本發明屬于金屬材料制備領域，具體是一種使超聲變幅桿能夠耐高溫熔體金屬腐蝕保護方法。

背景技術：
超聲波在高溫熔體中傳播時，可以通過空化效應改善金屬或合金的組織，細化晶粒，提高材料的力學性能，但是超聲變幅桿在高溫熔體中由于熔體的腐蝕，超聲波空化腐蝕，高溫磨損和氧化等共同作用下，經常會出現大小不等的腐蝕孔，隨著腐蝕孔不斷增大和擴張，變幅桿表面會起皮、脫落，導致熔體被污染，而且變幅桿的振動頻率會發生偏移，發射效率下降，使用壽命將大大縮短；尋求一種有效的超聲變幅桿耐高溫腐蝕的保護方法具有重要意義。根據申請人檢索關鍵詞“超聲變幅桿”發現：目前大部分的專利大都集中于超聲應用領域，如公開號為：CN101748300A的專利，將超聲變幅桿深入高溫熔體進行超聲處理；然而關于解決超聲變幅桿的易被高溫金屬熔體腐蝕的較少，經檢索發現：公開號為CN102935742A的專利，采用等離子噴涂的方法來保護超聲變幅桿；此外，還有文獻將變幅桿常用的不銹鋼換成熔點更高更耐高溫的材料如鈦合金等，或在變幅桿工具頭外鍍一層耐高溫的陶瓷涂層，或用耐高溫耐腐蝕材料包覆工具頭等；以上這些方法都在一定程度上提高了變幅桿的耐腐蝕性能，但在實際應用中仍然存在一些其他的問題，比如材料成本昂貴，加工難度較大，或保護材料易脫落，超聲傳遞效率低等；因此，亟待有合適的方法能夠非常有效的保護變幅桿不被腐蝕。本發明方法不更換變幅桿原有材料，即仍沿用碳鋼材料，這樣制得超聲變幅桿價格較低，不影響生產成本；本方法在鋼鐵表面熱浸鍍鋁后會形成一層較厚的鋁鍍層，該鍍層能有效地防護鋼鐵表面；然后利用微弧氧化技術則可以在鋁合金表面原位生長一層高硬度、高結合強度、低孔隙、具有瓷質感的氧化膜，使材料的耐蝕性和耐磨性等都獲得提高；微弧氧化操作方便，工藝穩定，無污染。本發明將熱浸鍍鋁和微弧氧化技術結合起來，能夠在不改變超聲變幅桿自身材料前提下，表面生成鐵-鋁合金層，鍍鋁層和氧化膜陶瓷層，能有效的提高變幅桿在高溫熔體中的耐腐蝕性能，而且這三層膜結構較薄，整體厚度為0.3～0.6mm，不會影響變幅桿的傳遞效率和超聲作用。

技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種超聲變幅桿耐高溫金屬液腐蝕的高效的保護方法，方法是在碳鋼表面經過熱浸鍍鋁處理后再進行微弧氧化，從而實現在鋼制超聲變幅桿表面鍍覆一層陶瓷層，得到能在高溫下耐熔體腐蝕的超聲變幅桿，該制備方法工藝連續性好，效率高，無污染，而且通過該法得到的氧化膜陶瓷具有高結合強度，低孔隙等性質，其耐蝕性和耐磨性能都較好。本發明的具體發明內容是：（1）將超聲變幅桿工具頭按照常規工藝打磨、堿洗脫脂、水洗、酸洗除銹、水洗和助鍍處理后烘干。（2）將處理后的超聲變幅桿工具頭浸漬于700-800℃的熔融鋁液中，鋁液中硅的含量為3%-10%，熱浸鍍5-10min后提出空冷，此時在鋼件表面將覆蓋鋁鐵合金層。（3）將鋼件放入裝有堿性電解液的微弧氧化工作槽中。（4）采用微弧氧化處理方法對鋼件進行處理，在鋼件表面原位生成一層均勻的陶瓷氧化膜。（5）取出微弧氧化處理后的鋼件，用自來水沖洗，然后自然干燥，得到耐高溫熔體腐蝕的超聲變幅桿。所述步驟（3）中的堿性電解液含有10-40g/L的碳酸鈉、8-40g/L的硅酸鈉、2-40g/L的鋁酸鈉、10-40g/L的磷酸鈉和0.5-10g/L的硼酸鈉。