《鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝》是山東瑞泰新材料科技有限公司於2011年10月26日申請的專利，該專利的申請號為2011103287048，公布號為CN102503560A，授權公布日為2012年6月20日，發明人是陳偉、馬中鋼、劉智文。
《鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝》涉及一種鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝，屬於改善合金鋼表面性能技術領域。具體步驟是先將鐵鉻鋁合金經熱處理製得具有緻密表面氧化鋁陶瓷層的鐵鉻鋁合金後，再放入疏水性表面改良溶劑中恆溫浸泡，最後清洗、乾燥製得；所述的疏水性表面改良溶劑由改性試劑和溶劑混合均勻製成，改性試劑質量占疏水性表面改良溶劑總質量的10～20％；所述的改性試劑為蘋果酸、檸檬酸、十六烷基三甲氧基矽烷或烷基氯矽烷中的一種或一種以上；所述的溶劑為無水乙醇、異丙醇或乙酸乙酯中的一種或一種以上。該發明使鐵鉻鋁合金表面具有疏水性能，提高了合金的絕緣性能，增加了合金的使用壽命。
2016年12月7日，《鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
基本介紹
- 中文名：鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝
- 公布號：CN102503560A
- 授權日：2012年6月20日
- 申請號：2011103287048
- 申請日：2011年10月26日
- 申請人：山東瑞泰新材料科技有限公司
- 地址：山東省淄博市沂源縣城魯陽路31號
- 發明人：陳偉、馬中鋼、劉智文
- Int.Cl.：C04B41/84(2006.01)I
- 代理機構：青島發思特專利商標代理有限公司
- 代理人：耿霞
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
鐵鉻鋁合金材料是鐵素體的合金，合金製備後，經過特殊熱處理在表面能生成一層緻密的富含氧化鋁的陶瓷層，由於陶瓷膜具有粘著性能好，電阻率高和抗氧化能力強的特點，因而具有很高的絕緣性能。與傳統的絕緣材料如陶瓷和酚醛電木相比，鐵鉻鋁合金具有易加工和抗機械衝擊的優點，因此，鐵鉻鋁合金已成為陶瓷型和電木型絕緣體的一個有力地替代材料。截至2011年10月，鐵鉻鋁合金在汽車尾氣淨化器的金屬載體，耐高溫化學腐蝕管道以及電阻焊接用絕緣定位零件等用途方面，開始被廣泛關注和使用。
但是由於在鐵鉻鋁合金表面生成的富含氧化鋁的陶瓷層在物理性質上來說具有較強的親水性，這就導致了合金如果在接觸水分或者在潮濕環境下使用和存放，水會吸附到親水陶瓷膜表面而導致表面膜污染，表面絕緣性能降低，從而影響陶瓷膜的絕緣性能。
發明內容
專利目的
《鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝》的目的是提供一種鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝，將氧化鋁陶瓷層表面親水性能進行改性，使得合金表面具有疏水性能，提高了鐵鉻鋁合金的絕緣性能，增加了鐵鉻鋁合金的使用壽命。
技術方案
《鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝》是先將鐵鉻鋁合金經熱處理製得具有緻密表面氧化鋁陶瓷層的鐵鉻鋁合金後，再放入疏水性表面改良溶劑中恆溫浸泡，最後清洗、乾燥製得；
所述的疏水性表面改良溶劑由改性試劑和溶劑混合均勻製成，改性試劑質量占疏水性表面改良溶劑總質量的10～20％；
所述的改性試劑為蘋果酸、檸檬酸、十六烷基三甲氧基矽烷或烷基氯矽烷中的一種或一種以上；
所述的溶劑為無水乙醇、異丙醇或乙酸乙酯中的一種或一種以上。
所述的恆溫浸泡溫度為25～98℃，恆溫浸泡時間為0.5～36小時。
所述的清洗步驟中所用的清洗液為無水乙醇或去離子水中的一種或一種以上，清洗次數為3次。
所述的乾燥溫度為100～150℃，乾燥時間為2～12小時。
所述的鐵鉻鋁合金化學成分質量百分組成為：鉻10～30％，鋁2～6％，其他元素0～5％，餘量為鐵，其他元素為鈷、鎳、鈮或釩元素中的一種或者一種以上。
