一种单镀型锌铝镁防护镀层结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种单镀型锌铝镁防护镀层结构，该结构用于包裹架钢铁基体材料，其由内到外依次为助镀结合层、共晶过渡层和锌铝镁合金层。有益效果是：(1)本实用新型的助镀结合层作为钢铁基体材料的打底层不仅对钢铁基体材料起到保护作用，并且能够提高最外层的锌镁铝合金层与钢铁基体材料之间的结合作用。(2)本实用新型中的共晶过渡层为过渡层能够降低膜层应力，使钢铁基体材料、助镀结合层与锌铝镁合金层三者牢固结合。(3)本实用新型中的锌铝镁合金层作为钢铁基体材料最基本的保护层，设于基体的外层，使钢铁基体材料表面与空气隔绝，并且赋予钢铁基体材料耐腐蚀的性能。
【专利说明】
一种单镀型锌铝镆防护镀层结构
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种钢铁材料表面处理领域，特别涉及一种单镀型锌铝镁防护镀 层结构。
【背景技术】
[0002] 传统钢铁材料采用热浸镀锌防护技术，采用热浸镀锌铝镁合金镀层比纯锌镀层拥 有更优异的耐蚀性能，成为目前研究热点。在钢铁材料热浸镀锌铝镁合金过程中，镀池的作 用是将钢铁材料通过特定的角度进入助镀剂中，清除钢铁材料酸洗后残留表面的铁盐等杂 质，在钢铁材料表面沉积形成一层盐膜，将钢铁材料表面与空气隔绝，防止钢铁材料氧化。 但传统的钢铁材料热浸镀纯锌工艺中，采用的助镀池不具备自动搅拌功能，钢铁材料热浸 镀锌铝镁专用合金成分较多，容易产生沉降，由于A1元素的加入，会与上层合金成分反映生 成A1C1 3，使镀层不均匀等缺陷;Mg元素含量超过0.05 %时，镀层会出现脱落，镀层与钢基体 间结合度差，因此合金成分不均匀沉降，容易导致钢铁材料热浸镀锌铝镁合金镀层质量差、 容易产程漏镀、不均匀等缺陷。 【实用新型内容】
[0003] 为克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种单镀型锌铝镁防护镀层结 构。
[0004] 本实用新型采用以下技术方案：
[0005] -种单镀型锌铝镁防护镀层结构，该结构用于包裹架钢铁基体材料，其由内到外 依次为助镀结合层、共晶过渡层和锌铝镁合金层。
[0006] 优选的，为了使镀层的防护性能更加优异，所述锌铝镁合金层的厚度不小于20微 米。进一步优选的，所述锌铝镁合金层的厚度为25微米。上述厚度的锌铝镁合金层使得本实 用新型的防护镀层的性能更加优异。
[0007] 所述锌铝镁合金层是由以下质量分数的组分组成:MgO~1%，A1 0.1~10%，Fe 0.1~2%，Zn90~99%。
[0008] 优选的，所述共晶过渡层的厚度为10~100微米。进一步优选的，所述共晶过渡层 的厚度为75微米。上述厚度的共晶过渡层能够降低膜层应力，使钢铁基体材料、助镀结合层 与锌铝镁合金层三者牢固结合。
[0009] 所述共晶过渡层是由以下质量分数的组分组成:MgO.l~1%，A1 40~50%，Fe 30 ~40%，Znl5~30%。
[0010] 优选的，所述助渡结合层的厚度为1〇~150微米，进一步优选的，所述助渡结合层 的厚度为137.5微米。上述厚度的助镀结合层使钢铁基体材料与锌铝镁合金层牢固结合。 [0011] 所述助镀结合层是由以下质量分数的组分组成:MgO.l~0.5%，A1 40~45%，Fe 30~40%，Zn20~30%。
[0012]优选的，为使整体防护镀层的结构更加稳定，所述锌铝镁合金层、共晶过渡层与助 镀结合层的厚度比例为1:1~5: 2~50,经过大量实验验证与分析，上述比例厚度的防护镀 层使得防护镀层的结构更加稳定，并且耐腐蚀性能优异。
[0013] 进一步优选的，所述锌铝镁合金层、共晶过渡层与助镀结合层的厚度比例为1:3: 5.5〇
[0014] 本实用新型的防护镀层具有环保特性，其环保特性主要来源于助镀结合层的助镀 过程采用无铵、低温的助镀剂，成分为（以质量百分数计）：211(：1 225%-35%;他？8%-12%; CeCl20.5-3.5% ;SnCl24.5%-6.5% ;H2〇2〇.5-2% ;硫酸氢钠:0.5-1.0% ;亚硝酸钠：0.1_ 〇. 5 % ;复合表面活性剂0.1 %-0.5%，其余为水。无铵特性在助镀中，可减低氨离子的排放， 降低对环境的污染。
[0015] 锌镁铝合金层由热浸镀制备，镀层合金液成分为：锌铝镁合金镀液中含有5%_ 30 % Al; 1 % -10 %Mg，其余为锌，使镀层满足要求，热浸镀时间为45-75s。
[0016] 本发明还提供一种涂覆上述单镀型锌铝镁防护镀层结构的钢铁材料。
[0017] 本实用新型的有益效果是：
[0018] (1)通过结构控制，本实用新型的防护镀层设有三层结构，最外层为锌铝镁合金 层，中间层为共晶过渡层，最里边与基体接触的为助镀结合层，根据反应特点，三层结构协 同作用，共同使得防护镀层的的结构更加稳定、可控、有较高的耐腐蚀性能。
[0019] (2)本实用新型的助镀结合层作为钢铁基体材料的打底层不仅对钢铁基体材料起 到保护作用，并且能够提高最外层的锌镁铝合金层与钢铁基体材料之间的结合作用。
[0020] (3)本实用新型中的共晶过渡层为过渡层能够降低膜层应力，使钢铁基体材料、助 镀结合层与锌铝镁合金层三者牢固结合。
[0021] (4)本实用新型中的锌铝镁合金层作为钢铁基体材料最基本的保护层，设于基体 的外层，使钢铁基体材料表面与空气隔绝，并且赋予钢铁基体材料耐腐蚀的性能。
