专利名称：碳钢表面热浸镀多元铝锌合金的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热浸镀工艺，具体来说，本发明涉及一种在碳钢表面热浸镀多元铝锌合金的生产工艺。
背景技术：
现行热镀铝-锌-硅合金钢板在我国广为应用，虽然其耐腐蚀等综合性能比纯热浸锌要提高近5-6倍，但对于在埋地管道、海洋等更恶劣环境下的使用，其耐腐蚀性能仍然有待提高。现有技术中涉及的热浸镀多元铝锌合金，主要包括铝、硅、稀土以及余量锌组成， 还可以包括一定比例的添加剂如添加锆、硼、钛等元素组成。添加锆、硼、钛等元素可以提高铝锌合金的耐腐蚀性能。另外，由于热镀锌层在潮湿环境下易发生腐蚀，影响产品的外观，还会降低镀锌件的使用寿命。目前使用最广泛的防腐蚀方法是低浓度铬酸盐钝化，其钝化的优点在于铬酸盐钝化膜具有耐蚀性并且平整致密，与基体金属的结合力牢固，在腐蚀的环境中对基体金属起到隔离保护的作用；而且铬酸盐钝化膜中含有可溶性六价铬化合物，能够对裸漏处的锌再次钝化，对进一步腐蚀起到了抑制作用，即通常所说的“自愈能力”。但六价铬毒性很大，严重危害人体健康及环境而被严格限制使用。目前国内外所报道的无铬钝化工艺主要有钼酸盐与稀土金属盐钝化、硅酸盐钝化、钒酸盐钝化、钛盐钝化、有机物钝化和钨酸盐钝化等，但是这些无铬转化膜的耐蚀性能与铬酸盐转化膜相比还存在一定的差距，部分复合转化膜虽然耐蚀性能接近或超过铬酸盐转化膜，但是处理工艺比较复杂，成本过高。
发明内容
为了进一步提高热镀锌碳钢的耐腐蚀性能，本发明提供了一种碳钢表面热浸镀多元铝锌合金的生产工艺。本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现一种碳钢表面热浸镀多元铝锌合金的生产工艺，包括酸洗步骤、助镀步骤、烘干步骤、热镀步骤和钝化步骤，其特征在于所述的助镀步骤采用的助剂为8-10wt%的NH4C1、 3-5wt %的&iCl2、3-5wt %的MnCl2、2-3wt %的NaF和余量的水，助镀温度为63-68°C，助镀时间为70-120秒；所述的烘干步骤中采用热风烘干，温度控制在95-105°C，时间为10-15 分钟；所述的热镀步骤中采用的热浸镀液为6-8wt%铝、1. 2-2. 5wt%的镍、0. 5-1. 2wt % 硅、0. 5-1. 5wt%镁、0. 5-0. 9wt%的锰、1. 2-1. 5wt%的钛以及余量的锌；热浸镀液温度为 425-439°C，浸镀时间为3. 5-5min ；所述的钝化步骤中采用的钝化液为0. 3-0. 5wt%的硝酸钛、1. 2-2. Owt %的过氧化氢、0. 3-0. 6衬％的磷酸、0. 8-1. 2wt %的柠檬酸，钝化处理温度为 20-25°C，钝化处理时间为1. 5-2. 5min。优选地，在所述生产工艺中，所述的酸洗步骤中采用的酸洗液为0. 3-0. 5wt%的氟化氢、1. 5-2. Owt %的氯化氢、0. 3-0. 5wt%的硝酸、0. 3-0. 6wt%的乌洛托品和余量的水；酸洗温度为15-25°C，酸洗时间为18-25min。
采用本发明的工艺能够制备耐腐蚀性优异，尤其是在潮湿环境中耐蚀性优异的热浸镀碳钢材料，并且所制备的钝化保护膜均勻、平整致密，可以有效防止隔离腐蚀环境和镀锌层，能够有效抑制腐蚀。