所述的熱處理是：在空氣中，將鐵鉻鋁合金於900～1300℃下，保溫2～8小時，使鐵鉻鋁合金表面氧化。
有益效果
《鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝》對鐵鉻鋁合金表面的氧化鋁陶瓷層表面親水性能進行改性，通過將鐵鉻鋁合金經化學浸泡、清洗和乾燥後，氧化鋁陶瓷層的表面狀態由親水表面轉性成疏水表面，使鐵鉻鋁合金表面具有疏水性能，提高了鐵鉻鋁合金的絕緣性能，增加了鐵鉻鋁合金的使用壽命。
技術領域
《鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝》涉及一種鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝，屬於改善合金鋼表面性能技術領域。
權利要求
1.一種鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝，其特徵在於先將鐵鉻鋁合金經熱處理製得具有緻密表面氧化鋁陶瓷層的鐵鉻鋁合金後，再放入疏水性表面改良溶劑中恆溫浸泡，最後清洗、乾燥製得；所述的疏水性表面改良溶劑由改性試劑和溶劑混合均勻製成，改性試劑質量占疏水性表面改良溶劑總質量的10～20%；所述的改性試劑為蘋果酸、檸檬酸、十六烷基三甲氧基矽烷或烷基氯矽烷中的一種或一種以上；所述的溶劑為無水乙醇、異丙醇或乙酸乙酯中的一種或一種以上；所述的鐵鉻鋁合金化學成分質量百分組成為：鉻10～30%，鋁2～6%，其他元素0～5%，餘量為鐵，其他元素為鈷、鎳、鈮或釩元素中的一種或一種以上。
2.根據權利要求1所述的鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝，其特徵在於所述的恆溫浸泡溫度為25～98℃。
3.根據權利要求1所述的鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝，其特徵在於所述的恆溫浸泡時間為0.5～36小時。
4.根據權利要求1所述的鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝，其特徵在於所述的清洗步驟中所用的清洗液為無水乙醇或去離子水中的一種或一種以上。
5.根據權利要求1所述的鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝，其特徵在於所述的清洗次數為3次。
6.根據權利要求1所述的鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝，其特徵在於所述的乾燥溫度為100～150℃。
7.根據權利要求1所述的鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝，其特徵在於所述的乾燥時間為2～12小時。
8.根據權利要求1所述的鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝，其特徵在於所述的熱處理是：在空氣中，將鐵鉻鋁合金於900～1300℃下，保溫2～8小時，使鐵鉻鋁合金表面氧化。
實施方式
對比例1
將含3％其他合金元素的Cr25Al5Fe合金在1100度時保溫2小時然後隨爐冷卻，得到具有表面氧化鋁陶瓷層的鐵鉻鋁合金，其他元素為鈷1％，鎳1％和鈮1％。
實施例1～11
將含3％其他合金元素的Cr25Al5Fe合金在1100度時保溫2小時然後隨爐冷卻，得到具有表面氧化鋁陶瓷層的鐵鉻鋁合金，其他元素為鈷1％，鎳1％和鈮1％。
實施例12
將含1％其他合金元素的Cr30Al3Fe合金在900度時保溫8小時然後隨爐冷卻，得到具有表面氧化鋁陶瓷層的鐵鉻鋁合金，其他元素為鎳1％。
實施例13
將含5％其他合金元素的Cr15Al4Fe合金在1300度時保溫4小時然後隨爐冷卻，得到具有表面氧化鋁陶瓷層的鐵鉻鋁合金，其他元素為鈷1.5％、鎳1％、鈮1.5％和釩1％。
實施例14
將不含其他合金元素的Cr10Al6Fe合金在1200度時保溫6小時然後隨爐冷卻，得到具有表面氧化鋁陶瓷層的鐵鉻鋁合金。
