【
技术领域：
】本发明属于钢铁表面化学热处理
技术领域：
，具体涉及一种提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂。
背景技术：
：室外钢结构及紧固件、高速公路护栏、桥梁，水暖器具、建筑五金、汽车、工程机械等钢铁零部件，粉末冶金制品以及化工、海洋、冶金、发电等工程中使用的钢铁零部件，常常需要耐腐蚀防护层。锌是钢铁件表面防护中最常使用的化学元素：热浸镀锌层，厚度一般在15-130μm，构件平面与边角镀层厚度有明显差别，均匀性差，不易控制；电镀锌层，厚度一般在5-25μm，平面镀层均匀性好，但构件内部空腔的镀层薄，且有时无镀层；热喷涂锌层，厚度一般为84-300μm，也可厚达3mm，厚度均匀性差，致密性低；粉末镀锌层，厚度只取决于镀锌剂、加热温度与保温时间等工艺参数，与构件的形状和位置基本无关，当处理带有螺纹、凹槽和内孔等复杂形状的钢铁件时，镀锌层的厚度几乎相同，一般厚度可以在10-100μm之间选择，通过调整保温时间准确控制在某一厚度值附近。粉末镀锌，是将粉末镀锌剂与钢铁件共置于密封容器中，加热到400℃左右，使活性锌原子由钢铁件的表面向内部渗透，在其表层形成均匀的锌铁合金层的工艺方法。相对于其他方法，粉末镀锌的锌消耗量低、节省原材料；生产过程无污染，劳动条件好；生产设备简单，使用和维修成本低。粉末镀锌在钢铁件表面形成的锌铁合金层具有耐腐蚀性强、硬度高、耐磨损、抗划伤、涂覆性能好等优点。腐蚀、锈蚀是钢铁材料的天敌。据估算，世界钢产量约有十分之一损耗于腐蚀、锈蚀。实践证明，在海洋大气、恶劣的工业大气等多种环境下，镀锌层的耐蚀性优于热镀锌、电镀锌和不锈钢。镀锌层表面维氏硬度可以达到250-400，而热镀锌、电镀锌钢铁件表面为纯锌，镀层维氏硬度仅为70左右，因此镀锌与热镀锌和电镀锌相比，钢铁件的表面耐磨性和抗擦伤性能好得多。在一般情况下，镀锌生产的前处理只采用抛丸机除锈清油，且用布袋除尘。粉末镀锌技术为锌的固体渗，没有锌蒸气产生，工件与粉末镀锌剂又在密闭的器具中进行渗透和分离，对周围环境没有污染。据测算，热镀锌钢铁件吨产品的锌消耗量为100公斤左右，而粉末镀锌仅为30公斤左右，只占热镀锌的30%。另外，也没有锌锅腐蚀这一热镀锌的老大难问题。镀锌产品的镀锌层均匀，且与油漆的结合力为一级，涂漆后能实现复合防护，其耐腐蚀性均优于热镀锌、电镀锌和单一镀锌层。经镀锌处理的钢材制件不影响材料的力学性能。镀锌处理的温度比热镀锌低100-280℃，此温度下吸入钢基体的氢原子已扩散逸出。因此在应用中没有氢脆的危害，也能避免弹簧等一些高强度件因处理温度高造成力学性能下降的弊端。所以，粉末镀锌有广阔的应用前景。但是，现有的粉末镀锌剂及其应用工艺需要的镀锌时间长；锌铁合金层的耐腐蚀性能还可以进一步提高；钢铁件表面粘结有镀锌剂，需要清理；用过的粉末镀锌剂结块，不便于回收再利用。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂，以解决现有镀锌剂活性低、镀速慢，锌利用率低等问题。本发明的镀锌剂活性高，镀速快，锌利用率高，镀层厚度可观、均匀，与钢铁制件结合强度高，硬度高，耐磨、耐蚀性能强，外观优异。为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂，以重量份为单位，包括以下原料：锌粉70-105份、麦饭石粉2-4份、氮化铝粉3-5份、氧化镁粉2-4份、氧化钴粉1-2.5份、氧化铅粉0.5-1.6份、不锈钢粉1-1.5份、氮化硼粉0.3-0.6份、二氧化硅粉0.8-1.2份、强化剂0.2-0.4份、走位剂0.1-0.2份、络合剂0.1-0.2份、分散剂0.1-0.3份、调节剂0.2-0.4份、活化剂0.6-1份、催渗剂0.5-0.8份、稳定剂0.2-0.4份；所述不锈钢粉含不锈钢95.5%以上，颗粒直径0.1-6μm；所述氮化硼粉颗粒的直径0.1-5μm；所述二氧化硅粉颗粒的直径1-5μm；所述强化剂为701粉强化剂；所述走位剂为草酸钾；所述络合剂为酒石酸钾钠；所述分散剂以重量为单位，包括以下原料：bi2o320-30份、氨丙基三乙氧基硅烷12-18份、碳化铝20-24份、nb2o510-16份、硫酸镁18-25份；所述调节剂