一種高界面強度鍍鎳-鋅鋼帶的製備方法

2023-10-10 09:01:04 1

專利名稱：一種高界面強度鍍鎳-鋅鋼帶的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼帶，尤其是涉及一種由電鍍鎳-鋅厚鍍層和低碳鋼帶緊密結合而成， 可用於化工、機械、通信設備等行業的高性能耐腐蝕鍍鎳-鋅鋼帶的製備方法。
背景技術：
美國專利US5679181公開了一種耐蝕性鎳鍍層鋼帶的生產工藝，該工藝在冷軋鋼帶的至 少一面鍍鎳，使鎳鍍層部分或全部成為鐵/鎳擴散層，鍍鎳層表面鐵的暴露率佔4% 30%。
美國專利US4910096公開了一種深度擴散的鍍鎳冷軋鋼帶，該鋼帶是在冷軋鋼帶h電沉 積l 6nm的鎳層，再在其上鍍0.01 1.0nm的鈷層，於580 710'C溫度下熱處理形成深度擴散 層。該鋼帶的製備方法具有經濟、可塑性強、鍍層擴散深、耐蝕性好等特點。
閂本專利JP3104855公開了一種擴散處理鎳鋼帶及生產工藝，該工藝在鋼帶雙面形成鎳的 擴散層， 一面鎳的擴散層鎳控制在2 10g/r^的範圍內，另一面鎳的擴散層鎳為2g/m2。再在 兩層鎳擴散層上電沉積鎳層，相應地控制一面在2 10g/n^的範圍內，另一面為2g/m2。加熱 上表面使鎳滲入形成擴散層，另外在此基礎上還可以在雙面繼續鍍鎳，從而易於使上下表面 形成不同質量的鎳擴散層。該工藝可以滿足內外表面耐蝕性能要求的不同。
中國專利CN1600904A公開了一種覆鎳深衝鋼帶及其生產方法，在鋼帶上連續電沉積1 2tim鎳，並通過熱處理和雷射熱衝擊處理，使鎳鍍層形成鐵/鎳擴散層，並控制露鐵率在3%以 內，然後通過精整工序製得所需尺寸的防腐鋼帶。該鋼帶具有優異的耐蝕性和實用性。
雖然目前許多研究工作在鍍鎳工藝和退火工藝取得了一定進展，在不同程度上提高了鎳
鍍層性能和耐腐蝕性能。但是，已有工藝主要是集中於鎳薄鍍層的電沉積，這樣在深度軋壓、 深衝等一些工藝加工過程中容易由於鍍層過薄而裸露出基體；而由於厚鍍層與基體的界面應
力過大或由於熱處理工藝不適當，厚鍍層容易出現鍍層脫落、起皮現象。現有鍍鎳鋼帶的擴 散層主要是Fe-Ni或Fe-Ni-C擴散層，露鐵率較高，容易降低防腐性能，而且熱處理工藝不 合適，容易在界面處形成相界，這對於工程材料界面力學性能是極其有害的。此外，在高溫 熱處理K，表面鎳鍍層容易再結晶，晶粒粗大容易降低表面硬度和塑性。這些鍍鎳鋼帶的不 足，使得其在許多領域應用範圍不大。
雖然目前許多研究工作對鍍鎳工藝、退火工藝、脈衝雷射衝擊工藝取得了一定進展，在
不同程度上提高了鎳鍍層性能和耐腐蝕性能。但是，已有工藝主要是集中丁鎳薄鍍層的電沉 積，這樣在深度軋壓、深衝等一些工藝加工過程中容易由於塗層過薄而裸露出基體；而且由 於厚塗層與基體的界面應力過大或由於熱處理工藝不適當，厚塗層容易出現塗層脫落、起皮
現象。現有覆鎳鋼帶的擴散層主要是Fe-Ni或Fe-Ni-C擴散層，露鐵率較高，容易降低防腐 性能，而且熱處理工藝不合適，容易在界面處形成相界，這對於工程材料界面力學性能是極 其有害的。此外，在延伸率、抗拉強度、硬度方面不能形成較好的匹配關係。這些覆鎳鋼帶 的不足，使得其在許多領域應用範圍不大。

發明內容
本發明的目的在於提供一種由電沉積鎳-鋅塗層和低碳鋼帶緊密結合而成的耐腐蝕高界 面強度鍍鎳_鋅鋼帶的製備方法。 本發明包括以下步驟
1) 將冷軋低碳鋼帶除油；
2) 將除油後的冷軋低碳鋼帶置於溶液槽內，在除油後的冷軋低碳鋼帶上電鍍鋅層；
