鋼鐵熱浸鍍鋁鋅合金工藝的製作方法

2023-05-04 18:53:56

專利名稱：鋼鐵熱浸鍍鋁鋅合金工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於鋼鐵熱浸鍍技術領域，尤其適用於鋼鐵熱浸鍍含鋁50～80％的鋁鋅合金。
本發明的目的是通過以下的技術方案來實現的一種鋼鐵熱浸鍍鋁鋅合金工藝，包括(1)消除工件表面的油脂及進行酸洗；(2)將經酸洗表面潔淨的工件通過鈍化劑溶液進行預膜處理，鈍化劑溶液由0.2～5％的三氧化鉻、0.05～3％的高錳酸鉀、0.05～6％的亞硝酸鈉和水配製而成，或由0.2～5％的三氧化鉻、0.05～3％的高錳酸鉀和水配製而成，或由0.2～5％的三氧化鉻、0.05～6％的亞硝酸鈉和水配製而成，或由0.05～3％的高錳酸鉀、0.05～6％的亞硝酸鈉和水配製而成，上述鈍化劑溶液的組分含量為質量百分含量；(3)吹乾、預熱經過鈍化預膜處理後的工件；(4)將工件浸入加有微量抗氧化合金的鋁鋅合金鍍液中，抗氧化合金由70～80％的鋁、4～10％的稀土、8～10％的矽、3～5％的鎳和3～5％的鋅組成。
下面對本發明作進一步詳細說明。
除油脂採用化學除油或加熱除油。工件表面油汙較少時，採用化學除油，除油液由20～25％NaOH和少量洗潔劑組成，除油溫度為80～100℃，除油時間一般為15～20min。表面油汙較多時，採用加熱除油，將工件置於400～500℃的加熱爐中，保溫15～25min。化學除油後的工件要水衝洗後才能酸洗，而加熱除油後的工件可直接進行酸洗。
先用20～25％H2SO4加少量緩蝕劑的酸洗液在70～80℃下酸洗15～20min，水洗後再放入2～5％的稀鹽酸溶液中在室溫下浸泡幾分種。先用加熱硫酸酸洗可提高酸洗效率，並避免硫酸和鹽酸混合加熱酸洗時鹽酸易揮發的弊病。後用稀鹽酸室溫浸泡去除工件表面殘留的難溶鐵鹽，避免熱浸鍍時出現局部漏鍍或虛鍍現象。
工件酸洗後進行鈍化預膜處理。鈍化劑溶液可由0.2～5％的三氧化鉻CrO3、0.05～3％的高錳酸鉀K2MnO4、0.05～6％的亞硝酸鈉NaNO2和水配製而成；或由0.2～5％的三氧化鉻CrO3、0.05～3％的高錳酸鉀K2MnO4和水配製而成；或由0.2～5％的三氧化鉻CrO3、0.05～6％的亞硝酸鈉NaNO2和水配製而成；或由0.05～3％的高錳酸鉀K2MnO4、0.05～6％的亞硝酸鈉NaNO2和水配製而成。上述鈍化劑溶液的組分含量為質量百分含量。配製溶液時，先加水溶解三氧化鉻，然後加入高錳酸鉀，加熱攪拌溶解，最後溶解亞硝酸鈉。
使用本發明配製的鈍化劑溶液對工件進行鈍化處理時，無需對溶液加熱，在室溫下處理時間在0.5～5分鐘，都能獲得均勻而易被鋁還原的四氧化三鐵Fe3O4薄膜。配好的鈍化劑溶液可長期保存和使用。使用一段時間後如果因濃度降低而不能得到滿意的助鍍效果時，可按上述配製過程用蒸餾水配製高濃度的鈍化劑溶液，然後加到舊鈍化劑溶液中攪拌即可再使用。
鈍化助鍍後，將工件預熱到100～250℃，等待鍍鋁鋅合金。
抗氧化合金在熔煉鋁鋅合金時一次性加入。抗氧化合金是由多種抗氧化元素組成的以鋁為載體的中間合金，其加入量為0.5～1.5％。抗氧化合金由鋁、稀土、矽、鎳和鋅組成，其含量為70～80％鋁、4～10％稀土、8～10％矽、3～5％鎳和3～5％鋅。為了除低成本，由純鋁、混合稀土或稀土鋁合金、鋁矽合金、鋁鎳合金和純鋅熔煉成不同配比的抗氧化合金。
抗氧化合金的一種熔煉步驟如下(1)先按抗氧化合金各元素含量比例要求稱量純鋁、混合稀土、鋁矽合金、鋁鎳合金和純鋅；(2)將純鋁、鋁矽合金和鋁鎳合金進行預熱，預熱溫度為350～450℃，預熱時間2～3小時；(3)在石墨坩堝中一次性加入經預熱的純鋁、鋁矽合金和鋁鎳合金，再加熱熔化，控制合金液溫度不超過730℃；(4)拔渣，加入覆蓋劑，如光滷石；(5)將混合稀土和純鋅進行預熱，預熱溫度為200～250℃，預熱時間2～3小時；(6)將經過預熱的混合稀土和純鋅加入上述合金液中，當合金液溫度在710～730℃之間時，精煉除氣，靜置10～15min，拔渣，澆注成薄的錠塊即得到抗氧化合金。
熱浸鍍鋁鋅合金的溫度和時間由所需鍍層的厚度及鍍層中鐵鋁鋅合金層厚度確定。通常熱浸鍍鋁鋅合金液溫度為650～730℃，時間為7～15分鐘。熱浸鍍鋁鋅合金後工件最表層為鋁鋅合金層，厚度在50～80μm之間，鋼鐵基體與鋁鋅合金層之間的鐵鋁鋅合金層厚度在20～45μm之間。