为丙烯酸酯类调节剂；所述活化剂为氯化铵；所述催渗剂为醋酸镱；所述稳定剂为改性膨润土稳定剂；所述提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂的制备方法，包括以下步骤：s1：按重量份分别称取锌粉70-105份、麦饭石粉2-4份、氮化铝粉3-5份、氧化镁粉2-4份、氧化钴粉1-2.5份、氧化铅粉0.5-1.6份、不锈钢粉1-1.5份、氮化硼粉0.3-0.6份、二氧化硅粉0.8-1.2份、强化剂0.2-0.4份、走位剂0.1-0.2份、络合剂0.1-0.2份、分散剂0.1-0.3份、调节剂0.2-0.4份、活化剂0.6-1份、催渗剂0.5-0.8份、稳定剂0.2-0.4份；s2：将步骤s1的锌粉与麦饭石粉、氮化铝粉、氧化镁粉、氧化钴粉、氧化铅粉、不锈钢粉、氮化硼粉、二氧化硅粉、分散剂、调节剂、活化剂混合均匀，利用机械球磨机，在温度为70-80℃下球磨20-30min，制得混合物a；s3：向步骤s2制得的混合物a中添加强化剂、走位剂、络合剂、催渗剂，在温度为60-65℃下再球磨15-20min，制得混合物b；s4：向步骤s3制得的混合物b中添加稳定剂并混合均匀，接着在温度为95-110℃，氮气保护下烘1.8-2.5h，制得提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂。进一步地，所述锌粉的粒度为400-500目，锌含量≥99%。进一步地，所述麦饭石粉含麦饭石98%以上，颗粒直径2-10μm。进一步地，所述氮化铝粉含氮化铝98%以上，颗粒直径0.4-10μm。进一步地，所述氧化镁粉含氧化镁98%以上，颗粒直径20-40nm。进一步地，所述氧化钴粉含氧化钴96%以上，颗粒直径0.1-8μm。进一步地，所述氧化铅粉含氧化铅95.5%以上，颗粒直径0.2-6μm。本发明具有以下有益效果：（1）本发明的镀锌剂活性高，镀锌速度快，重复使用性能优异，锌利用率高，镀锌层厚度可观、均匀，与制件结合强度高，硬度高，耐磨、耐蚀性能强，外观优异无花斑等，生产成本底，具有一定的经济效益，且其制备方法和使用方法简单，方便实施；（2）本发明镀锌时不结块、便于再利用，不与制件粘结，易于制件的清理；（3）与专利文献（公开号：cn103952661b）的粉末镀锌温度相比，本发明的镀锌温度更低，有利于节约能源。【具体实施方式】为便于更好地理解本发明，通过以下实施例加以说明，这些实施例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。在实施例中，所述提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂，以重量份为单位，包括以下原料：锌粉70-105份、麦饭石粉2-4份、氮化铝粉3-5份、氧化镁粉2-4份、氧化钴粉1-2.5份、氧化铅粉0.5-1.6份、不锈钢粉1-1.5份、氮化硼粉0.3-0.6份、二氧化硅粉0.8-1.2份、强化剂0.2-0.4份、走位剂0.1-0.2份、络合剂0.1-0.2份、分散剂0.1-0.3份、调节剂0.2-0.4份、活化剂0.6-1份、催渗剂0.5-0.8份、稳定剂0.2-0.4份。所述锌粉的粒度为400-500目，锌含量≥99%。所述麦饭石粉含麦饭石98%以上，颗粒直径2-10μm。所述氮化铝粉含氮化铝98%以上，颗粒直径0.4-10μm。所述氧化镁粉含氧化镁98%以上，颗粒直径20-40nm。所述氧化钴粉含氧化钴96%以上，颗粒直径0.1-8μm。所述氧化铅粉含氧化铅95.5%以上，颗粒直径0.2-6μm。所述不锈钢粉含不锈钢95.5%以上，颗粒直径0.1-6μm。所述氮化硼粉颗粒的直径0.1-5μm。所述二氧化硅粉颗粒的直径1-5μm。所述强化剂为701粉强化剂。所述走位剂为草酸钾。所述络合剂为酒石酸钾钠。所述分散剂以重量为单位，包括以下原料：bi2o320-30份、氨丙基三乙氧基硅烷12-18份、碳化铝20-24份、nb2o510-16份、硫酸镁18-25份。所述调节剂为丙烯酸酯类调节剂。所述活化剂为氯化铵。所述催渗剂为醋酸镱。所述稳定剂为改性膨润土稳定剂。