3) 將鍍鋅後的低碳鋼帶置於溶液槽內，在鍍鋅後的低碳鋼帶上電鍍鎳層；
4) 將電鍍鎳層後的低碳鋼帶置於溶液槽內，進行鈍化處理；
5) 將鈍化處理後的電鍍鎳-鋅層鋼帶保溫，除去鍍層中的氫；
6) 將除氫後的鍍鎳-鋅層鋼帶擴散退火處理；
7) 將擴散退火處理後的鍍鎳-鋅層鋼帶去應力熱處理，即得高界面強度鍍鎳-鋅鋼帶。 在步驟l)中，所述的除油為鹼洗除油或/和電解除油，鹼洗除油是將冷軋低碳鋼帶置於
溶液槽化學除油，去除冷軋低碳鋼帶表面的油脂，化學除油的溶液成分最好按質量/體積比為 氫氧化鈉50 60g/L，碳酸鈉35 40g/L，磷酸鈉25 30g/L，溶液溫度70 8(TC，電流密度4 7A/dm2，脫脂時間5 10min。電解除油是將冷軋低碳鋼帶置於溶液槽電化學除油，進一步去 除表面殘留的油脂，電解除油的溶液成分最好按質量/體積比為氫氧化鈉50 60g/L，碳酸鈉 35 40g/L，磷酸鈉40 45g/L，矽酸鈉3 4g/L，溶液溫度55 65。C、電流密度4 6A/dm2， 脫脂時間3 6min。
在步驟2)中，所述的電鍍鋅層的溶液成分最好按質量/體積比為硫酸鋅300 400g/L，硼 酸20 30g/L，陰極電流密度20 60A/dm2，鍍液溫度10 50。C，浸鍍時間30s 3min。
在步驟3)中，所述的電鍍鎳層的鍍液成分最好按質量/體積比為氨基磺酸鎳700 800g/L， 氯化鎳6 8g/L，硼酸35 45g/L， pH為4 6，鍍液溫度45 55。C，陰極電流密度4 7A/dm2， 浸鍍吋間10 20min。
在步驟4)中，所述的鈍化的溶液成分最好按質量/體積比為重鋅酸鉀12 17g/L，氫氧化 鈉2.5 3.5g/L，碳酸鈉1.5 2.5g/L，電流密度1.3 1.8A/dm2， pH為8 9。
在步驟5)中，所述的保溫最好是在120 15(TC真空條件下保溫，用以除去電解除油和 連續電沉積鎳-鋅鍍層過程中所引入到鍍層的氫，防止在熱處理過程中lll現氫脆或起泡。
在步驟6)中，所述的擴散退火處理可釆用內置石英玻璃管的真空管式爐，爐內使用真空 成型低熱容的氧化鋁聚輕材料阻擋熱流衝擊，中間通入氬氣；擴散退火處理包括預熱處理、 擴散熱處理和淬火熱處理，擴散退火處理的保溫時間段分為預熱時間、擴散時間和快速冷卻 時間，其擴散溫度是採用鏡-鋅鍍層與基體鐵元素形成單相固溶體的再結晶溫度980 130(TC， 擴散時間為控制擴散層深度的合適時間，使鋼帶表面的露鐵率趨近於零。
所述的預熱處理是將除氫後的鍍鎳-鋅層鋼帶置於真空管式爐中，在氬氣保護氣氛下開始 升溫，升溫速度最好為5 l(TC/min，將溫度升至980 1300。C 。
所述的擴散熱處理是將經預熱處理的電鍍鎳-鋅層鋼帶恆溫熱處理15min 2h，通過鐵鋅 鎳三組元的相互擴散，形成鐵鋅鎳二元相圖上所預測的單相連續固溶體。
所述的淬火熱處理是將經擴散熱處理後的電鍍鎳-鋅層鋼帶通過通入液氮快速冷卻，以保 持擴散熱處理之後鎳鋅鍍層/基板的單相連續固溶體結構。
在步驟7)中，所述的去應力熱處理是將經淬火熱處理後的鍍鎳-鋅層鋼帶在400 60(TC 真空條件下保溫30min lh，以消除淬火過程中在鍍層與基體之間產生的熱應力。
在得到耐腐蝕鍍鎳-鋅鋼帶後最好進行精整處理，可採用2輥精軋機，對經擴散退火處理 後的鍍鎳-鋅層鋼帶進行冷軋加工成所需的厚度，有效控制其冷軋變形量。
