碳鋼表面熱浸鍍多元鋁鋅合金的生產工藝的製作方法
2023-09-24 04:30:20
專利名稱：碳鋼表面熱浸鍍多元鋁鋅合金的生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱浸鍍工藝，具體來說，本發明涉及一種在碳鋼表面熱浸鍍多元鋁鋅合金的生產工藝。
背景技術：
現行熱鍍鋁-鋅-矽合金鋼板在我國廣為應用，雖然其耐腐蝕等綜合性能比純熱浸鋅要提高近5-6倍，但對於在埋地管道、海洋等更惡劣環境下的使用，其耐腐蝕性能仍然有待提高。現有技術中涉及的熱浸鍍多元鋁鋅合金，主要包括鋁、矽、稀土以及餘量鋅組成， 還可以包括一定比例的添加劑如添加鋯、硼、鈦等元素組成。添加鋯、硼、鈦等元素可以提高鋁鋅合金的耐腐蝕性能。另外，由於熱鍍鋅層在潮溼環境下易發生腐蝕，影響產品的外觀，還會降低鍍鋅件的使用壽命。目前使用最廣泛的防腐蝕方法是低濃度鉻酸鹽鈍化，其鈍化的優點在於鉻酸鹽鈍化膜具有耐蝕性並且平整緻密，與基體金屬的結合力牢固，在腐蝕的環境中對基體金屬起到隔離保護的作用；而且鉻酸鹽鈍化膜中含有可溶性六價鉻化合物，能夠對裸漏處的鋅再次鈍化，對進一步腐蝕起到了抑制作用，即通常所說的「自愈能力」。但六價鉻毒性很大，嚴重危害人體健康及環境而被嚴格限制使用。目前國內外所報導的無鉻鈍化工藝主要有鉬酸鹽與稀土金屬鹽鈍化、矽酸鹽鈍化、釩酸鹽鈍化、鈦鹽鈍化、有機物鈍化和鎢酸鹽鈍化等，但是這些無鉻轉化膜的耐蝕性能與鉻酸鹽轉化膜相比還存在一定的差距，部分複合轉化膜雖然耐蝕性能接近或超過鉻酸鹽轉化膜，但是處理工藝比較複雜，成本過高。
發明內容
為了進一步提高熱鍍鋅碳鋼的耐腐蝕性能，本發明提供了一種碳鋼表面熱浸鍍多元鋁鋅合金的生產工藝。本發明所要解決的技術問題是通過以下技術方案實現一種碳鋼表面熱浸鍍多元鋁鋅合金的生產工藝，包括酸洗步驟、助鍍步驟、烘乾步驟、熱鍍步驟和鈍化步驟，其特徵在於所述的助鍍步驟採用的助劑為8-10wt%的NH4C1、 3-5wt %的&iCl2、3-5wt %的MnCl2、2-3wt %的NaF和餘量的水，助鍍溫度為63-68°C，助鍍時間為70-120秒；所述的烘乾步驟中採用熱風烘乾，溫度控制在95-105°C，時間為10-15 分鐘；所述的熱鍍步驟中採用的熱浸鍍液為6-8wt%鋁、1. 2-2. 5wt%的鎳、0. 5-1. 2wt % 矽、0. 5-1. 5wt%鎂、0. 5-0. 9wt%的錳、1. 2-1. 5wt%的鈦以及餘量的鋅；熱浸鍍液溫度為 425-439°C，浸鍍時間為3. 5-5min ；所述的鈍化步驟中採用的鈍化液為0. 3-0. 5wt%的硝酸鈦、1. 2-2. Owt %的過氧化氫、0. 3-0. 6襯％的磷酸、0. 8-1. 2wt %的檸檬酸，鈍化處理溫度為 20-25°C，鈍化處理時間為1. 5-2. 5min。優選地，在所述生產工藝中，所述的酸洗步驟中採用的酸洗液為0. 3-0. 5wt%的氟化氫、1. 5-2. Owt %的氯化氫、0. 3-0. 5wt%的硝酸、0. 3-0. 6wt%的烏洛託品和餘量的水；酸洗溫度為15-25°C，酸洗時間為18-25min。
採用本發明的工藝能夠製備耐腐蝕性優異，尤其是在潮溼環境中耐蝕性優異的熱浸鍍碳鋼材料，並且所製備的鈍化保護膜均勻、平整緻密，可以有效防止隔離腐蝕環境和鍍鋅層，能夠有效抑制腐蝕。
