专利名称：：钢材批量热浸镀用锌—钛—铝高耐蚀合金镀层及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种钢材批量热浸镀用锌一钛一铝高耐蚀合金镀层及其制备方法，属于钢铁材料的表面镀覆工艺
技术领域：
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背景技术：
：热浸镀锌是金属防腐蚀的主要手段之一，它具有工艺简单、生产成本低、防腐效果好、适应性强等优点，因此，被广泛应用于电力、桥梁、高速公路护栏、通讯设施、石油管道及建筑等领域。但是随着工业的发展及环境的不断恶化，对镀层的耐蚀性能提出了更高的要求，传统的纯锌镀层已不能满足人们生产和生活的需要，开发耐蚀性能更为优良的合金镀层已成为热浸镀领域研究的热点。通常人们在锌浴中添加Ni、Mg、Al、Mn、RE及Ti等微量合金元素，这些金属元素能起到有效控制锌铁反应，改善锌浴的流动性以及形成致密的氧化膜等作用，从而获得表观质量好，性能优异的合金镀层，以满足不同领域的要求。如发明专利200710031740.1,93110092.5和200510011589.6在锌浴中添加Ni制备了Zn-Ni合金镀层，研究表明，Zn-Ni镀层的耐蚀性与纯锌热浸镀镀层相比，有显著的提高。同时，Zn-Ni镀层在耐氯化物腐蚀方面尤为突出。发明专利200710035316.4,99127120.3和96120984.4将稀土金属作为微量元素添加到Zn-Al合金浴中，降低了合金液表面张力，减小了镀件的漏镀率，且镀件耐蚀性能也得到了明显提高。因为钛具有优异的耐腐蚀性能，人们尝试在锌浴中添加适量的钛以提高镀层的耐腐蚀性能。文献(华南理工大学学报，2008年第36卷第7期，8286页)中制备了Zn-Ti合金镀层，并发现镀层表面形成了ZnO和TiO2组成的氧化膜，使得Zn-Ti镀层耐腐蚀性能得到很大的提高。文献(海洋科学，2008年第32卷第11期，2023页)中制备了一系列含钛量的锌一钛合金镀层，并研究了镀层的耐海水腐蚀性能，发现钛含量0.03%0.04%时锌一钛合金镀层的耐海水腐蚀性能最佳。专利CN101186998A中提供一种适合于输电线路杆塔长效防腐的高铝合金镀层，镀层的组成为铝，43%65%;镁，0.5%8%;稀土、镍，0.5%3%；钛，0.01%0.2%;其余为锌。其实这种镀层长效防腐的主要原因是镀层中含铝较高。因为钛的熔点高，极易氧化，添加合适量的钛可以提高镀层的耐腐蚀性能，但影响锌浴的流动性。当添加量超过一定浓度时会明显降低锌浴的流动性，增加锌耗，且影响镀层的外观质量，甚至镀层表面变为彩色；而Al在锌浴中可显著提高锌浴的流动性，改善镀层的外观质量。为此，研究一种既能提高镀层耐腐蚀性能，又不影响镀层外观质量的新型镀层是批量热浸镀领域非常有意义的课题。