本發明通過在低碳鋼表面分別沉積薄鋅層和厚鎳層，採用合適的熱處理溫度對鎳鍍層進 行熱處理，使鎳鍍層晶粒再生長，表面平整光亮。而且鎳-鋅鍍層與基體形成單相無限固溶體 的梯度材料，極大提高了界面結合力。在鎳厚鍍層和基體之間添加薄的鋅鍍層作為擴散阻擋 層，根據鋅與鎳在很大的溶度範圍內互不相容的特性，在擴散熱處理過程中有效地阻擋鐵的 擴散，並採用合適的擴散熱處理時間來控制擴散層厚度，使得露鐵率趨近於0。此外塗層還 具有較低孔隙率、較高機械性能的特徵。


圖1為鍍鎳-鋅層在980'C熱處理XRD結果。在圖1中，橫坐標為衍射角2Theta/Degree，縱 坐標為衍射相對強度Intensity，曲線從上至下的熱處理時間為4h， 3h， 2h， lh，衍射峰為y相。 圖2為鍍鎳層表dP金相圖。在圖2中，標尺為10pm。
圖3為鍍鎳-鋅層在980'C熱處理lh表面金相圖。在圖3中，標尺為100nm。
圖4為980。C熱處理50min擴散層成分一距離曲線圖。在圖4中，橫坐標為距離Distance/pm， 縱坐標為元素成分Concentrantion。 3條曲線分別對應於Fe， Ni和Zn，擴散阻擋層(0.6pmZn) 的左側部為Ni鍍層，右側為低碳鋼。
具體實施例方式
實施例l
基帶是採用市場上常見的普通Q235低碳鋼，厚度為0.3mm，化學成份0為0.14% 0.22%， Mn為0.300/。 0.650/。， Si為0.30/。， S為0.0500/0， P為0.0450/。。
1) 將冷軋低碳鋼帶除油，除油為鹼洗除油和電解除油，鹼洗除油是將冷軋低碳鋼帶置於 溶液槽化學除油，去除冷軋低碳鋼帶表面的油脂，化學除油的溶液成分為氫氧化鈉50g/L,碳 酸鈉35g/L，磷酸鈉25g/L，溶液溫度70。C，電流密度4A/dm2，脫脂時間5min。電解除油是將 冷軋低碳鋼帶置於溶液槽電化學除油，進一步去除表面殘留的油脂，電解除油的溶液成分為 氫氧化鈉50g/L，碳酸鈉35g/L，磷酸鈉40g/L，矽酸鈉3g/L，溶液溫度55'C、電流密度4A/dm2， 脫脂時間3min。 ，
2) 將除油後的冷軋低碳鋼帶置於溶液槽內，在除油後的冷軋低碳鋼帶上電鍍鋅層，電鍍 鋅層的溶液成分為硫酸鋅300g/L，硼酸20g/L，陰極電流密度20A/dm2，鍍液溫度1(TC，浸鍍 時間30s。
3) 將鍍鋅後的低碳鋼帶置於溶液槽內，在鍍鋅後的低碳鋼帶上電鍍鎳層，電鍍鎳層的鍍 液成分為氨基磺酸鎳700g/L，氯化鎳6g/L，硼酸35g/L， pH為4，鍍液溫度45'C，陰極電流密 度4A/dm2，浸鍍時間10min。
4) 將電鍍鎳層後的低碳鋼帶置於溶液槽內，進行鈍化處理，鈍化的溶液成分為重鋅酸鉀 12g/L，氫氧化鈉2.5g/L，碳酸鈉1.5g/L，電流密度1.3A/dm2， pH為8。
5) 將鈍化處理後的電鍍鎳-鋅層鋼帶保溫，除去鍍層中的氫，保溫是在12(TC真空條件 下保溫，用以除去電解除油和連續電沉積鎳-鋅鍍層過程屮所引入到鍍層的氫，防止在熱處理 過程中出現氫脆或起泡。
6) 將除氫後的電鍍鎳-鋅層鋼帶擴散退火處理，得到耐腐蝕鍍鎳-鋅鋼帶。擴散退火處理 採用內置石英玻璃管的真空管式爐，爐內使用真空成型低熱容的氧化鋁聚輕材料阻擋熱流衝 擊，中間通入氬氣；擴散退火處理包括預熱處理、擴散熱處理和淬火熱處理，擴散退火處理 的保溫時間段分為預熱時間、擴散時間和快速冷卻時間，其擴散溫度是採用鎳-鋅鍍層與基體 鐵元素形成單相固溶體的冉結晶溫度980'C，擴散時間為控制擴散層深度的合適時間，使鋼帶 表面的露鐵率趨近於零。
