CN101225518A - 控制含硅活性钢镀层厚度的预化学镀镍后热镀锌方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制含硅活性钢镀层厚度的预化学镀镍后热镀锌方法。该方法将含硅活性钢件化学镀镍后再热镀锌。其工艺为：(1)对含硅钢件表面进行化学镀镍前处理；(2)对含硅钢件表面进行化学镀镍，其中，镍盐为NiSO4·6H2O；还原剂为NaH2PO2·H2O，络合剂为C6H5Na3O7·2H2O；(3)对化学镀镍后的含硅活性钢件经烘干后进行热镀锌。本发明有效控制含硅活性钢热镀锌层的超厚生长，获得厚度适宜，表面光亮，粘附性好的镀层；消耗的镍量少，在钢件上预化学镀3～4微米左右的镍层，即可达到控制含硅活性钢热镀锌层超厚的目的。预镀镍层阻止了钢件中铁在锌浴中的溶解，使锌渣生成量大幅减少，降低了锌的损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢铁件热镀锌的方法，更具体的，本发明涉及一种控制含硅活性钢热镀锌层厚度的方法。
背景技术
热镀锌是一种工艺简单而有效的钢铁防护工艺，被广泛用于钢铁构件的防护上，是保证钢铁产品的耐蚀性能，延长使用寿命，减少经济损失的有效防护方法。热镀锌时，钢中硅会显著增加铁与锌的反应活性，故又称为活性钢。活性钢镀件往往会出现灰暗、超厚及粘附性差的镀层，使产品质量明显降低。为了解决常规热镀锌方法中出现的含硅活性钢的镀层质量问题，发展了各种镀锌技术，如高温热镀锌、合金热镀锌等，其中热浸锌镍合金技术是解决活性钢热镀锌问题的效方法，并且在生产中得到广泛应用。但是，这种方法在实际应用中存在一些问题：(1)需经常检测镀浴中的镍浓度，随着镀浴中镍的浓度不断降低，需要定期向镀浴中添加锌镍中间合金，而且需要专门冶炼锌镍中间合金；(2)由于镀浴中镍的存在而降低了铁在锌中的溶解度，增加了镀浴中铁镍锌三元锌渣的形成量，并且由于锌渣中的镍含量远高于镀浴中的镍含量，降低了镍的使用效率；(3)锌镍合金镀浴对含硅量≤0.25％的钢有效，而对于含硅量＞0.25％的高硅钢，控制镀层生长作用不明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能有效控制含硅活性钢(特别是钢中含硅量＞0.25％的高硅钢)在热镀锌过程中硅引起的热镀锌层超厚生长，获得厚度适宜、性能良好的镀层的热镀锌工艺方法。
为达上述目的，本发明采用的技术方案是：将含硅活性钢件进行化学镀镍前处理，然后镀上化学镀镍层，烘干后再进行热镀锌。
具体方法是：
(1)对含硅钢件表面进行化学镀镍前处理，过程如下：
在5％NaCl水溶液(60～70℃)中对所述含硅活性钢件进行碱洗除油；用温度50℃清水冲洗；在15％HCl(室温20～30℃)中酸洗除锈；用温度为20～30℃的清水冲洗。
(2)对含硅钢件表面进行化学镀镍，采用的配方与工艺为：
镍盐：NiSO4·6H2O 0.1～0.2mol/L，
还原剂：NaH2PO2·H2O 0.2～0.4mol/L，
络合剂：C6H5Na3O7·2H2O 0.1～0.4mol/L，
NH4Cl 0.3～0.8mol/L，
pH值：7.5～8.0，
温度：85±2℃，
镀液载荷：1dm2/L，
镀速：18～20微米/小时。
(3)对化学镀镍后的含硅活性钢件表面进行热镀锌，过程如下：
在温度120℃下对含硅活性钢件进行烘干；在温度450℃下进行热镀锌。
相对于现有技术，本发明专利的有益效果是：工艺简单，可有效控制含硅活性钢(特别是含硅量＞0.25％的高硅钢)热镀锌层的超厚生长，获得厚度适宜，表面光亮，粘附性好的镀层；消耗的镍量少，在钢件上预化学镀3～4微米左右的镍层，即可达到控制含硅活性钢热镀锌层超厚的目的；预镀镍层阻止了钢件中铁在锌浴中的溶解，使锌渣生成量大幅减少，降低了锌的损耗。
附图说明
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的描述。
图1为预化学镀镍4微米的4种含硅钢板在450℃下热镀锌不同时间后获得的镀层厚度的折线图。
图2为预化学镀镍3微米的4种含硅钢板在450℃下热镀锌不同时间后获得的镀层厚度的折线图。