工件熱浸鍍鋁鋅合金後即可直接使用。根據需要可對工件進行鉻酸鹽表面氧化後處理，以進一步提高其耐蝕性能，也可經鉻酸鹽處理後進行塗裝，提高其外觀質量和裝飾效果。
本發明的優點在於(1)鍍液表面無需覆蓋熔鹽，操作時無氟鹽蒸汽揮發汙染空氣，工件鍍鋁鋅合金後不需進行後處理清洗熔鹽，改善了勞動條件，實現了無汙染排放；抗氧化合金無毒、無公害。
(2)在鍍液中加入少量抗氧化合金，減少鍍液表面氧化皮形成，降低氧化皮生長速度，抗氧化合金具有淨化鍍液，除渣、去氧、去氣的作用，鍍液質量大大提高；所得鍍層表面光亮平滑，達到裝飾美觀效果；鍍層無漏鍍、虛鍍、針孔和色差等缺陷。
(3)在鍍液中加入微量抗氧化合金可使鍍層組織細化，耐蝕性和綜合力學性能明顯提高。
(4)由於抗氧化合金隨熔煉過程一次性投入和無鍍後的表面熔鹽消除工序，故本發明工藝流程簡單，工藝易實施，操作簡便。
(5)鈍化劑溶液放置時長，可長期重複使用。
(6)成本低。
實施例2.20號碳鋼件，100×40×3mm。用實施例1的方法進行除油脂和酸洗。用鈍化劑溶液(0.3％CrO3+2.2％K2MnO4+水)，室溫下處理4.5min，水洗，吹乾。150℃下預熱保溫12min。熔煉鋁鋅合金時，一次性加入抗氧化合金，其含量是75％鋁、8％混合稀土、10％矽、4％鎳和3％鋅。所得鋁鋅合金鍍液的化學成分為55％鋁、43％鋅、1.5％矽、0.3％混合稀土和0.2％鎳。熱浸鍍鋁鋅合金液溫度為680℃，熱浸時間為14min，鍍件提出爐後空冷。鍍件的鍍層總厚106μm，其中鐵鋁鋅合金層厚44μm。
實施例3.20號碳鋼件，100×40×3mm。用實施例1的方法進行除油脂和酸洗。用鈍化劑溶液(1.2％CrO3+0.1％NaNO2+水)，室溫下處理3min，水洗，吹乾。180℃下預熱保溫15min。熔煉鋁鋅合金時，一次性加入抗氧化合金，其含量是78％鋁、6％混合稀土、8％矽、4％鎳和4％鋅，所得鋁鋅合金鍍液的化學成分為70％鋁、28％鋅、1.5％矽、0.3％混合稀土和0.2％鎳。熱浸鍍鋁鋅合金液溫度為680℃，熱浸時間為12min，鍍件以6m/min的速度提升出爐，空冷。得到光亮平整、無漏鍍、無虛鍍的鍍層。鍍件最表層為鋁鋅合金層，其厚為64μm，鋼基體與鋁鋅合金層之間的鐵鋁鋅合金層厚34μm。
實施例4.碳鋼(Q235)鋼板，760×13×1.5mm。用實施例1的方法進行除油脂和酸洗。用鈍化劑溶液(0.05％K2MnO4+5.2％NaNO2+水)，室溫下處理1min，水洗，吹乾。200℃下預熱保溫10min。熔煉鋁鋅合金時，一次性加入抗氧化合金，其含量是80％鋁、5％混合稀土、8％矽、3％鎳和4％鋅。所得鋁鋅合金鍍液的化學成分為60％鋁、37.8％鋅、1.6％矽、0.34％混合稀土和0.26％鎳。熱浸鍍鋁鋅合金液溫度為670℃，熱浸時間為12min，鍍件提出爐後空冷。鍍件的鍍層總厚89μm，其中鐵鋁鋅合金層厚30μm。
權利要求
1.一種鋼鐵熱浸鍍鋁鋅合金工藝，其特徵在於包括(1)消除工件表面的油脂及進行酸洗；(2)將經酸洗表面潔淨的工件通過鈍化劑溶液進行預膜處理，鈍化劑溶液由0.2～5％的三氧化鉻、0.05～3％的高錳酸鉀、0.05～6％的亞硝酸鈉和水配製而成，或由0.2～5％的三氧化鉻、0.05～3％的高錳酸鉀和水配製而成，或由0.2～5％的三氧化鉻、0.05～6％的亞硝酸鈉和水配製而成，或由0.05～3％的高錳酸鉀、0.05～6％的亞硝酸鈉和水配製而成，上述鈍化劑溶液的組分含量為質量百分含量；(3)吹乾、預熱經過鈍化預膜處理後的工件；(4)將工件浸入加有微量抗氧化合金的鋁鋅合金鍍液中，抗氧化合金由70～80％的鋁、4～10％的稀土、8～10％的矽、3～5％的鎳和3～5％的鋅組成。
2.根據權利要求1所述的鋼鐵熱浸鍍鋁鋅合金工藝，其特徵在於所述預熱溫度為100～250℃。
全文摘要
本發明公開了一種鋼鐵熱浸鍍鋁鋅合金工藝，屬於熱浸鍍鋁鋅合金領域。該工藝是熱浸鍍前，用鈍化劑溶液對鋼鐵件進行助鍍處理；熱浸鍍時，在鋁鋅合金鍍液中加入微量的抗氧化合金。鈍化劑溶液可由0.2～5％的三氧化鉻CrO
文檔編號C23C2/02GK1392284SQ0213876
公開日2003年1月22日 申請日期2002年7月9日 優先權日2002年7月9日
發明者李華飛, 劉根凡 申請人:華中科技大學