預熱處理是將上述電鍍鎳-鋅層鋼帶置於真空管式爐中，在氬氣保護氣氛下開始升溫，升 溫速度為5'C/min，將溫度升至980'C。
擴散熱處理是將經預熱處理的電鍍鎳-鋅層鋼帶恆溫熱處理15min，通過鐵鋅鎳三組元的 相互擴散，形成鐵鋅鎳三元相圖上所預測的單相連續固溶體。
淬火熱處理是將經擴散熱處理後的電鍍鎳-鋅層鋼帶通過通入液氮快速冷卻，以保持擴散 熱處理之後鎳鋅鍍層Z基板的單相連續固溶體結構。
7)將擴散退火處理後的鍍鎳-鋅層鋼帶去應力熱處理，去應力熱處理是將經淬火熱處理 後的鍍鎳-鋅層鋼帶在40(TC真空條件下保溫30min，以消除淬火過程中在鍍層與基體之間產生 的熱應力。
在得到耐腐蝕鍍鎳-鋅鋼帶後進行精整處理，採用2輥精軋機，對經擴散退火處理後的鍍 鎳-鋅層鋼帶進行冷軋加工成所需的厚度，有效控制其冷軋變形量。 實施例2
1) 將冷軋低碳鋼帶除油，除油為鹼洗除油和電解除油，鹼洗除油是將冷軋低碳鋼帶置於 溶液槽化學除油，去除冷軋低碳鋼帶表面的油脂，化學除油的溶液成分為氫氧化鈉52g/L，碳 酸鈉36g/L，磷酸鈉26g/L，溶液溫度72'C，電流密度5A/dm2，脫脂時間6min。電解除油是將 冷軋低碳鋼帶置於溶液槽電化學除油，進一步去除表面殘留的油脂，電解除油的溶液成分為 氫氧化鈉52g/L，碳酸鈉36g/L，磷酸鈉42g/L，矽酸鈉3g/L，溶液溫度58。C、電流密度5A/dm2， 脫脂時間4min。
2) 將除油後的冷軋低碳鋼帶置於溶液槽內，在除油後的冷軋低碳鋼帶上電鍍鋅層，電鍍 鋅層的溶液成分為硫酸鋅320g/L，硼酸22g/L，陰極電流密度22A/dm2，鍍液溫度2(TC，浸鍍 時間lmin。
3) 將鍍鋅後的低碳鋼帶置於溶液槽內，在鍍鋅後的低碳鋼帶上電鍍鎳層，電鍍鎳層的鍍 液成分為氨基磺酸鎳725g/L，氯化鎳7g/L，硼酸38g/L， pH為5，鍍液溫度48'C，陰極電流密 度5A/dm2 ，浸鍍時間4min 。
4) 將電鍍鎳層後的低碳鋼帶置於溶液槽內，進行鈍化處理，鈍化的溶液成分為重鋅酸鉀 13g/L，氫氧化鈉2.8g/L，碳酸鈉1.9g/L,電流密度1.5A/dm2， pH為8。
5) 將鈍化處理後的電鍍鎳-鋅層鋼帶保溫，除去鍍層中的氫，保溫是在13(TC真空條件 下保溫，用以除去電解除油和連續電沉積鎳-鋅鍍層過程中所引入到鍍層的氫，防止在熱處理 過程中出現氫脆或起泡。
6) 將除氫後的鍍鎳-鋅層鋼帶擴散退火處理，擴散退火處理採用內置石英玻璃管的真空
管式爐，爐內使用真空成型低熱容的氧化鋁聚輕材料阻擋熱流衝擊，中間通入氬氣；擴散退 火處理包括預熱處理、擴散熱處理和淬火熱處理，擴散退火處理的保溫時間段分為預熱時間、 擴散時間和快速冷卻時間，其擴散溫度是採用鎳-鋅鍍層與基體鐵元素形成單相固溶體的再結 晶溫度105(TC，擴散時間為控制擴散層深度的合適時間，使鋼帶表面的露鐵率趨近於零。
預熱處理是將上述電鍍鎳-鋅層鋼帶置於真空管式爐中，在氬氣保護氣氛下開始升溫，升 溫速度為6。C/min，將溫度升至1050。C。
擴散熱處理是將經預熱處理的電鍍鎳-鋅層鋼帶恆溫熱處理30h，通過鐵鋅鎳三組元的相 互擴散，形成鐵鋅鎳三元相圖上所預測的單相連續固溶體。
淬火熱處理是將經擴散熱處理後的電鍍鎳-鋅層鋼帶通過通入液氮快速冷卻，以保持擴散 熱處理之後鎳鋅鍍層/基板的單相連續同溶體結構。
7)將擴散退火處理後的鍍鎳-鋅層鋼帶去應力熱處理，去應力熱處理是將經淬火熱處理 後的鍍鎳-鋅層鋼帶在45(TC真空條件下保溫40min，以消除淬火過程中在鍍層與基體之間產生 的熱應力。