具體實施例為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明作具體的說明，但本發明要求保護的範圍並不局限於實施例表述的範圍。在本發明中以常用的Q235鋼以及45號鋼為例，來檢測經過熱浸鍍處理後的碳鋼的耐蝕性能。本發明採用中性鹽霧腐蝕試驗法評價鍍層耐腐蝕性能，使用YWX/Q-150型離心式鹽霧腐蝕試驗箱，按照GB6458-86對試樣進行中性鹽霧試驗。腐蝕溶液為5% (重量) NaCl水溶液，pH值為6. 5 7. 0，噴箱內溫度為(35 士 2) V，沉降量為2mL/ (80cm2 -h)，試樣與垂直方向成25 30°放置；試樣的邊緣用有機膠塗覆密封以避免邊界效應；試樣每天連續噴他、停1 為一個周期；以鍍層表面出現5%白鏽所用時間來評價鍍層的耐蝕性。實施例1在45號鋼表面熱浸鍍多元鋁鋅合金的生產工藝，包括酸洗步驟、助鍍步驟、烘乾步驟、熱鍍步驟和鈍化步驟，其中所述的酸洗步驟中採用的酸洗液為0. 3wt%的氟化氫、 1. 5wt%的氯化氫、0. 3wt%的硝酸、0. 5wt%的烏洛託品和餘量的水；酸洗溫度為25°C，酸洗時間為18min ；所述的助鍍步驟採用的助劑為=SwtwmNH4Cldwt1^m aiCl2、3Wt%的 MnCl2、3wt^WNaF和餘量的水，助鍍溫度為68°C，助鍍時間為100秒；所述的烘乾步驟中採用熱風烘乾，溫度控制在100°C，時間為10分鐘；所述的熱鍍步驟中採用的熱浸鍍液為 6wt%鋁、1. 2wt%的鎳、1. 2wt%矽、0. 5wt%鎂、0. 9wt%的錳、1. 2wt%的鈦以及餘量的鋅； 熱浸鍍液溫度為435°C，浸鍍時間為5min ；所述的鈍化步驟中採用的鈍化液為0. 3wt%的硝酸鈦、1. 2wt %的過氧化氫、0. 5wt %的磷酸、0. 8wt %的檸檬酸，鈍化處理溫度為25 V，鈍化處理時間為1. 5min。實施例2在Q235鋼表面熱浸鍍多元鋁鋅合金的生產工藝，包括酸洗步驟、助鍍步驟、烘乾步驟、熱鍍步驟和鈍化步驟，其中所述的酸洗步驟中採用的酸洗液為0. 3wt%的氟化氫、
1.5wt%的氯化氫、0. 3wt%的硝酸、0. 5wt%的烏洛託品和餘量的水；酸洗溫度為25°C，酸洗時間為18min ；所述的助鍍步驟採用的助劑為=SwtwmNH4Cldwt1^m aiCl2、3Wt%的 MnCl2、3wt^WNaF和餘量的水，助鍍溫度為68°C，助鍍時間為100秒；所述的烘乾步驟中採用熱風烘乾，溫度控制在100°C，時間為10分鐘；所述的熱鍍步驟中採用的熱浸鍍液為 6wt%鋁、1. 2wt%的鎳、1. 2wt%矽、0. 5wt%鎂、0. 9wt%的錳、1. 2wt%的鈦以及餘量的鋅； 熱浸鍍液溫度為435°C，浸鍍時間為5min ；所述的鈍化步驟中採用的鈍化液為0. 3wt%的硝酸鈦、1. 2wt%的過氧化氫、0. 5wt%的磷酸、0. 8wt%的檸檬酸，鈍化處理溫度為25°C，鈍化處理時間為1. 5min。實施例3在45號鋼表面熱浸鍍多元鋁鋅合金的生產工藝，包括酸洗步驟、助鍍步驟、烘乾步驟、熱鍍步驟和鈍化步驟，其中所述的酸洗步驟中採用的酸洗液為0. 5wt%的氟化氫、
2.Owt %的氯化氫、0. 3wt %的硝酸、0. 6wt %的烏洛託品和餘量的水；酸洗溫度為15°C，酸洗時間為25min ；所述的助鍍步驟採用的助劑為10Wt%的NH4Cl、5Wt%的aiCl2、5Wt%的 MnCl2、2wt^WNaF和餘量的水，助鍍溫度為63°C，助鍍時間為120秒；所述的烘乾步驟中採用熱風烘乾，溫度控制在95°C，時間為15分鐘；所述的熱鍍步驟中採用的熱浸鍍液為 8wt%鋁、2. 5wt%的鎳、0. 5wt%矽、1. 5wt%鎂、0. 5wt%的錳、1. 5wt%的鈦以及餘量的鋅； 熱浸鍍液溫度為430°C，浸鍍時間為^iin ；所述的鈍化步驟中採用的鈍化液為0. 5wt%的硝酸鈦、2. Owt %的過氧化氫、0. 3wt %的磷酸、1. 2wt %的檸檬酸，鈍化處理溫度為20°C，鈍化處理時間為2. 5min。實施例4在45號鋼表面熱浸鍍多元鋁鋅合金的生產工藝，包括酸洗步驟、助鍍步驟、烘乾步驟、熱鍍步驟和鈍化步驟，其中所述的酸洗步驟中採用的酸洗液為0. 