专利名称：一种热浸镀Zn-Al-Ni合金、制备工艺以及热浸镀方法
技术领域：
本发明涉及钢铁材料防腐蚀技术领域，通过新型锌基合金配方的研制，在热镀锌行业解决圣德林钢镀层表面灰暗、粗糙和镀层超厚问题。
背景技术：
为了改善钢铁热镀锌件的镀层厚度、表面光泽度以及机械强度等，人们通常会加入一种或多种合金元素到锌浴中。热浸镀锌时，在锌浴中加入少量铝可明显提高镀层的光亮性、减少锌液表面锌的氧化，获得表面平整光亮的镀层，因此微量铝添加技术得到了广泛的应用。钢中硅元素的存在使得钢材在热镀锌过程中出现圣德林效应，因此会导致镀件出现灰暗、超厚、粘附性差等，使产品质量明显下降，同时还增加了锌耗。Ni元素添加技术已经成为近年来国内认同的解决镀层超厚的一种新工艺技术，加入Ni元素可以明显抑制铁锌
反应，使镀层中的脆性相减薄，得出结合强度良好的镀层。对于常见的圣德林钢，如果单独添加铝元素，固然能增加镀层的表面光泽度，但不能抑制圣德林钢的超厚现象，从而不能获得厚度适宜、结合强度好的镀层。而若单独添加镍元素，锌浴表面会产生较多的锌渣而使镀层表面产生较多颗粒，从而使得镀层外观质量变差。随着科技的进步及环境的恶化，人们对热镀锌表面质量的要求逐渐提高，不仅要求热浸镀锌层厚度适宜，而且需具有优良的耐蚀性能，还需要光亮平滑的外观。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，通过同时添加Al和Ni元素比单独添加Ni元素和Al元素时镀层表面状况有了很大的改善。主要表现为可以减少锌渣的产生，会明显提高镀层表面的光洁度，并能抑制镀层超厚现象，耐磨性增强，摩擦系数较小，并且提高了镀层的耐腐蚀性能，使得单独添加Al元素和Ni元素的优点得到了综合体现。本发明实施例是这样实现的，一种热浸镀Zn-Al-Ni合金，其特征在于，该热浸镀Zn-Al-Ni合金成分配比按重量百分比为Zn :99. 88 99. 92% Al :0. 04 O. 06 % Ni :
O.04 O. 06%。本发明实施例的另一目的在于提供一种热浸镀Zn-Al-Ni合金的制备工艺，其步骤为先将锌熔化并加热到550 600°C，然后加入Al箔并用陶瓷棒搅拌使其完全均匀溶解，然后再加入Ni箔并搅拌，待其完全溶解后保温两个小时，使其扩散均匀。本发明实施例的另一目的在于提供一种利用上述制备工艺制备的Zn-Al-Ni合金进行热浸镀的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤采用Q235钢，切割成尺寸为30mmX30mmX3mm的试样，经打磨、去除表面氧化皮
后，获得表面平整、光滑的试样；先将锌熔化并加热到550 600°C，然后加入Al箔并用陶瓷棒搅拌使其完全均匀溶解，然后再加入Ni箔并搅拌，待其完全溶解后保温两个小时，使其扩散均匀；在试样热浸镀前，配置所需浓度的合金镀浴成分，配制的锌合金镀浴为Zn-o. 05%Al-xNi (x = 0. 02，0. 05，0. 09，0. 12wt% )；进行热浸镀锌。进一步，具体工艺流程为先用铁丝在钻孔处将磨制好的试样固定，以便进行吊挂；然后将试样放入质量分数为15%的热氢氧化钠溶液中进行脱脂处理，其中氢氧化钠溶液的温度为70 80°C，五分钟后取出放入纯水中清洗；再将清洗后的试样放入质量分数为15%的盐酸中进行去锈处理，该盐酸的温度为室温，两分钟后取出放入纯水中清洗；然后将清洗后的试样放入120g / L氯化锌和120g / L氯化铵混合溶液中进行熔剂助镀，其中助镀温度为60°C 70°C，五分钟后取出放入干燥箱进行烘干处理，干燥箱温度为120°C，干燥时间为5 7分钟；试样烘干后将试样取出进行热浸镀锌，浸镀温度为450°C 460°C，浸镀时间为Imin,试样浸镀后放入纯水中冷却。