在得到耐腐蝕鍍鎳-鋅鋼帶後進行精整處理，採用2輥精軋機，對經擴散退火處理後的鍍 鎳-鋅層鋼帶進行冷軋加工成所需的厚度，有效控制其冷軋變形量。 實施例3
1) 將冷軋低碳鋼帶除油，除油為鹼洗除油和電解除油，鹼洗除油是將冷軋低碳鋼帶置於 溶液槽化學除油，去除冷軋低碳鋼帶表面的油脂，化學除油的溶液成分為氫氧化鈉58g/L，碳 酸鈉39g/L，磷酸鈉29g/L，溶液溫度78'C，電流密度6A/dm2，脫脂時間8min。電解除油是將 冷軋低碳鋼帶置於溶液槽電化學除油，進一步去除表面殘留的油脂，電解除油的溶液成分為 氫氧化鈉58g/L，碳酸鈉39g/L，磷酸鈉44g/L，矽酸鈉3.8g/L，溶液溫度63'C、電流密度5.5A/dm2， 脫脂時間5.5min。
2) 將除油後的冷軋低碳鋼帶置於溶液槽內，在除油後的冷軋低碳鋼帶上電鍍鋅層，電鍍 鋅層的溶液成分為硫酸鋅380g/L，硼酸28g/L，陰極電流密度50A/dm2，鍍液溫度4(TC，浸鍍 時間2.5min。
3) 將鍍鋅後的低碳鋼帶置於溶液槽內，在鍍鋅後的低碳鋼帶上電鍍鎳層，電鍍鎳層的鍍 液成分為氨基磺酸鎳780g/L，氯化鎳7.6g/L，硼酸43g/L， pH為5.6，鍍液溫度53'C，陰極電流 密度6.5A/dm2，浸鍍時間18min。
4) 將電鍍鎳層後的低碳鋼帶置於溶液槽內，進行鈍化處理，鈍化的溶液成分為重鋅酸鉀 15g/L，氫氧化鈉3.3g/L，碳酸鈉2.3g/L，電流密度1.7A/dm2， pH為8.8。
5) 將鈍化處理後的電鍍鎳-鋅層鋼帶保溫，除去鍍層中的氫，保溫是在146'C真空條件 下保溫，用以除去電解除油和連續電沉積鎳-鋅鍍層過程中所引入到鍍層的氫，防止在熱處理 過程中出現氫脆或起泡。
6) 將除氫後的鍍鎳-鋅層鋼帶擴散退火處理，擴散退火處理釆用內置石英玻璃管的真空 管式爐，爐內使用真空成型低熱容的氧化鋁聚輕材料阻擋熱流衝擊，中間通入氬氣；擴散退 火處理包括預熱處理、擴散熱處理和淬火熱處理，擴散退火處理的保溫時間段分為預熱時間、 擴散時間和快速冷卻時間，其擴散溫度是採用鎳-鋅鍍層與基體鐵元素形成單相固溶體的再結 晶溫度120(TC，擴散時間為控制擴散層深度的合適時間，使鋼帶表面的露鐵率趨近於零。
預熱處理是將上述電鍍鎳-鋅層鋼帶置於真空管式爐中，在氬氣保護氣氛下開始升溫，升 溫速度為7.5'C/min，將溫度升至1200'C。
擴散熱處理是將經預熱處理的電鍍鎳-鋅層鋼帶恆溫熱處理1.5h,通過鐵鋅鎳三組元的相 互擴散，形成鐵鋅鎳三元相圖上所預測的單相連續固溶體。
淬火熱處理是將經擴散熱處理後的電鍍鎳-鋅層鋼帶通過通入液氮快速冷卻，以保持擴散 熱處理之後鎳鋅鍍層/基板的單相連續固溶體結構。
7) 將擴散退火處理後的鍍鎳-鋅層鋼帶去應力熱處理，去應力熱處理是將經淬火熱處理 後的鍍鎳-鋅層鋼帶在55(TC真空條件下保溫52min，以消除淬火過程中在鍍層與基體之間產生 的熱應力。
在得到耐腐蝕鍍鎳-鋅鋼帶後進行精整處理，採用2輥精軋機，對經擴散退火處理後的鍍 鎳-鋅層鋼帶進行冷軋加工成所需的厚度，有效控制其冷軋變形量。 實施例4
1) 將冷軋低碳鋼帶除油，除油為鹼洗除油，鹼洗除油是將冷軋低碳鋼帶置於溶液槽化學 除油，去除冷軋低碳鋼帶表面的油脂，化學除油的溶液成分為氫氧化鈉60g/L，碳酸鈉40g/L， 磷酸鈉30g/L，溶液溫度80。C，電流密度7A/dm2，脫脂時間10min。