5wt%的氟化氫、 2. Owt %的氯化氫、0. 3wt %的硝酸、0. 6wt %的烏洛託品和餘量的水；酸洗溫度為15°C，酸洗時間為25min ；所述的助鍍步驟採用的助劑為IOwt %的NH4Cl、5wt %的ZnCl2、5wt %的 MnCl2、2wt^WNaF和餘量的水，助鍍溫度為63°C，助鍍時間為120秒；所述的烘乾步驟中採用熱風烘乾，溫度控制在95°C，時間為15分鐘；所述的熱鍍步驟中採用的熱浸鍍液為 8wt%鋁、2. 5wt%的鎳、0. 5wt%矽、1. 5wt%鎂、0. 5wt%的錳、1. 5wt%的鈦以及餘量的鋅； 熱浸鍍液溫度為430°C，浸鍍時間為^iin ；所述的鈍化步驟中採用的鈍化液為0. 5wt%的硝酸鈦、2. Owt %的過氧化氫、0. 3wt %的磷酸、1. 2wt %的檸檬酸，鈍化處理溫度為20°C，鈍化處理時間為2. 5min。比較例1在45號鋼表面熱浸鍍多元鋁鋅合金的生產工藝，包括酸洗步驟、助鍍步驟、烘乾步驟、熱鍍步驟和鈍化步驟，其中所述的酸洗步驟中採用的酸洗液為0. 3wt%的氟化氫、 1. 5wt%的氯化氫、0. 3wt%的硝酸、0. 5wt%的烏洛託品和餘量的水；酸洗溫度為25°C，酸洗時間為18min ；所述的助鍍步驟採用的助劑為=SwtwmNH4Cldwt1^m aiCl2、3Wt%的 MnCl2、3wt^WNaF和餘量的水，助鍍溫度為68°C，助鍍時間為100秒；所述的烘乾步驟中採用熱風烘乾，溫度控制在100°C，時間為10分鐘；所述的熱鍍步驟中採用的熱浸鍍液為 6wt%鋁、1. 2wt%的鎳、1. 2wt%矽、0. 5wt%鎂、0. 9wt%的錳、1. 2wt%的鈦以及餘量的鋅； 熱浸鍍液溫度為435°C，浸鍍時間為5min。比較例2在Q235鋼表面熱浸鍍多元鋁鋅合金的生產工藝，包括酸洗步驟、助鍍步驟、烘乾步驟、熱鍍步驟和鈍化步驟，其中所述的酸洗步驟中採用的酸洗液為0. 3wt%的氟化氫、 1. 5wt%的氯化氫、0. 3wt%的硝酸、0. 5wt%的烏洛託品和餘量的水；酸洗溫度為25°C，酸洗時間為18min ；所述的助鍍步驟採用的助劑為=SwtwmNH4Cldwt1^m aiCl2、3Wt%的 MnCl2、3wt^WNaF和餘量的水，助鍍溫度為68°C，助鍍時間為100秒；所述的烘乾步驟中採用熱風烘乾，溫度控制在100°C，時間為10分鐘；所述的熱鍍步驟中採用的熱浸鍍液為 6wt%鋁、1. 2wt%的鎳、1. 2wt%矽、0. 5wt%鎂、0. 9wt%的錳、1. 2wt%的鈦以及餘量的鋅； 熱浸鍍液溫度為435°C，浸鍍時間為5min。比較例3在45號鋼表面熱浸鍍多元鋁鋅合金的生產工藝，包括酸洗步驟、助鍍步驟、烘乾步驟、熱鍍步驟和鈍化步驟，其中所述的酸洗步驟中採用的酸洗液為0. 5wt%的氟化氫、2. Owt %的氯化氫、0. 3wt %的硝酸、0. 6wt %的烏洛託品和餘量的水；酸洗溫度為15°C，酸洗時間為25min ；所述的助鍍步驟採用的助劑為IOwt %的NH4Cl、5wt %的ZnCl2、2wt %的 NaF和餘量的水，助鍍溫度為63°C，助鍍時間為120秒；所述的烘乾步驟中採用熱風烘乾，溫度控制在95°C，時間為15分鐘；所述的熱鍍步驟中採用的熱浸鍍液為8wt%鋁、0. 5wt%矽以及餘量的鋅；熱浸鍍液溫度為430°C，浸鍍時間為-in ；所述的鈍化步驟中採用的鈍化液為0. 5wt%的硝酸鈦、2. 的過氧化氫、0. 3襯％的磷酸、1. 2襯％的檸檬酸，鈍化處理溫度為20°C，鈍化處理時間為2. 5min。比較例4在45號鋼表面熱浸鍍多元鋁鋅合金的生產工藝，包括酸洗步驟、助鍍步驟、烘乾步驟、熱鍍步驟和鈍化步驟，其中所述的酸洗步驟中採用的酸洗液為0. 