发明内容本发明目的在于提供一种钢铁材料批量热浸镀用锌一钛一铝高耐蚀合金镀层及其制备工艺，其目的是致力于提高钢铁材料常规热浸镀层的耐腐蚀寿命，利用钛的高耐蚀性和铝能够改善锌浴流动性的特征，提供一种工艺简单，操作方便，可用于钢材批量热浸镀的锌一钛一铝合金镀层，其工艺制备容易实现，所获得镀层耐蚀性能优良，镀层外观质量好，有利于规模化生产和广泛应用。本发明钢材批量热浸镀用锌一钛一铝高耐蚀合金镀层特征是该高耐蚀合金镀层由锌、钛、铝三种元素构成，镀层中三种元素的质量百分比组成为钛0.2%。0.7%。；铝0.1%。0.5%0；余量为锌。镀层合金元素的最佳组成配比为钛0.6%；铝0.4%；余量为锌。钢材批量热浸镀时，经过脱脂、漂洗、酸洗、漂洗、助镀、烘干的钢材浸入含有镀层元素组成的金属液中，金属液温度440°C460°C，浸镀时间23分钟，浸镀后冷却便可获得该镀层。本发明的热浸镀用锌一钛一铝高耐蚀合金镀层中，钛、铝含量不同会对镀层性能产生一定的影响。Ti质量百分含量为0.6%。时镀层的腐蚀失重最小。镀层中铝含量不宜超过0.5%。。52个周期(每个周期24小时)连续中性盐雾试验和电化学阳极极化测试结果表明，本发明热浸镀用锌一钛一招高耐蚀合金镀层的最佳组分含量为钛0.6%；铝0.4%0；余量为锌。图1为Q235试样热浸镀纯锌镀层的SEM照片。图2为Q235试样热浸镀Ζη_0.06%Ti合金镀层的SEM照片。图3为Q235试样热浸镀Ζη_0.06%Ti-O.04%Al合金镀层的SEM照片。具体实施例方式下面结合附图以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。本发明的热浸镀用锌一钛一铝高耐蚀合金镀层，含有以下按重量百分比的组分钛0.1%。0.7%0；铝0.1%。0.5%0；余量为锌。钛和铝的添加会改变镀层的组织结构，进而影响到镀层的电化学参数(自腐蚀电位，腐蚀电流密度等)。本发明的钢材批量热浸镀用锌一钛一铝高耐蚀合金镀层的制备方法，其特征在于钢材批量热浸镀时，经过脱脂、漂洗、酸洗、漂洗、助镀、烘干的钢材浸入含有镀层元素组成的金属液中，金属液温度440°C460°C，浸镀时间23分钟，浸镀后冷却便可获得该镀层。本发明的热浸镀用锌一钛一铝高耐蚀合金镀层制备工艺简单，制备工艺流程为脱脂一漂洗一酸洗一漂洗一助镀一烘干一浸镀一冷却，浸镀时锌浴的化学组分要求为钛0.2%。0.7%0；铝0.1%00.5%；余量为锌，其它杂质含量同0#锌锭的要求，浸镀时锌浴的温度为440°C460°C，浸镀时间23分钟。对比图1、图2、图3可知，锌浴中添加钛后，δ相层(1#)较纯锌浴镀层相对增厚，ζ相层(2#)却明显的减薄，并且粗大的柱状ζ相细化，变得十分的致密。但在ζ相层和纯锌层(3#)的界面处析出块状组织(4#)，根据相图分析，认为当锌浴中钛含量大于0.025%后镀层中析出Γ2相，「2相在足够的钛含量下将通过吸收液相中的钛原子和ζ相前沿析出的铁原子而迅速长大。EDS的分析结果表明该块状组织的化学组成为Fe2TiZn22,含铁量并不高，但几乎吸收了镀层中所含的钛元素。在Zn-O.06%Ti二元合金镀液中添加微量铝后，并不能进一步减薄合金镀层的厚度，但使块状析出物锌一钛合金相消失，并且致使镀层中合金相层分层不明显，镀层主要包含n层(5#)以及结构较为致密的颗粒状扩散δ相(6#)，整个镀层组织变得均勻、致密。另外，钛和铝的添加还会改善锌浴的流动性，合金浴表面光亮，镀层厚度均勻，外观质量好。实施例1浸镀锌浴成分为钛0.2%0；铝0.5%。，余量为锌。将经过前处理(脱脂、除锈、助镀)的材质为Q235的角钢300kg浸入温度440°C的锌浴中2分钟，然后角钢从锌液中提出经水浴冷却后，发现角钢表面无漏镀现象，镀层光亮，色泽均勻，镀层厚度均勻。