2) 將除油後的冷軋低碳鋼帶置於溶液槽內，在除油後的冷軋低碳鋼帶上電鍍鋅層，電鍍 鋅層的溶液成分為硫酸鋅400g/L，硼酸30g/L，陰極電流密度60A/dm2，鍍液溫度50'C，浸鍍 時間3min。
3) 將鍍鋅後的低碳鋼帶置於溶液槽內，在鍍鋅後的低碳鋼帶上電鍍鎳層，電鍍鎳層的鍍 液成分為氨基磺酸鎳800g/L，氯化鎳8g/L，硼酸45g/L， pH為6，鍍液溫度55'C，陰極電流密 度7A/dm2，浸鍍時間20min。
4) 將電鍍鎳層後的低碳鋼帶置於溶液槽內，進行鈍化處理，鈍化的溶液成分為重鋅酸鉀
17g/L，氫氧化鈉3.5g/L，碳酸鈉2.5g/L，電流密度1.8A/dm2， pH為9。
5) 將鈍化處理後的電鍍鎳-鋅層鋼帶保溫，除去鍍層中的氫，保溫是在15(TC真空條件 下保溫，用以除去電解除油和連續電沉積鎳-鋅鍍層過程中所引入到鍍層的氫，防止在熱處理 過程中出現氫脆或起泡。
6) 將除氫後的電鍍鎳-鋅層鋼帶擴散退火處理，擴散退火處理X用內置石英玻璃管的真 空管式爐，爐內使用真空成型低熱容的氧化鋁聚輕材料阻擋熱流衝擊，中間通入氬氣；擴散 退火處理包括預熱處理、擴散熱處理和淬火熱處理，擴散退火處理的保溫時間段分為預熱時 間、擴散時間和快速冷卻時間，其擴散溫度是採用鎳-鋅鍍層與基體鐵元素形成單相固溶體的 再結晶溫度130(TC，擴散時間為控制擴散層深度的合適時間，使鋼帶表面的露鐵率不大於1%。
預熱處理是將上述電鍍鎳-鋅層鋼帶置於真空管式爐中，在氬氣保護氣氛下開始升溫，升 溫速度為10。C/min，將溫度升至1300。C。
擴散熱處理是將經預熱處理的電鍍鎳-鋅層鋼帶恆溫熱處理2h，通過鐵鋅鎳三組元的相互
擴散，形成鐵鋅鎳三元相圖上所預測的單相連續固溶體。
淬火熱處理是將經擴散熱處理後的電鍍鏡-鋅層鋼帶通過通入液氮快速冷卻，以保持擴散
熱處理之後鎳鋅鍍層/基板的單相連續固溶體結構。
7) 將擴散退火處理後的鍍鎳-鋅層鋼帶去應力熱處理，去應力熱處理是將經淬火熱處理 後的鍍鎳-鋅層鋼帶在60(TC真空條件下保溫lh，以消除淬火過程中在鍍層與基休之間產生的 熱應力。
在得到耐腐蝕鍍鎳-鋅鋼帶後進行精整處理，採用2輥精軋機，對經擴散退火處理後的鍍 鎳-鋅層鋼帶進行冷軋加工成所需的厚度，有效控制其冷軋變形量。 實施例5
1) 將冷軋低碳鋼帶除油，除油為電解除油，電解除油是將冷軋低碳鋼帶置於溶液槽電化 學除油，去除表面殘留的油脂，電解除油的溶液成分為氫氧化鈉60g/L，碳酸鈉40g/L，磷酸 鈉45g/L，矽酸鈉4g/L，溶液溫度65。C、電流密度6A/dm2，脫脂時間6min。
2) 將除油後的冷軋低碳鋼帶置於溶液槽內，在除油後的冷軋低碳鋼帶上電鍍鋅層，電鍍 鋅層的溶液成分為硫酸鋅350g/L，硼酸25g/L，陰極電流密度30A/dm2，鍍液溫度45'C，浸鍍 時間lmin。
3) 將鍍鋅後的低碳鋼帶置於溶液槽內，在鍍鋅後的低碳鋼帶上電鍍鎳層，電鍍鎳層的鍍 液成分為氨基磺酸鎳800g/L，氯化鎳8g/L，硼酸45g/L， pH為4.5，鍍液溫度55'C，陰極電流 密度7A/dm2，浸鍍時間20min。4) 將電鍍鎳層後的低碳鋼帶置於溶液槽內，進行鈍化處理，鈍化的溶液成分為重鋅酸鉀 17g/L，氫氧化鈉3.5g/L，碳酸鈉2.5g/L，電流密度1.8A/dm2， pH為9。
5) 將鈍化處理後的電鍍鎳-鋅層鋼帶保溫，除去鍍層中的氫，保溫是在15(TC真空條件 下保溫，用以除去電解除油和連續電沉積鎳-鋅鍍層過程中所引入到鍍層的氫，防止在熱處理 過程中出現氫脆或起泡。