具体实施例为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明作具体的说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。在本发明中以常用的Q235钢以及45号钢为例，来检测经过热浸镀处理后的碳钢的耐蚀性能。本发明采用中性盐雾腐蚀试验法评价镀层耐腐蚀性能，使用YWX/Q-150型离心式盐雾腐蚀试验箱，按照GB6458-86对试样进行中性盐雾试验。腐蚀溶液为5% (重量) NaCl水溶液，pH值为6. 5 7. 0，喷箱内温度为(35 士 2) V，沉降量为2mL/ (80cm2 -h)，试样与垂直方向成25 30°放置；试样的边缘用有机胶涂覆密封以避免边界效应；试样每天连续喷他、停1 为一个周期；以镀层表面出现5%白锈所用时间来评价镀层的耐蚀性。实施例1在45号钢表面热浸镀多元铝锌合金的生产工艺，包括酸洗步骤、助镀步骤、烘干步骤、热镀步骤和钝化步骤，其中所述的酸洗步骤中采用的酸洗液为0. 3wt%的氟化氢、 1. 5wt%的氯化氢、0. 3wt%的硝酸、0. 5wt%的乌洛托品和余量的水；酸洗温度为25°C，酸洗时间为18min ；所述的助镀步骤采用的助剂为=SwtwmNH4Cldwt1^m aiCl2、3Wt%的 MnCl2、3wt^WNaF和余量的水，助镀温度为68°C，助镀时间为100秒；所述的烘干步骤中采用热风烘干，温度控制在100°C，时间为10分钟；所述的热镀步骤中采用的热浸镀液为 6wt%铝、1. 2wt%的镍、1. 2wt%硅、0. 5wt%镁、0. 9wt%的锰、1. 2wt%的钛以及余量的锌； 热浸镀液温度为435°C，浸镀时间为5min ；所述的钝化步骤中采用的钝化液为0. 3wt%的硝酸钛、1. 2wt %的过氧化氢、0. 5wt %的磷酸、0. 8wt %的柠檬酸，钝化处理温度为25 V，钝化处理时间为1. 5min。实施例2在Q235钢表面热浸镀多元铝锌合金的生产工艺，包括酸洗步骤、助镀步骤、烘干步骤、热镀步骤和钝化步骤，其中所述的酸洗步骤中采用的酸洗液为0. 3wt%的氟化氢、
1.5wt%的氯化氢、0. 3wt%的硝酸、0. 5wt%的乌洛托品和余量的水；酸洗温度为25°C，酸洗时间为18min ；所述的助镀步骤采用的助剂为=SwtwmNH4Cldwt1^m aiCl2、3Wt%的 MnCl2、3wt^WNaF和余量的水，助镀温度为68°C，助镀时间为100秒；所述的烘干步骤中采用热风烘干，温度控制在100°C，时间为10分钟；所述的热镀步骤中采用的热浸镀液为 6wt%铝、1. 2wt%的镍、1. 2wt%硅、0. 5wt%镁、0. 9wt%的锰、1. 2wt%的钛以及余量的锌； 热浸镀液温度为435°C，浸镀时间为5min ；所述的钝化步骤中采用的钝化液为0. 3wt%的硝酸钛、1. 2wt%的过氧化氢、0. 5wt%的磷酸、0. 8wt%的柠檬酸，钝化处理温度为25°C，钝化处理时间为1. 5min。实施例3在45号钢表面热浸镀多元铝锌合金的生产工艺，包括酸洗步骤、助镀步骤、烘干步骤、热镀步骤和钝化步骤，其中所述的酸洗步骤中采用的酸洗液为0. 5wt%的氟化氢、
2.Owt %的氯化氢、0. 3wt %的硝酸、0. 6wt %的乌洛托品和余量的水；酸洗温度为15°C，酸洗时间为25min ；所述的助镀步骤采用的助剂为10Wt%的NH4Cl、5Wt%的aiCl2、5Wt%的 MnCl2、2wt^WNaF和余量的水，助镀温度为63°C，助镀时间为120秒；所述的烘干步骤中采用热风烘干，温度控制在95°C，时间为15分钟；所述的热镀步骤中采用的热浸镀液为 8wt%铝、2. 5wt%的镍、0. 5wt%硅、1. 5wt%镁、0. 5wt%的锰、1. 5wt%的钛以及余量的锌； 热浸镀液温度为430°C，浸镀时间为^iin ；所述的钝化步骤中采用的钝化液为0. 5wt%的硝酸钛、2. Owt %的过氧化氢、0. 3wt %的磷酸、1. 2wt %的柠檬酸，钝化处理温度为20°C，钝化处理时间为2. 5min。实施例4在45号钢表面热浸镀多元铝锌合金的生产工艺，包括酸洗步骤、助镀步骤、烘干步骤、热镀步骤和钝化步骤，其中所述的酸洗步骤中采用的酸洗液为0. 