实施例2浸镀锌浴成分为钛0.4%。;铝0.1%。，余量为锌。将经过前处理(脱脂、除锈、助镀)的材质为Q235的角钢450kg浸入温度460°C的锌浴中2分钟，然后角钢从锌液中提出经水浴冷却后，发现角钢表面无漏镀现象，镀层光亮，色泽均勻，镀层厚度均勻。实施例3浸镀锌浴成分为钛0.6%。;铝0.4%。，余量为锌。将经过前处理(脱脂、除锈、助镀)的材质为Q345的角钢200kg浸入温度450°C的锌浴中3分钟，然后角钢从锌液中提出经水浴冷却后，发现角钢表面无漏镀现象，镀层光亮，色泽均勻，镀层厚度均勻。实施例4浸镀锌浴成分为钛0.7%。;铝0.1%。，余量为锌。将经过前处理(脱脂、除锈、助镀)的材质为Q235的角钢320kg浸入温度460°C的锌浴中2分钟，然后角钢从锌液中提出经水浴冷却后，发现角钢表面无漏镀现象，镀层色泽均勻。上述实施例中镀层的化学成分检测采用ICP_AES(电感耦合等离子体发射光谱)分析，镀层的耐腐蚀性能采用中性盐雾试验和电化学阳极极化分析(测试条件三电极体系，参比电极为饱和甘贡电极、辅助电极为钼电极、工作电极为镀层试样，测试面积为IOmmXIOmm,电解质为5%的NaCl溶液，电极电位的扫描速度为0.lmv/s)。结果表明，锌一钛一铝合金镀层的成分与锌浴成分相当，合金镀层的自腐蚀电位均较纯锌镀层正移，腐蚀电流密度均较纯锌层降低，镀层的腐蚀速率均较纯锌层明显降低(见表1)。表1不同成分镀层的电化学极化参数<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求一种钢材批量热浸镀用锌—钛—铝高耐蚀合金镀层，其特征在于该高耐蚀合金镀层由锌、钛、铝三种元素构成，镀层中三种元素的质量百分比组成为钛0.2‰～0.7‰；铝0.1‰～0.5‰；余量为锌。2.根据权利要求1所述的钢材批量热浸镀用锌一钛一铝高耐蚀合金镀层，其特征在于镀层合金元素的最佳组成配比为钛0.6%；铝0.4%0；余量为锌。3.如权利要求1所述的钢材批量热浸镀用锌一钛一招高耐蚀合金镀层的制备方法，其特征在于钢材批量热浸镀时，经过脱脂、漂洗、酸洗、漂洗、助镀、烘干的钢材浸入含有镀层元素组成的金属液中，金属液温度440°C460°C，浸镀时间23分钟，浸镀后冷却便可获得该镀层。全文摘要本发明公开了一种钢材批量热浸镀用锌—钛—铝高耐蚀合金镀层及其制备工艺，属于钢铁材料的表面镀覆工艺
技术领域：
。其技术方案是该高耐蚀合金镀层由锌、钛、铝三种元素构成，镀层中元素配比组成的质量百分比为钛0.2‰～0.7‰；铝0.1‰～0.5‰；余量为锌。该镀层制备的工艺方案为钢材批量热浸镀时，经过脱脂、漂洗、酸洗、漂洗、助镀等前处理的钢材浸入含有镀层元素配比的金属液中，金属液温度440℃～460℃，浸镀时间2～3分钟，浸镀后冷却便可获得本发明的高耐蚀合金镀层。本发明的优点在于充分利用钛和铝的各自优点制备锌—钛—铝高耐蚀合金镀层，镀层耐腐蚀性能优良，热浸镀时锌浴的流动性好，镀层厚度容易控制，热浸镀工艺简单，现有的热镀锌车间及装备完全可以满足生产。文档编号C23C2/06GK101805879SQ201010146160公开日2010年8月18日申请日期2010年4月14日优先权日2010年4月14日发明者何明奕,刘丽,王胜民,苑振涛,赵晓军,黄国雄申请人:昆明理工大学