[0022] (5)本实用新型的环保单镀型锌铝镁防护镀层结构均匀，形貌良好，且分为三层， 使镀层结构受到控制，达到稳定的制备效果。
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型的防护镀层截面结构示意图。
[0024]图2本实用新型制备过程示意图。
[0025] 其中，1、助镀结合层，2、共晶过渡层，3、锌铝镁合金层，4、钢铁基体材料，5、碱洗装 置，6、第一水洗装置，7、酸洗装置，8、第二水洗装置，9、助镀槽，10、烘干装置，11、热浸镀装 置。
【具体实施方式】
[0026] 实施例1
[0027] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0028] 如图2所示，一种单镀型锌铝镁防护镀层结构的制备方法，包括如下过程：
[0029] (1)钢铁基体材料4依次碱洗装置5、第一水洗装置6、酸洗装置7、第二水洗装置8进 行表面清洁处理。
[0030] (2)清洁后的钢铁基体材料4进入助镀槽9，进行表面改性助镀。
[0031]所述助镀结合层1采用无铵、低温的助镀剂制备得到，助镀剂是由以下质量分数的 成分组成：ZnCl225%-35% ;NaF 8%-12% ;CeCl2〇.5-3.5% ;SnCl24.5%-6.5% ;H2〇2〇.5-2 % ;硫酸氢钠:0.5-1.0 % ;亚硝酸钠:0.1-0.5 % ;复合表面活性剂0.1 % -0.5 %，其余为水； 所述复合表面活性剂为脂肪醇醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、全氟辛基磺酰季碘化物或脂 肪酸二乙醇胺中的一种及其混合物。
[0032] (3)表面上带有助镀结合层1的钢铁基体材料4进入烘干装置10进行干燥处理。
[0033] (4)干燥后的钢铁基体材料4进入热浸镀装置11进行热浸镀处理，表面制备锌铝镁 合金层3,并反应得到助镀结合层1和共晶过渡层2,其中热浸镀装置11设有锌铝镁合金液， 锌铝镁合金液是由以下质量分数的成分组成:5 % -30 % Al; 1 % -10 %Mg，其余为锌。
[0034]如图1所示的镀层截面结构示意图，利用以上方法制备得到环保单镀型锌铝镁防 护镀层结构，与钢铁基体材料4相连接的由内到外依次包括助镀结合层1、共晶过渡层2和锌 铝镁合金层3。
[0035]为使环保单镀锌铝镁防护镀层的防护性能更好，制备时应保证锌铝镁合金层3的 厚度不小于20微米，此实施例优选为25微米，共晶过渡层2的厚度为75微米，锌铝镁合金层3 的厚度为137.5微米。
[0036]为使共晶过渡层2得形貌更加优良，助镀时间不小于40s，热浸镀时间不小于20s， 锌铝镁合金液能够与钢铁基体材料反应。
[0037] 为使助镀结合层1能够充分与钢铁基体材料之间反应，助镀后烘干温度不小于80 °C，助镀剂中的助镀物质能充分促进锌镁铝合金液与钢铁基体材料之间的反应。
[0038] 如表1所示，本实用新型制备的热浸镀锌铝镁防护镀层具有优异的组织形貌和耐 蚀性能，镀层成分XPS分析表，所获得镀层成分分布均匀稳定，具有优异的组织结构，谱图1 和谱图2测的是锌铝镁合金镀层3,谱图3测的是共晶过渡层2,谱图4测的是助镀结合层1。 [0039]表1镀层成分XPS成分分析（％)
[0041]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新 型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领 域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范 围以内。
【主权项】
1. 一种单镀型锌铝镁防护镀层结构，其特征是:该结构用于包裹架钢铁基体材料，其由 内到外依次为助镀结合层、共晶过渡层和锌铝镁合金层。2. 如权利要求1所述的防护镀层结构，其特征是:所述锌铝镁合金层的厚度不小于20微 米。3. 如权利要求2所述的防护镀层结构，其特征是:所述锌铝镁合金层的厚度为25微米。4. 如权利要求1所述的防护镀层结构，其特征是：所述共晶过渡层的厚度为10~100微 米。5. 如权利要求4所述的防护镀层结构，其特征是:所述共晶过渡层的厚度为75微米。6. 如权利要求1所述的防护镀层结构，其特征是：所述助渡结合层的厚度为10~150微 米。7. 如权利要求6所述的防护镀层结构，其特征是:所述助渡结合层的厚度为137.5微米。8. 如权利要求1~7中任一项所述的防护镀层结构，其特征是:所述锌铝镁合金层、共晶 过渡层与助镀结合层的厚度比例为1:1~5:2~50。9. 如权利要求8所述的防护镀层结构，其特征是:所述锌铝镁合金层、共晶过渡层与助 镀结合层的厚度比例为1:3:5.5。
【文档编号】C22C18/04GK205653499SQ201520988577
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年12月2日 公开号201520988577.8, CN 201520988577, CN 205653499 U, CN 205653499U, CN-U-205653499, CN201520988577, CN201520988577.8, CN205653499 U, CN205653499U
【发明人】郭凯, 李辛庚, 岳增武, 闫风洁, 王晓明, 王学刚, 傅敏, 李晓宇, 李文静
【申请人】国网山东省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司