所述提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂的制备方法，包括以下步骤：s1：按重量份分别称取锌粉70-105份、麦饭石粉2-4份、氮化铝粉3-5份、氧化镁粉2-4份、氧化钴粉1-2.5份、氧化铅粉0.5-1.6份、不锈钢粉1-1.5份、氮化硼粉0.3-0.6份、二氧化硅粉0.8-1.2份、强化剂0.2-0.4份、走位剂0.1-0.2份、络合剂0.1-0.2份、分散剂0.1-0.3份、调节剂0.2-0.4份、活化剂0.6-1份、催渗剂0.5-0.8份、稳定剂0.2-0.4份；s2：将步骤s1的锌粉与麦饭石粉、氮化铝粉、氧化镁粉、氧化钴粉、氧化铅粉、不锈钢粉、氮化硼粉、二氧化硅粉、分散剂、调节剂、活化剂混合均匀，利用机械球磨机，在温度为70-80℃下球磨20-30min，制得混合物a；s3：向步骤s2制得的混合物a中添加强化剂、走位剂、络合剂、催渗剂，在温度为60-65℃下再球磨15-20min，制得混合物b；s4：向步骤s3制得的混合物b中添加稳定剂并混合均匀，接着在温度为95-110℃，氮气保护下烘1.8-2.5h，制得提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂。所述提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂的使用方法，包括以下步骤：（1）将所述提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂与欲镀锌的钢铁制件装入滚筒式加热炉的陶瓷内衬筒里，加盖密封；（2）将步骤（1）滚筒式加热炉转动，升温至330-340℃；（3）控制温度为330-340℃，增加微波，微波的功率为220-250w，将滚筒式加热炉转速从2r/min升至60r/min，再降速至2r/min，如此循环升降；（4）钢铁制件镀锌20-25min后，缓慢冷却至室温，停炉取出钢铁制件。下面通过更具体的实施例加以说明。实施例1一种提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂，以重量份为单位，包括以下原料：锌粉90份、麦饭石粉3份、氮化铝粉4份、氧化镁粉3份、氧化钴粉1.6份、氧化铅粉1份、不锈钢粉1.2份、氮化硼粉0.5份、二氧化硅粉1份、强化剂0.3份、走位剂0.15份、络合剂0.15份、分散剂0.2份、调节剂0.3份、活化剂0.8份、催渗剂0.7份、稳定剂0.3份。所述锌粉的粒度为400-500目，锌含量≥99%。所述麦饭石粉含麦饭石98%以上，颗粒直径2-10μm。所述氮化铝粉含氮化铝98%以上，颗粒直径0.4-10μm。所述氧化镁粉含氧化镁98%以上，颗粒直径20-40nm。所述氧化钴粉含氧化钴96%以上，颗粒直径0.1-8μm。所述氧化铅粉含氧化铅95.5%以上，颗粒直径0.2-6μm。所述不锈钢粉含不锈钢95.5%以上，颗粒直径0.1-6μm。所述氮化硼粉颗粒的直径0.1-5μm。所述二氧化硅粉颗粒的直径1-5μm。所述强化剂为701粉强化剂。所述走位剂为草酸钾。所述络合剂为酒石酸钾钠。所述分散剂以重量为单位，包括以下原料：bi2o326份、氨丙基三乙氧基硅烷15份、碳化铝22份、nb2o513份、硫酸镁22份。所述调节剂为丙烯酸酯类调节剂。所述活化剂为氯化铵。所述催渗剂为醋酸镱。所述稳定剂为改性膨润土稳定剂。所述提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂的制备方法，包括以下步骤：s1：按重量份分别称取锌粉90份、麦饭石粉3份、氮化铝粉4份、氧化镁粉3份、氧化钴粉1.6份、氧化铅粉1份、不锈钢粉1.2份、氮化硼粉0.5份、二氧化硅粉1份、强化剂0.3份、走位剂0.15份、络合剂0.15份、分散剂0.2份、调节剂0.3份、活化剂0.8份、催渗剂0.7份、稳定剂0.3份；s2：将步骤s1的锌粉与麦饭石粉、氮化铝粉、氧化镁粉、氧化钴粉、氧化铅粉、不锈钢粉、氮化硼粉、二氧化硅粉、分散剂、调节剂、活化剂混合均匀，利用机械球磨机，在温度为75℃下球磨25min，制得混合物a；s3：向步骤s2制得的混合物a中添加强化剂、走位剂、络合剂、催渗剂，在温度为63℃下再球磨18min，制得混合物b；s4：向步骤s3制得的混合物b中添加稳定剂并混合均匀，接着在温度为102℃，氮气保护下烘2.2h，制得提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂。所述提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂的使用方法，包括以下步骤：（1）将所述提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂与欲镀锌的钢铁制件装入滚筒式加热炉的陶瓷内衬筒里，加盖密封；（2）将步骤（1）滚筒式加热炉转动，升温至335℃；（3）控制温度为335℃，增加微波，微波的功率为240w，将滚筒式加热炉转速从2r/min升至60r/min，再降速至2r/min，如此循环升降；（4）钢铁制件镀锌22min后，缓慢冷却至室温，停炉取出钢铁制件。实施例2一种提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂，以重量份为单位，包括以下原料：锌粉72份、麦饭石粉2.2份、氮化铝粉3份、氧化镁粉2份、氧化钴粉1份、氧化铅粉0.5份、不锈钢粉1份、氮化硼粉0.3份、二氧化硅粉0.8份、强化剂0.2份、走位剂0.1份、络合剂0.1份、分散剂0.1份、调节剂0.2份、活化剂0.6份、催渗剂0.5份、稳定剂0.2份。所述锌粉的粒度为400-500目，锌含量≥99%。所述麦饭石粉含麦饭石98%以上，颗粒直径2-10μm。所述氮化铝粉含氮化铝98%以上，颗粒直径0.4-10μm。所述氧化镁粉含氧化镁98%以上，颗粒直径20-40nm。所述氧化钴粉含氧化钴96%以上，颗粒直径0.1-8μm。所述氧化铅粉含氧化铅95.5%以上，颗粒直径0.2-6μm。所述不锈钢粉含不锈钢95.5%以上，颗粒直径0.1-6μm。所述氮化硼粉颗粒的直径0.1-5μm。所述二氧化硅粉颗粒的直径1-5μm。所述强化剂为701粉强化剂。所述走位剂为草酸钾。所述络合剂为酒石酸钾钠。所述分散剂以重量为单位，包括以下原料：bi2o320份、氨丙基三乙氧基硅烷12份、碳化铝20份、nb2o510份、硫酸镁18份。所述调节剂为丙烯酸酯类调节剂。所述活化剂为氯化铵。所述催渗剂为醋酸镱。所述稳定剂为改性膨润土稳定剂。所述提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂的制备方法，包括以下步骤：s1：按重量份分别称取锌粉72份、麦饭石粉2.2份、氮化铝粉3份、氧化镁粉2份、氧化钴粉1份、氧化铅粉0.5份、不锈钢粉1份、氮化硼粉0.3份、二氧化硅粉0.8份、强化剂0.2份、走位剂0.1份、络合剂0.1份、分散剂0.1份、调节剂0.2份、活化剂0.6份、催渗剂0.5份、稳定剂0.2份；s2：将步骤s1的锌粉与麦饭石粉、氮化铝粉、氧化镁粉、氧化钴粉、氧化铅粉、不锈钢粉、氮化硼粉、二氧化硅粉、分散剂、调节剂、活化剂混合均匀，利用机械球磨机，在温度为70℃下球磨30min，制得混合物a；s3：向步骤s2制得的混合物a中添加强化剂、走位剂、络合剂、催渗剂，在温度为60℃下再球磨20min，制得混合物b；s4：向步骤s3制得的混合物b中添加稳定剂并混合均匀，接着在温度为95℃，氮气保护下烘2.5h，制得提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂。所述提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂的使用方法，包括以下步骤：（1）将所述提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂与欲镀锌的钢铁制件装入滚筒式加热炉的陶瓷内衬筒里，加盖密封；（2）将步骤（1）滚筒式加热炉转动，升温至330℃；（3）控制温度为330℃，增加微波，微波的功率为220w，将滚筒式加热炉转速从2r/min升至60r/min，再降速至2r/min，如此循环升降；（4）钢铁制件镀锌25min后，缓慢冷却至室温，停炉取出钢铁制件。