本发明利用金相显微镜、盐雾实验箱、显微硬度计、摩擦试验机等手段测定不同成分配比的Zn-Al-Ni合金镀层的显微组织、厚度、耐腐蚀性、硬度和耐磨性等，通过综合评 定，得出热浸镀Ζη-0. 05%Α1-0. 05% Ni合金镀层的性能最佳，具体表现为表面光滑、镀层组织均匀、镀层厚度适宜、耐腐蚀性最好、硬度最大、摩擦系数最小。适合工业化生产。
图I为Ni含量对Zn-O. 05% Al-xNi (x = O. 02 O. 12% )镀层表面形貌的影响(a)0. 02% Ni, (b)0. 05% Ni, (c)0. 09% Ni, (d)0. 12% Ni0图2为Ni含量对Ζη-0. 05% Al-xNi (χ = O. 02 O. 12% )镀层厚度的影响。图3 为 Zn-O. 05% Al-xNi (x = O. 02 O. 12% )镀层横截面显微组织(a)0.02% Ni, (b)0. 05% Ni，(c)0. 09% Ni, (d)0. 12% Ni0图4为Ζη-0. 05% Al-xNi (χ = O. 02 O. 12% )镀层表面摩擦系数-时问的关系曲线(a)0. 02% Ni, (b)0. 05% Ni, (c)0. 09% Ni, (d)0. 12% Ni0图5为Ni含量对Ζη-0. 05% Al-xNi (χ = O. 02 O. 12% )镀层表面摩擦系数的影响。图6为Zn-O. 05% Al-xNi (χ = O. 02 O. 12% )镀层的表面硬度曲线。图7为Ni含量对Zn-O. 05% Al-xNi (χ = O. 02 O. 12% )镀层耐腐蚀性能的影响。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图I到7及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例提供了一种热浸镀Zn-Al-Ni合金，成分配比按重量百分比为Zn 99. 88 99. 92% Al :0. 04 O. 06% Ni :0. 04 O. 06%。本发明实施例还提供了一种热浸镀Zn-Al-Ni合金的制备工艺，其步骤为先将锌熔化并加热到550 600°C，然后加入Al箔并用陶瓷棒搅拌使其完全均匀溶解，然后再加入Ni箔并搅拌，待其完全溶解后保温两个小时，使其扩散均匀。本发明实施例的另一目的在于提供一种利用上述制备工艺制备的Zn-Al-Ni合金进行热浸镀的方法，具体步骤如下I)采用Q235钢，切割成尺寸为30mmX 30mmX 3mm的试样，经打磨、去除表面氧化皮后，获得表面平整、光滑的试样。2)先将锌熔化并加热到550 600°C，然后加入Al箔并用陶瓷棒搅拌使其完全均匀溶解，然后再加入Ni箔并搅拌，待其完全溶解后保温两个小时，使其扩散均匀。3)在试样热浸镀前，按照上述方法配置所需浓度的合金镀浴成分。本实验配制的锌合金镀浴为 Zn-O. 05% Al-xNi (χ = O. 02，O. 05，O. 09，O. 12wt% )。4)热浸镀锌工艺流程为先用铁丝在钻孔处将磨制好的试样固定，以便进行吊挂；然后将试样放入质量分数为15%的热氢氧化钠溶液中进行脱脂处理，其中氢氧化钠溶液的温度为70 80°C，五分钟后取出放入纯水中清洗；再将清洗后的试样放入质量分数为15%的盐酸中进行去锈处理，该盐酸的温度为室温，两分钟后取出放入纯水中清洗；然后将 清洗后的试样放入120g/L氯化锌和120g / L氯化铵混合溶液中进行熔剂助镀，其中助镀温度为60°C 70°C，五分钟后取出放入干燥箱进行烘干处理，干燥箱温度为120°C，干燥时间为5 7分钟；试样烘干后将试样取出进行热浸镀锌，浸镀温度为450°C 460°C，浸镀时间为Imin,试样浸镀后放入纯水中冷却。通过以下表中数据，可以看出本发明实施例的积极效果和优点所在。表I不同合金成分镀层的厚度值