6) 將除氫後的電鍍鎳-鋅層鋼帶擴散退火處理，擴散退火處理採用內置石英玻璃管的真 空管式爐，爐內使用真空成型低熱容的氧化鋁聚輕材料阻擋熱流衝擊，中間通入氬氣；擴散 退火處理包括預熱處理、擴散熱處理和淬火熱處理，擴散退火處理的保溫時間段分為預熱時 間、擴散時間和快速冷卻時間，其擴散溫度是採用鎳-鋅鍍層與基體鐵元素形成單相固溶體的 再結晶溫度98(TC，擴散時間為控制擴散層深度的合適時間，使鋼帶表面的露鐵率不大於1%。
預熱處理是將上述電鍍鎳-鋅層鋼帶置於真空管式爐中，在氬氣保護氣氛下開始升溫，升 溫速度為10°C/min，將溫度升至980'C 。
擴散熱處理是將經預熱處理的電鍍鎳-鋅層鋼帶恆溫熱處理50min，通過鐵鋅鎳三組元的 相互擴散，形成鐵鋅鎳三元相圖上所預測的單相連續固溶體。
淬火熱處理是將經擴散熱處理後的電鍍鎳-鋅層鋼帶通過通入液氮快速冷卻，以保持擴散 熱處理之後鎳鋅鍍層/基板的單相連續固溶體結構。
7) 將擴散退火處理後的鍍鎳-鋅層鋼帶去應力熱處理，去應力熱處理是將經淬火熱處理 後的鍍鎳-鋅層鋼帶在60(TC真空條件下保溫lh，以消除淬火過程中在鍍層與基體之間產生的
熱應力o
在得到耐腐蝕鍍鎳-鋅鋼帶後進行精整處理，採用2輥精軋機，對經擴散退火處理後的鍍 鎳-鋅層鋼帶進行冷軋加工成所需的厚度，有效控制其冷軋變形量。
採用溫度98(TC對樣品進行相同時間的熱處理，其界面性能採用砂輪摩擦試驗法，由圖l 可以得出而98(TC熱處理得到的鎳錫/基帶結合體是單相結構；由圖2看出未經熱處理的鍍鎳 塗層表面凹凸不平；由圖3看出可以得出98(TC熱處理得到鍍層表面晶粒光亮，鍍層再生長
後平整緻密，用肉眼看呈現銀白光亮。圖4表明鍍層與基帶緊密結合，形成了無限互溶單相
固溶體；圖5表明擴散形成鋅含量為5e/。 10o/。的Fe-Ni-Zn單相固溶體擴散層。
按照GB/TT5935—97，孔隙率試驗結果表明98(TC熱處理得到鍍層表面晶粒平整緻密， 孔隙率小於l L/cm2。按照GB/T10125—97，鎳鋅鍍層厚度為10微米的樣品4耐蝕性達到8級。 按照GB/T228—2002，金屬材料室溫拉伸試驗結果表面抗拉強度達到310—440Mpa，伸長率 達到26%以上。
權利要求
1.一種鍍鎳-鋅鋼帶的製備方法，其特徵在於包括以下步驟1)將冷軋低碳鋼帶除油；2)將除油後的冷軋低碳鋼帶置於溶液槽內，在除油後的冷軋低碳鋼帶上電鍍鋅層；3)將鍍鋅後的低碳鋼帶置於溶液槽內，在鍍鋅後的低碳鋼帶上電鍍鎳層；4)將電鍍鎳層後的低碳鋼帶置於溶液槽內，進行鈍化處理；5)將鈍化處理後的電鍍鎳-鋅層鋼帶保溫，除去鍍層中的氫；6)將除氫後的鍍鎳-鋅層鋼帶擴散退火處理；7)將擴散退火處理後的鍍鎳-鋅層鋼帶去應力熱處理，即得高界面強度鍍鎳-鋅鋼帶。
2. 如權利要求l所述的一種鍍鎳-鋅鋼帶的製備方法，其特徵在於在步驟l)中，所述的 除油為鹼洗除油或/和電解除油，鹼洗除油是將冷軋低碳鋼帶置於溶液槽化學除油，去除冷軋 低碳鋼帶表面的油脂，化學除油的溶液成分按質量/體積比為氫氧化鈉50 60g/L，碳酸鈉35 40g/L，磷酸鈉25 30g/L，溶液溫度70 8(TC，電流密度4 7A/dm2，脫脂時間5 10min;電 解除油是將冷軋低碳鋼帶置於溶液槽電化學除油，進一步去除表面殘留的油脂，電解除油的 溶液成分按質量/體積比為氫氧化鈉50 60g/L，碳酸鈉35 40g/L，磷酸鈉40 45g/L，矽酸鈉 3 4g/L，溶液溫度55 65t:、電流密度4 6A/dm2，脫脂時間3 6min。
