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1、Application of multi-alloying co-penetration for railway concrete beam embedded partDu Cunshan, Zhu HequanChina Academy of Railway Science, Beijing, ChinaEmail: Abstract: It is approved that layer of multi-alloying co-penetration is formed with the accumulation of the metal atoms in multi-element pe
2、rmeation agent by SEM. Layer has a good anti-corrosion. This paper introduced the application of multi-alloying co-penetration and technical requirement for the railway concrete beam embedded part. Key words: multi-alloying co-penetration; concrete beam; embedded part; anti-corrosion多元合金共渗表面防腐处理技术在铁
3、路混凝土梁预埋钢件上的应用杜存山,祝和权中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京，100081Email: 摘 要：作者通过试验发现渗层主要是通过渗剂中的金属在钢基体表面堆积而成，多元合金共渗层就有较好的防锈性能，介绍了多元合金共渗防腐技术在铁路钢构件上的应用以及技术要求。关键词：多元合金共渗；混凝土梁；预埋件；防腐21 前言为保证铁路混凝土桥梁使用寿命，延长维修大修周期，新建高速铁路（城际客专铁路）预应力混凝土梁预埋件以及接触网支柱预埋件表面都要求进行多元合金共渗防腐处理。前期因为国内外没有相关标准要求，一般设计部门按多元合金共渗+封闭层处理工艺进行设计，并且对防腐指标要求也不明确，造成供货
4、产品质量参差不齐，达不到设计要求。为规范管理，保证产品质量和结构耐久性，2008年开始通过对多元合金共渗工艺的研究及对相应产品的跟踪检查，制定了铁道行业标准铁路混凝土梁配件多元合金共渗防腐技术条件。2 粉末渗金属技术的特点金属表面渗层技术在国内是从渗锌开始，后来又相继研发了渗氮技术1、锌铝共渗技术2、多元合金共渗技术等。尽管粉末渗金属技术是利用原子相互渗透扩散原理，使渗剂金属与钢铁件在一定温度下接触后在表面上形成结合牢固、厚度均匀的含铁合金保护层。但通过对渗层的显微分析和扫面电镜图像的分析，该保护层更倾向于再钢铁件表面的堆积，当然也不排除少量的金属原子的相互渗透。3 多元合金共渗渗剂及工艺多元
5、合金共渗渗剂是由锌粉、铝粉、稀土金属等材料为主要组分，并根据需要加入填充组分、活化组分等制成。按下面工艺完成表面共渗处理：a) 将待处理工件去污、除油；b) 抛丸除锈，除锈等级为不低于Sa2级；c) 用含有锌粉、铝粉、稀土金属等材料的多元渗剂在真空条件下处理工件，炉温不应超过450。元素重量原子 百分比百分比C K0.541.66O K19.2244.07Al K10.7914.67Si K0.280.36Fe K7.364.84Zn K60.8934.17La L0.920.24总量100.004 分析与讨论4.1 渗层结构特点Q235钢经多元合金共渗层断面的扫描电镜谱图见图1、图2。从谱图
6、照片可以清楚看到，渗层和基体间有明显的分界线，说明渗层主要是渗剂元素在基体表面的堆积形成的。Figure 1 SEM micrograph of co-penetration layer of steel图1 钢板多元合金共渗层断面扫描电镜图片Figure 2 SEM micrograph of co-penetration layer of bolt图2 螺栓多元合金共渗层断面扫描电镜图片对渗层进行元素半定量分析，结果见图3所示。Figure 3 SEM pattern and composition of co-penetration layer图3多元合金共渗层扫描电镜谱图及元素占比实验
7、过程发现，随着渗层深度增加，铝元素和镧元素含量减少，深度在10m以上时，就几乎没有这两种原子了，说明在共渗过程中Al原子和La原子会向渗层外迁移。4.2 共渗层硬度对共渗层进行显微硬度测试，结果为：基体硬度为143HV，渗层硬度为：169HV（对应图4）和265HV（对应图5）显示渗层硬度高于基体硬度。比较图4和图5，可以明显看出图5渗层较图4渗层致密，所以共渗层的硬度可以反映处渗层的质量差异。 Figure 4 SEM micrograph of layer cross section (1)图4共渗层断面扫描电镜图片（一） Figure 5 SEM micrograph of layer
8、cross section (2)图5共渗层断面扫描电镜图片（二）4.3 共渗层耐中性盐雾试验对多元合金共渗处理钢件与渗锌处理钢件进行耐中性盐雾500h试验，试验后状态如图6所示： Figure 6 Type of fastenings after 500h NSS test图6 渗层扣件耐中性盐雾500h后状态图6中左边的扣件是用多元合金共渗工艺处理，右边的扣件是用渗锌工艺处理，渗层厚度均为60m 70m，经过500h的中性盐雾试验，渗锌扣件出现红锈，多元合金共渗扣件完好，说明其耐腐蚀性较好。5 技术要求在试验室研究和现场实际使用情况的基础上，于2010年制定了铁道行业标准铁路混凝土梁配件多
9、元合金共渗防腐技术条件，具体技术指标见表1。Table 1. Technical requirement of layer表1多元合金共渗层技术要求序号项 目技术要求1外观灰色、色泽均匀2渗层中金属元素含有Zn、Al、La、Fe等元素3渗层厚度50m4渗层表面硬度不小于基体硬度5耐中性盐雾性能500h，样板表面没有红锈出现需要说明的是为保证渗层的防腐蚀性能指标要求，对多元合金共渗层可以进行化学钝化处理，但不能进行封闭处理。6 结论 （1）多元合金共渗层是渗剂中金属在钢基体表面堆积而成，渗层硬度高于基体本身硬度。 （2）多元合金共渗处理的钢构件具有较好的防锈性能。References（参考文献）
10、1 An jingzhu. The preset situation of nitriding. Heat treatment of metals abroad. 1994,15(4):2-6(Ch).安敬竹编译.渗氮技术的现状J.国外金属热处理，1994,15（4）：2-6.2 Chen zonghao, han wenzheng, yuyuanhong. Solid zinc-aluminized technology of medium-carbon steel partsJ. Materials protection. 2003,36(4):48-50. 陈宗浩，韩文政，遇元宏等.中碳钢零件固体锌铝共渗技术研究J.材料保护，2003,36（4）：48-50.