所述步驟（4）中的微弧氧化處理的參數為，平均電流密度為3-15A/dm2,工作電壓為100-400V，微弧氧化時間為10-100min；本發明在預處理后的耐熱鋼變幅桿表面先后進行熱浸鍍鋁和微弧氧化，使得耐熱鋼表面形成了三層膜結構，整體厚度為0.3-0.6mm，每層厚度為0.1-0.2mm；其中鐵鋁合金層結構緊密，鍍鋁層厚度均勻、成分干凈，氧化膜陶瓷層是在微弧作用下由非晶態氧化膜靜態轉變形成的含納米晶粒層，且各層中的過渡區能夠起到較好的聯接作用，各層連接牢固，不會輕易脫落；在這三層膜結構作用下，耐熱鋼超聲變幅桿在高溫金屬熔體中的耐腐蝕性能得到了較大的提高，可延長超聲變幅桿使用壽命10-15倍。具體實施方式以下結合實施例對本發明做進一步的闡述。實施例1以1Cr17碳鋼為本體材料超聲變幅桿，采用本發明保護方法具體操作過程如下：（1）將鋁塊在700℃下熔解成鋁液，其中含硅量為10%；堿性電解液含有10g/L的碳酸鈉、8g/L的硅酸鈉、2g/L的鋁酸鈉、10g/L的磷酸鈉和0.5g/L的硼酸鈉；（2）將超聲變幅桿打磨后再經過堿洗脫脂、水洗、酸洗除銹、再水洗和水溶液助鍍劑處理后烘干；（3）將處理后的超聲變幅桿浸漬于已準備的熔融鋁液中，7min后提出空冷，此時在鋼件表面將覆蓋鋁層；（4）將表面覆蓋鋁層的超聲變幅桿放入裝有堿性電解液的微弧氧化工作槽中，對其進行微弧氧化處理。微弧氧化處理時平均電流密度為15A/dm2，工作電壓為250V，微弧氧化時間為30min；（5）微弧氧化處理結束后，用自來水沖洗，然后自然干燥，得到保護處理后的耐高溫熔體腐蝕的超聲變幅桿。實施例2：以30號碳鋼為本體材料超聲變幅桿，采用本發明保護方法具體操作過程如下：（1）將鋁塊在750℃下熔解成鋁液，其中含硅量為6%；堿性電解液含有40g/L的碳酸鈉、40g/L的硅酸鈉、40g/L的鋁酸鈉、40g/L的磷酸鈉和10g/L的硼酸鈉；（2）將超聲變幅桿打磨后再經過堿洗脫脂、水洗、酸洗除銹、再水洗和水溶液助鍍劑處理后烘干；（3）將處理后的超聲變幅桿浸漬于已準備的熔融鋁液中，10min后提出空冷，此時在鋼件表面將覆蓋鋁層；（4）將表面覆蓋鋁層的超聲變幅桿放入裝有堿性電解液的微弧氧化工作槽中，對其進行微弧氧化處理；微弧氧化處理時平均電流密度為10A/dm2，工作電壓為100V，微弧氧化時間為50min；（5）微弧氧化處理結束后，用自來水沖洗，然后自然干燥，得到保護處理后的耐高溫熔體腐蝕的超聲變幅桿。實施例3：以45號碳鋼為本體材料超聲變幅桿，采用本發明保護方法具體操作過程如下：（1）將鋁塊在800℃下熔解成鋁液，其中含硅量為10%；堿性電解液含有20g/L 的碳酸鈉、20g/L的硅酸鈉、25g/L的鋁酸鈉、10g/L的磷酸鈉和15g/L的硼酸鈉；（2）將超聲變幅桿打磨后再經過堿洗脫脂、水洗、酸洗除銹、再水洗和水溶液助鍍劑處理后烘干；（3）將處理后的超聲變幅桿浸漬于已準備的熔融鋁液中，10min后提出空冷，此時在鋼件表面將覆蓋鋁層；（4）將表面覆蓋鋁層的超聲變幅桿放入裝有堿性電解液的微弧氧化工作槽中，對其進行微弧氧化處理；微弧氧化處理時平均電流密度為3A/dm2，工作電壓為200V，微弧氧化時間為80min；（5）微弧氧化處理結束后，用自來水沖洗，然后自然干燥，得到保護處理后的耐高溫熔體腐蝕的超聲變幅桿。