3. 如權利要求l所述的一種鍍鎳-鋅鋼帶的製備方法，其特徵在於在步驟2)中，所述的 電鍍鋅層的溶液成分按質量/體積比為硫酸鋅300 400g/L，硼酸20 30g/L，陰極電流密度20 60A/dm2，鍍液溫度10 50。C，浸鍍時間30s 3min。
4. 如權利要求1所述的一種鍍鎳-鋅鋼帶的製備方法，其特徵在於在步驟3)中，所述的 電鍍鎳層的鍍液成分按質量/體積比為氨基磺酸鎳700 800g/L，氯化鎳6 8g/L，硼酸35 45g/L， pH為4 6，鍍液溫度45 55'C，陰極電流密度4 7A/dm2，浸鍍時間10 20min。
5. 如權利要求l所述的一種鍍鎳-鋅鋼帶的製備方法，其特徵在於在步驟4)中，所述的 鈍化的溶液成分按質量/體積比為重鋅酸鉀12 17g/L，氫氧化鈉2.5 3.5g/L，碳酸鈉1.5 2.5g/L，電流密度1.3 1.8A/dm2， pH為8 9。
6. 如權利要求l所述的一種鍍鎳-鋅鋼帶的製備方法，其特徵在於在步驟6)中，所述的 擴散退火處理採用內置石英玻璃管的真空管式爐，爐內使用真空成型低熱容的氧化鋁聚輕材 料阻擋熱流衝擊，中間通入氬氣；擴散退火處理包括預熱處理、擴散熱處理和淬火熱處理， 擴散退火處理的保溫時間段分為預熱時間、擴散時間和快速冷卻時間，其擴散溫度是採用鎳-鋅鍍層與基體鐵元素形成單相固溶體的再結晶溫度980 130(TC，擴散時間為控制擴散層深度 的合適時間，使鋼帶表面的露鐵率趨近於零。
7. 如權利要求6所述的一種鍍鎳-鋅鋼帶的製備方法，其特徵在於所述的預熱處理是將 除氫後的鍍鎳-鋅層鋼帶置於真空管式爐中，在氬氣保護氣氛下開始升溫，升溫速度為5 10°C/min，將溫度升至980 1300'C。
8. 如權利要求6所述的一種鍍鎳-鋅鋼帶的製備方法，其特徵在於所述的擴散熱處理是 將經預熱處理的電鈹鎳-鋅層鋼帶恆溫熱處理15min 2h，通過鐵鋅鎳三組元的相互擴散，形 成鐵鋅鎳三元相圖上所預測的單相連續固溶體。
9. 如權利要求6所述的一種鍍鎳-鋅鋼帶的製備方法，其特徵在於所述的淬火熱處理是 將經擴散熱處理後的電鍍鎳-鋅層鋼帶通過通入液氮快速冷卻，以保持擴散熱處理之後鎳鋅鍍 層/基板的單相連續固溶體結構。
10. 如權利要求1所述的一種鍍鎳-鋅鋼帶的製備方法，其特徵在於在步驟7)中，所述 的去應力熱處理是將經淬火熱處理後的鍍鎳-鋅層鋼帶在400 60(TC真空條件下保溫30min lh。
全文摘要
一種高界面強度鍍鎳-鋅鋼帶的製備方法，涉及一種鋼帶，尤其是涉及一種由電鍍鎳-鋅厚鍍層和低碳鋼帶緊密結合而成，可用於化工、機械、通信設備等行業的高性能耐腐蝕鍍鎳-鋅鋼帶的製備方法。將冷軋低碳鋼帶除油；將除油後的冷軋低碳鋼帶置於溶液槽內，在除油後的冷軋低碳鋼帶上電鍍鋅層；將鍍鋅後的低碳鋼帶置於溶液槽內，在鍍鋅後的低碳鋼帶上電鍍鎳層；將電鍍鎳層後的低碳鋼帶置於溶液槽內，進行鈍化處理；將鈍化處理後的電鍍鎳-鋅層鋼帶保溫，除去鍍層中的氫；將除氫後的鍍鎳-鋅層鋼帶擴散退火處理；將擴散退火處理後的鍍鎳-鋅層鋼帶去應力熱處理，即得高界面強度鍍鎳-鋅鋼帶。
文檔編號C25D5/26GK101358366SQ20081007170
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月2日 優先權日2008年9月2日
發明者劉興軍, 張錦彬, 李偉生, 王翠萍, 黃藝雄 申請人:廈門大學