5wt%的氟化氢、 2. Owt %的氯化氢、0. 3wt %的硝酸、0. 6wt %的乌洛托品和余量的水；酸洗温度为15°C，酸洗时间为25min ；所述的助镀步骤采用的助剂为IOwt %的NH4Cl、5wt %的ZnCl2、5wt %的 MnCl2、2wt^WNaF和余量的水，助镀温度为63°C，助镀时间为120秒；所述的烘干步骤中采用热风烘干，温度控制在95°C，时间为15分钟；所述的热镀步骤中采用的热浸镀液为 8wt%铝、2. 5wt%的镍、0. 5wt%硅、1. 5wt%镁、0. 5wt%的锰、1. 5wt%的钛以及余量的锌； 热浸镀液温度为430°C，浸镀时间为^iin ；所述的钝化步骤中采用的钝化液为0. 5wt%的硝酸钛、2. Owt %的过氧化氢、0. 3wt %的磷酸、1. 2wt %的柠檬酸，钝化处理温度为20°C，钝化处理时间为2. 5min。比较例1在45号钢表面热浸镀多元铝锌合金的生产工艺，包括酸洗步骤、助镀步骤、烘干步骤、热镀步骤和钝化步骤，其中所述的酸洗步骤中采用的酸洗液为0. 3wt%的氟化氢、 1. 5wt%的氯化氢、0. 3wt%的硝酸、0. 5wt%的乌洛托品和余量的水；酸洗温度为25°C，酸洗时间为18min ；所述的助镀步骤采用的助剂为=SwtwmNH4Cldwt1^m aiCl2、3Wt%的 MnCl2、3wt^WNaF和余量的水，助镀温度为68°C，助镀时间为100秒；所述的烘干步骤中采用热风烘干，温度控制在100°C，时间为10分钟；所述的热镀步骤中采用的热浸镀液为 6wt%铝、1. 2wt%的镍、1. 2wt%硅、0. 5wt%镁、0. 9wt%的锰、1. 2wt%的钛以及余量的锌； 热浸镀液温度为435°C，浸镀时间为5min。比较例2在Q235钢表面热浸镀多元铝锌合金的生产工艺，包括酸洗步骤、助镀步骤、烘干步骤、热镀步骤和钝化步骤，其中所述的酸洗步骤中采用的酸洗液为0. 3wt%的氟化氢、 1. 5wt%的氯化氢、0. 3wt%的硝酸、0. 5wt%的乌洛托品和余量的水；酸洗温度为25°C，酸洗时间为18min ；所述的助镀步骤采用的助剂为=SwtwmNH4Cldwt1^m aiCl2、3Wt%的 MnCl2、3wt^WNaF和余量的水，助镀温度为68°C，助镀时间为100秒；所述的烘干步骤中采用热风烘干，温度控制在100°C，时间为10分钟；所述的热镀步骤中采用的热浸镀液为 6wt%铝、1. 2wt%的镍、1. 2wt%硅、0. 5wt%镁、0. 9wt%的锰、1. 2wt%的钛以及余量的锌； 热浸镀液温度为435°C，浸镀时间为5min。比较例3在45号钢表面热浸镀多元铝锌合金的生产工艺，包括酸洗步骤、助镀步骤、烘干步骤、热镀步骤和钝化步骤，其中所述的酸洗步骤中采用的酸洗液为0. 5wt%的氟化氢、2. Owt %的氯化氢、0. 3wt %的硝酸、0. 6wt %的乌洛托品和余量的水；酸洗温度为15°C，酸洗时间为25min ；所述的助镀步骤采用的助剂为IOwt %的NH4Cl、5wt %的ZnCl2、2wt %的 NaF和余量的水，助镀温度为63°C，助镀时间为120秒；所述的烘干步骤中采用热风烘干，温度控制在95°C，时间为15分钟；所述的热镀步骤中采用的热浸镀液为8wt%铝、0. 5wt%硅以及余量的锌；热浸镀液温度为430°C，浸镀时间为-in ；所述的钝化步骤中采用的钝化液为0. 5wt%的硝酸钛、2. 的过氧化氢、0. 3衬％的磷酸、1. 2衬％的柠檬酸，钝化处理温度为20°C，钝化处理时间为2. 5min。比较例4在45号钢表面热浸镀多元铝锌合金的生产工艺，包括酸洗步骤、助镀步骤、烘干步骤、热镀步骤和钝化步骤，其中所述的酸洗步骤中采用的酸洗液为0. 