权利要求
1.一种热浸镀Zn-Al-Ni合金，其特征在于，该热浸镀Zn-Al-Ni合金成分配比按重量百分比为Zn 99. 88 99. 92% Al 0. 04 O. 06% Ni 0. 04 O. 06%。
2.一种热浸镀Zn-Al-Ni合金的制备工艺，其步骤为先将锌熔化并加热到550 600°C，然后加入Al箔并用陶瓷棒搅拌使其完全均匀溶解，然后再加入Ni箔并搅拌，待其完全溶解后保温两个小时，使其扩散均匀。
3.一种利用权利要求2所述制备工艺制备的Zn-Al-Ni合金进行热浸镀的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 采用Q235钢，切割成尺寸为30mmX30mmX3mm的试样，经钻孔、打磨、去除表面氧化皮后，获得表面平整、光滑的试样； 先将锌熔化并加热到550 600°C，然后加入Al箔并用陶瓷棒搅拌使其完全均匀溶解，然后再加入Ni箔并搅拌，待其完全溶解后保温两个小时，使其扩散均匀； 在试样热浸镀前，配置所需浓度的合金镀浴成分，配制的锌合金镀浴为Zn-O. 05%Al-xNi (x = O. 02，O. 05，O. 09，O. 12wt% ) 进行热浸镀锌。
4.如权利要求3所述制备工艺制备的Zn-Al-Ni合金进行热浸镀的方法，其特征在于，该方法具体工艺流程为先用铁丝在钻孔处将磨制好的试样固定，以便进行吊挂；然后将试样放入质量分数为15%的热氢氧化钠溶液中进行脱脂处理，其中氢氧化钠溶液的温度为70 80°C，五分钟后取出放入纯水中清洗；再将清洗后的试样放入质量分数为15%的盐酸中进行去锈处理，该盐酸的温度为室温，两分钟后取出放入纯水中清洗；然后将清洗后的试样放入120g/L。氯化锌和120g/L氯化铵混合溶液中进行熔剂助镀，其中助镀温度为60°C 70°C，五分钟后取出放入干燥箱进行烘干处理，干燥箱温度为120°C，干燥时间为5 7分钟；试样烘干后将试样取出进行热浸镀锌，浸镀温度为450°C 460°C,浸镀时间为Imin,试样浸镀后放入纯水中冷却。
全文摘要
本发明公开了一种热浸镀Zn-Al-Ni合金、制备工艺以及热浸镀方法，该热浸镀Zn-Al-Ni合金成分配比按重量百分比为Zn99．88～99．92％Al0．04～0．06％Ni0．04～0．06％。制备时，先将锌熔化并加热到550～600℃，然后加入Al箔并用陶瓷棒搅拌使其完全均匀溶解，然后再加入Ni箔并搅拌，待其完全溶解后保温两个小时，使其扩散均匀。本发明克服了已有技术的不足，通过同时添加Al和Ni元素比单独添加Ni元素和Al元素时镀层表面状况有了很大的改善。主要表现为可以减少锌渣的产生，会明显提高镀层表面的光洁度，并能抑制镀层超厚现象，耐磨性增强，摩擦系数较小，并且提高了镀层的耐腐蚀性能，使得单独添加Al元素和Ni元素的优点得到了综合体现。
文档编号C22C1/00GK102936711SQ201210458530
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者贺志荣, 邵大伟, 张永宏 申请人:陕西理工学院, 汉中锌业有限责任公司