將實施例1～14進行處理：將實施例1～14製得的具有表面氧化鋁陶瓷層的鐵鉻鋁合金放入疏水性表面改良溶劑中恆溫浸泡，最後清洗、乾燥製得。實施例1～14的表面改良溶劑及表面處理工藝參數見表1。
改性試劑占疏水性 表面改良溶劑總質量百分數 | 浸泡工藝參數 | 清洗劑 | 清洗次數 | 乾燥工藝參數 | |
實施例1 | 10% | 25°C，0.5小時 | 無水乙醇 | 3 | 100°C，2小時 |
實施例2 | 12% | 40°C，1小時 | 無水乙醇 | 3 | 120°C，4小時 |
實施例3 | 14% | 60°C，5小時 | 無水乙醇 | 3 | 100°C，4小時 |
實施例4 | 16% | 90°C，8小時 | 無水乙醇 | 3 | 150°C，8小時 |
實施例5 | 20% | 90°C，36小時 | 無水乙醇 | 3 | 150°C，2小時 |
實施例6 | 10% | 80°C，24小時 | 去離子水 | 3 | 100°C，8小時 |
實施例7 | 14% | 60°C，18小時 | 去離子水 | 3 | 120°C，6小時 |
實施例8 | 20% | 40°C，24小時 | 去離子水 | 3 | 120°C，4小時 |
實施例9 | 10% | 25°C，12小時 | 無水乙醇 | 3 | 100°C，2小時 |
實施例10 | 14% | 25°C，16小時 | 無水乙醇 | 3 | 100°C，6小時 |
實施例11 | 20% | 40°C，24小時 | 去離子水 | 3 | 150°C，6小時 |
實施例12 | 10% | 40°C，2小時 | 無水乙醇 | 3 | 100°C，4小時 |
實施例13 | 12% | 60°C，18小時 | 去離子水 | 3 | 120°C，2小時 |
實施例14 | 14% | 60°C，12小時 | 無水乙醇 | 3 | 150°C，8小時 |
表1中的百分號表示的是質量百分含量。
實施例1～14的溶劑為：實施例1、6、9為無水乙醇和異丙醇的組合，質量比為1:1；實施例2異丙醇與乙酸乙酯的組合，質量比為1:1；實施例3、7、10為乙酸乙酯與無水乙醇的組合，質量比為1:1；實施例4為無水乙醇和異丙醇的組合，質量比為3:1；實施例5、8、11為無水乙醇、異丙醇和乙酸乙酯的組合，質量比為1:1:1；實施例12為無水乙醇；實施例13為異丙醇；實施例14為乙酸乙酯。
實施例1～14的改性試劑為：實施例1、6、9為蘋果酸和檸檬酸的組合，質量比為3:1；實施例2為十六烷基三甲氧基矽烷；實施例3、7、10為烷基氯矽烷；實施例4為蘋果酸和十六烷基三甲氧基矽烷的組合，質量例為2:1；實施例5、8、11為烷基氯矽烷、蘋果酸和檸檬酸的組合，質量例為2:1:1；實施例12、13為蘋果酸；實施例14為檸檬酸。
性能測試：採用絕緣耐壓測試儀（500伏特交流）和萬用表在相對濕度70％的環境下測試實施例和對比例的表面陶瓷層的絕緣性能，見表2（該表中的數據為5個取樣點的平均值）。
配方編號 | 表面電阻（兆歐姆） | 絕緣電阻（兆歐姆） |
實施例1 | 1500 | 150 |
實施例2 | 2000 | 200 |
實施例3 | 2000 | 180 |
實施例4 | 2000 | 200 |
實施例5 | 2000 | 250 |
實施例6 | 1700 | 125 |
實施例7 | 1500 | 90 |
實施例8 | 1400 | 100 |
實施例9 | 2000 | 420 |
實施例10 | 2000 | 350 |
實施例11 | 2000 | 400 |
實施例12 | 1550 | 250 |
實施例13 | 1600 | 350 |
實施例14 | 2000 | 300 |
對比例1 | 80 | 5 |
在環境濕度70％條件下，從實施例1～14和對比例1在500伏特交流電壓下的絕緣電阻以及表面電阻的測試結果來看，發現實施例1～14的絕緣性能比對比例1有非常顯著的改善，說明採用《鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝》製備的表面陶瓷層在惡性環境下能夠使鐵鉻鋁合金的絕緣性能大大提升。
榮譽表彰
2016年12月7日，《鐵鉻鋁合金表面氧化鋁陶瓷層的表面處理工藝》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