5wt%的氟化氫、 2. Owt %的氯化氫、0. 3wt %的硝酸、0. 6wt %的烏洛託品和餘量的水；酸洗溫度為15°C，酸洗時間為25min ；所述的助鍍步驟採用的助劑為IOwt %的NH4Cl、5wt %的ZnCl2、2wt %的 NaF和餘量的水，助鍍溫度為63°C，助鍍時間為120秒；所述的烘乾步驟中採用熱風烘乾，溫度控制在95°C，時間為15分鐘；所述的熱鍍步驟中採用的熱浸鍍液為8wt%鋁、0. 5wt%矽以及餘量的鋅；熱浸鍍液溫度為430°C，浸鍍時間為-in ；所述的鈍化步驟中採用的鈍化液為0. 5wt%的硝酸鈦、2. 的過氧化氫、0. 3襯％的磷酸、1. 2襯％的檸檬酸，鈍化處理溫度為20°C，鈍化處理時間為2. 5min。對實施例1-4以及比較例1-4所得到的熱浸鍍碳鋼進行上述中性鹽霧實驗，鍍層表面出現5%白鏽的時間分別為155小時、152小時、168小時、163小時、32小時、25小時、 82小時和87小時。由上述實驗可以證明經過本發明的熱浸鍍工藝處理的碳鋼具有優異的耐蝕性能，並且通過現場實地模擬測試也表明所得到的熱浸鍍碳鋼在潮溼等惡劣環境下具有優異的耐蝕性能和耐久性能。以上所述，僅為本發明的優選實施例，不能解釋為以此限定本發明的範圍，凡在本發明的權利要求書要求保護的範圍內所做出的等同的變形和改變的實施方式均在本發明所要求保護的範圍內。
權利要求
1.一種碳鋼表面熱浸鍍多元鋁鋅合金的生產工藝，包括酸洗步驟、助鍍步驟、烘乾步驟、熱鍍步驟和鈍化步驟，其特徵在於所述的助鍍步驟採用的助劑為8-10wt%的NH4C1、 3-5wt %的&iCl2、3-5wt %的MnCl2、2-3wt %的NaF和餘量的水，助鍍溫度為63-68°C，助鍍時間為70-120秒；所述的烘乾步驟中採用熱風烘乾，溫度控制在95-105°C，時間為10-15 分鐘；所述的熱鍍步驟中採用的熱浸鍍液為6-8wt%鋁、1. 2-2. 5wt%的鎳、0. 5-1. 2wt % 矽、0. 5-1. 5wt%鎂、0. 5-0. 9wt%的錳、1. 2-1. 5wt%的鈦以及餘量的鋅；熱浸鍍液溫度為 425-439°C，浸鍍時間為3. 5-5min ；所述的鈍化步驟中採用的鈍化液為0. 3-0. 5wt%的硝酸鈦、1. 2-2. Owt %的過氧化氫、0. 3-0. 6襯％的磷酸、0. 8-1. 2wt %的檸檬酸，鈍化處理溫度為 20-25°C，鈍化處理時間為1. 5-2. 5min。
2.根據權利要求1的碳鋼表面熱浸鍍多元鋁鋅合金的生產工藝，其特徵在於所述的酸洗步驟中採用的酸洗液為0. 3-0. 5wt%的氟化氫、1. 5-2. Owt%的氯化氫、0. 3-0. 5wt%的硝酸、0. 3-0. 6wt%的烏洛託品和餘量的水；酸洗溫度為15-25°C，酸洗時間為18-25min。
全文摘要
本發明涉及一種碳鋼表面熱浸鍍多元鋁鋅合金的生產工藝，包括酸洗、助鍍、烘乾、熱鍍和鈍化步驟，熱浸鍍液為6-8wt％鋁、1.2-2.5wt％的鎳、0.5-1.2wt％矽、0.5-1.5wt％鎂、0.5-0.9wt％的錳、1.2-1.5wt％的鈦以及餘量的鋅；鈍化液為0.3-0.5wt％的硝酸鈦、1.2-2.0wt％的過氧化氫、0.3-0.6wt％的磷酸、0.8-1.2wt％的檸檬酸。採用本發明的工藝能夠製備耐腐蝕性優異，尤其是在潮溼環境中耐蝕性優異的熱浸鍍碳鋼材料，並且所製備的鈍化保護膜均勻、平整緻密，可以有效防止隔離腐蝕環境和鍍鋅層，能夠有效抑制腐蝕。
文檔編號C23C2/06GK102560307SQ20121001185
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者周然華 申請人:周然華