5wt%的氟化氢、 2. Owt %的氯化氢、0. 3wt %的硝酸、0. 6wt %的乌洛托品和余量的水；酸洗温度为15°C，酸洗时间为25min ；所述的助镀步骤采用的助剂为IOwt %的NH4Cl、5wt %的ZnCl2、2wt %的 NaF和余量的水，助镀温度为63°C，助镀时间为120秒；所述的烘干步骤中采用热风烘干，温度控制在95°C，时间为15分钟；所述的热镀步骤中采用的热浸镀液为8wt%铝、0. 5wt%硅以及余量的锌；热浸镀液温度为430°C，浸镀时间为-in ；所述的钝化步骤中采用的钝化液为0. 5wt%的硝酸钛、2. 的过氧化氢、0. 3衬％的磷酸、1. 2衬％的柠檬酸，钝化处理温度为20°C，钝化处理时间为2. 5min。对实施例1-4以及比较例1-4所得到的热浸镀碳钢进行上述中性盐雾实验，镀层表面出现5%白锈的时间分别为155小时、152小时、168小时、163小时、32小时、25小时、 82小时和87小时。由上述实验可以证明经过本发明的热浸镀工艺处理的碳钢具有优异的耐蚀性能，并且通过现场实地模拟测试也表明所得到的热浸镀碳钢在潮湿等恶劣环境下具有优异的耐蚀性能和耐久性能。以上所述，仅为本发明的优选实施例，不能解释为以此限定本发明的范围，凡在本发明的权利要求书要求保护的范围内所做出的等同的变形和改变的实施方式均在本发明所要求保护的范围内。
权利要求
1.一种碳钢表面热浸镀多元铝锌合金的生产工艺，包括酸洗步骤、助镀步骤、烘干步骤、热镀步骤和钝化步骤，其特征在于所述的助镀步骤采用的助剂为8-10wt%的NH4C1、 3-5wt %的&iCl2、3-5wt %的MnCl2、2-3wt %的NaF和余量的水，助镀温度为63-68°C，助镀时间为70-120秒；所述的烘干步骤中采用热风烘干，温度控制在95-105°C，时间为10-15 分钟；所述的热镀步骤中采用的热浸镀液为6-8wt%铝、1. 2-2. 5wt%的镍、0. 5-1. 2wt % 硅、0. 5-1. 5wt%镁、0. 5-0. 9wt%的锰、1. 2-1. 5wt%的钛以及余量的锌；热浸镀液温度为 425-439°C，浸镀时间为3. 5-5min ；所述的钝化步骤中采用的钝化液为0. 3-0. 5wt%的硝酸钛、1. 2-2. Owt %的过氧化氢、0. 3-0. 6衬％的磷酸、0. 8-1. 2wt %的柠檬酸，钝化处理温度为 20-25°C，钝化处理时间为1. 5-2. 5min。
2.根据权利要求1的碳钢表面热浸镀多元铝锌合金的生产工艺，其特征在于所述的酸洗步骤中采用的酸洗液为0. 3-0. 5wt%的氟化氢、1. 5-2. Owt%的氯化氢、0. 3-0. 5wt%的硝酸、0. 3-0. 6wt%的乌洛托品和余量的水；酸洗温度为15-25°C，酸洗时间为18-25min。
全文摘要
本发明涉及一种碳钢表面热浸镀多元铝锌合金的生产工艺，包括酸洗、助镀、烘干、热镀和钝化步骤，热浸镀液为6-8wt％铝、1.2-2.5wt％的镍、0.5-1.2wt％硅、0.5-1.5wt％镁、0.5-0.9wt％的锰、1.2-1.5wt％的钛以及余量的锌；钝化液为0.3-0.5wt％的硝酸钛、1.2-2.0wt％的过氧化氢、0.3-0.6wt％的磷酸、0.8-1.2wt％的柠檬酸。采用本发明的工艺能够制备耐腐蚀性优异，尤其是在潮湿环境中耐蚀性优异的热浸镀碳钢材料，并且所制备的钝化保护膜均匀、平整致密，可以有效防止隔离腐蚀环境和镀锌层，能够有效抑制腐蚀。
文档编号C23C2/06GK102560307SQ20121001185
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者周然华 申请人:周然华