钢的基体内生长。

第二实施例

请参阅图4，本实施例提供了一种桥梁支座渗铝的方法，该方法主要用于对上支座板或下支座板渗铝。该方法包括：

S10：对上支座板或下支座板进行除锈

具体的，用喷砂或抛丸的方式去除上支座板或下支座板的锈层。

S20：对上支座板或下支座板进行清洗除油

首先，将上支座板或下支座板在4mol/L的NaOH水溶液中振动冲洗或刷洗，然后，用70℃～80℃热水刷洗，接着，在80g/L的NaOH、30g/L的Na₂CO₃、30g/L的Na₃PO₄、8g/L的Na₂SiO₃的碱液中精洗，碱液温度为45℃～60℃，时间为10min～20min，最后，将上支座板或下支座板放到70℃～80℃的热水中清洗，并取出吹干。

S30：对上支座板或下支座板进行助渗

具体的，将上支座板或下支座板放入质量分数为6％KF的助渗液中，助渗5min左右，再取出后用热风吹干。

S40：进行熔铝

首先，把铝锭放入熔炉内，在表面覆盖一层1％的铝锭质量的熔融剂，熔融剂配比为47％NaCl+47％KCl+6％KF，然后，在200℃～500℃保温0.5h，最后，将炉温调至850℃，保温3h，等铝完全熔化，且熔化温度达到稳定时保温待用。

S50：对上支座板或下支座板进行热浸渗铝

具体的，去除熔炉表面的浮渣，将铝液转入渗铝池内，将铝液温度保持在750℃，将上支座板或下支座板放入铝池，保持5min后迅速取出。

S60：对上支座板或下支座板进行渗后处理

具体的，用水冲洗粘附在上支座板或下支座板表面上的熔融剂。

从第一实施例和第二实施例可以看出，对球冠、滑动板、上支座板和下支座板的渗铝方法基本相同，采用本发明提供的桥梁支座渗铝的方法能够完成对桥梁支座进行渗铝。

本发明提供的桥梁支座渗铝的方法的有益效果：

1、本发明采用机械和化学结合方法除锈、清洗、除油，适合各种程度的锈蚀，对于锈层较厚的工件先用喷砂、机械方法除锈、再碱液和热水交替冲洗，更节能、更环保。

2、本发明配方为质量分数为6％KF水溶液作为助渗液，助渗时间为5min，以保护工件经除锈、除油处理后不被二次氧化，同时改善滑动板或球冠与铝液之间的浸润性，为渗铝层生长提供良好的基体，缩短渗铝时间。

3、本发明采用纯铝作为渗铝液，熔铝时铝锭表面添加比例为47％NaCl+47％KCl+6％KF的熔融剂，因无添加其他金属成分、减少铝液生成杂质而节约了能源、降低了渗铝成本。

4、本发明采用的750℃，5min快速渗铝工艺，可使钢材或球冠表面迅速生成Fe₂Al₅化合物，化合物和钢材基体结合紧密，表面硬度可达到694HV，厚度达151μm以上，极大的提高了滑动板或球冠表面的耐磨、耐腐蚀性能。

5、采用本发明方法进行渗铝生产，整个工艺周期短，效率高，能耗低，成本低，环保，易实现规模化、效益化的工业生产。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。