实施例3一种提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂，以重量份为单位，包括以下原料：锌粉102份、麦饭石粉4份、氮化铝粉5份、氧化镁粉4份、氧化钴粉2.5份、氧化铅粉1.6份、不锈钢粉1.5份、氮化硼粉0.6份、二氧化硅粉1.2份、强化剂0.4份、走位剂0.2份、络合剂0.2份、分散剂0.3份、调节剂0.4份、活化剂1份、催渗剂0.8份、稳定剂0.4份。所述锌粉的粒度为400-500目，锌含量≥99%。所述麦饭石粉含麦饭石98%以上，颗粒直径2-10μm。所述氮化铝粉含氮化铝98%以上，颗粒直径0.4-10μm。所述氧化镁粉含氧化镁98%以上，颗粒直径20-40nm。所述氧化钴粉含氧化钴96%以上，颗粒直径0.1-8μm。所述氧化铅粉含氧化铅95.5%以上，颗粒直径0.2-6μm。所述不锈钢粉含不锈钢95.5%以上，颗粒直径0.1-6μm。所述氮化硼粉颗粒的直径0.1-5μm。所述二氧化硅粉颗粒的直径1-5μm。所述强化剂为701粉强化剂。所述走位剂为草酸钾。所述络合剂为酒石酸钾钠。所述分散剂以重量为单位，包括以下原料：bi2o330份、氨丙基三乙氧基硅烷18份、碳化铝24份、nb2o516份、硫酸镁25份。所述调节剂为丙烯酸酯类调节剂。所述活化剂为氯化铵。所述催渗剂为醋酸镱。所述稳定剂为改性膨润土稳定剂。所述提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂的制备方法，包括以下步骤：s1：按重量份分别称取锌粉102份、麦饭石粉4份、氮化铝粉5份、氧化镁粉4份、氧化钴粉2.5份、氧化铅粉1.6份、不锈钢粉1.5份、氮化硼粉0.6份、二氧化硅粉1.2份、强化剂0.4份、走位剂0.2份、络合剂0.2份、分散剂0.3份、调节剂0.4份、活化剂1份、催渗剂0.8份、稳定剂0.4份；s2：将步骤s1的锌粉与麦饭石粉、氮化铝粉、氧化镁粉、氧化钴粉、氧化铅粉、不锈钢粉、氮化硼粉、二氧化硅粉、分散剂、调节剂、活化剂混合均匀，利用机械球磨机，在温度为80℃下球磨20min，制得混合物a；s3：向步骤s2制得的混合物a中添加强化剂、走位剂、络合剂、催渗剂，在温度为65℃下再球磨15min，制得混合物b；s4：向步骤s3制得的混合物b中添加稳定剂并混合均匀，接着在温度为110℃，氮气保护下烘1.8h，制得提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂。所述提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂的使用方法，包括以下步骤：（1）将所述提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂与欲镀锌的钢铁制件装入滚筒式加热炉的陶瓷内衬筒里，加盖密封；（2）将步骤（1）滚筒式加热炉转动，升温至340℃；（3）控制温度为340℃，增加微波，微波的功率为250w，将滚筒式加热炉转速从2r/min升至60r/min，再降速至2r/min，如此循环升降；（4）钢铁制件镀锌20min后，缓慢冷却至室温，停炉取出钢铁制件。采用实施例1-3的提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂和使用方法，检测钢铁制件镀锌结果，同时对比专利文献（公开号：cn103952661b）的镀锌剂镀锌（使用方法分别与实施例1-3的使用方法相同，标记为对比例1-3）结果，结果如下表所示。制件表面渗锌层厚度（μm）渗锌层硬度（hv）实施例1致密均匀、外观优异233.41575.21实施例2致密均匀、外观优异229.87570.36实施例3致密均匀、外观优异236.12578.11对比例1致密均匀、外观优异179.31487.25对比例2致密均匀、外观优异164.52482.36对比例3致密均匀、外观优异183.46496.15由上表可见，与对比文献的镀锌剂相比，本发明的提高锌利用率的钢铁表面热处理用镀锌剂镀锌钢铁制件后锌层厚度更大，硬度更高，说明本发明的镀锌剂各个制备原料组分之间产生了协同作用，使得制得的镀锌剂活性更大，镀锌速度更快，锌利用率更高。以上内容不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。当前第1页12