图3为4种含硅钢板在450℃下直接热镀锌不同时间后获得的镀层厚度的折线图。
图4为含0.09％Si钢板表面预化学镀不同厚度的镍层后，在450℃下热镀锌得到的热镀锌层厚度与预化学镀镍层厚度关系的折线图。
具体实施方式
实施例1：
对化学成分如下表1的含硅0.04％的活性钢板分别进行了预化学镀4微米和3微米的镍后再热镀锌的处理，包括以下工艺步骤：(1)对含硅钢板表面进行化学镀镍前处理：在温度为60℃的5％NaCl水溶液中对含硅钢板进行碱洗除油；用温度50℃清水冲洗；在温度为20℃，浓度为15％的HCl中酸洗除锈；用温度为20℃清水冲洗。(2)对含硅钢板表面进行化学镀镍，采用的配方与工艺为：镍盐为NiSO4·6H2O，浓度为0.1mol/L，还原剂为NaH2PO2·H2O，浓度为0.25mol/L；络合剂为C6H5Na3O7·2H2O和NH4Cl，浓度分别为0.15mol/L和0.4mol/L；pH值为7.5，温度：85℃，镀液载荷：1dm2/L，镀速为18微米/小时。称取相应的试剂后，用60℃的蒸馏水分别溶解C6H5Na3O7·2H2O、NH4Cl和NiSO4·6H2O，先将前两者混合，边搅拌边注入NiSO4·6H2O中，施镀前将其过滤后倒入盛有热水溶解的NaH2PO2·H2O的另一容器中，加入氨水将pH值调至7.5左右，加热至85℃，然后对钢板进行施镀。(3)在温度120℃下对化学镀镍后的含硅钢板进行烘干，时间3分钟；在温度450℃下进行热镀锌，时间分别为3、5、7、10分钟。
实施例2
对化学成分如下表1的含硅0.09％的活性钢板分别进行了预化学镀4微米和3微米的镍后再热镀锌的处理，包括以下工艺步骤：(1)对含硅钢板表面进行化学镀镍前处理：在温度为60℃的5％NaCl水溶液中对含硅钢板进行碱洗除油；用温度50℃清水冲洗；在温度为25℃，浓度为15％的HCl中酸洗除锈；用温度为25℃清水冲洗。(2)对含硅钢板表面进行化学镀镍，采用的配方与工艺为：镍盐为NiSO4·6H2O，浓度为0.15mol/L，还原剂为NaH2PO2·H2O，浓度为0.3mol/L；络合剂为C6H5Na3O7·2H2O和NH4Cl，浓度分别为0.25mol/L和0.35mol/L；pH值为7.5，温度：85℃，镀液载荷：1dm2/L，镀速为18微米/小时。称取相应的试剂后，用60℃的蒸馏水分别溶解C6H5Na3O7·2H2O、NH4Cl和NiSO4·6H2O，先将前两者混合，边搅拌边注入NiSO4·6H2O中，施镀前将其过滤后倒入盛有热水溶解的NaH2PO2·H2O的另一容器中，加入氨水将pH值调至7.5左右，加热至85℃，然后对钢板进行施镀。(3)在温度120℃下对化学镀镍后的含硅钢板进行烘干，时间3分钟；在温度450℃下进行热镀锌，时间分别为3、5、7、10分钟。
实施例3
对化学成分如下表1的含硅0.18％的活性钢板分别进行了预化学镀4微米和3微米的镍后再热镀锌的处理，包括以下工艺步骤：(1)对含硅钢板表面进行化学镀镍前处理：在温度为70℃的5％NaCl水溶液中对含硅钢板进行碱洗除油；用温度50℃清水冲洗；在温度为25℃，浓度为15％的HCl中酸洗除锈；用温度为25℃清水冲洗。(2)对含硅钢板表面进行化学镀镍，采用的配方与工艺为：镍盐为NiSO4·6H2O，浓度为0.2mol/L，还原剂为NaH2PO2·H2O，浓度为0.35mol/L；络合剂为C6H5Na3O7·2H2O和NH4Cl，浓度分别为0.3mol/L和0.6mol/L；pH值为8，温度：85℃，镀液载荷：1dm2/L，镀速为20微米/小时。称取相应的试剂后，用60℃的蒸馏水分别溶解C6H5Na3O7·2H2O、NH4Cl和NiSO4·6H2O，先将前两者混合，边搅拌边注入NiSO4·6H2O中，施镀前将其过滤后倒入盛有热水溶解的NaH2PO2·H2O的另一容器中，加入氨水将pH值调至8左右，加热至85℃，然后对钢板进行施镀。(3)在温度120℃下对化学镀镍后的含硅钢板进行烘干，时间3分钟；在温度450℃下进行热镀锌，时间分别为3、5、7、10分钟。
实施例4
对化学成分如下表1的含硅0.36％的活性钢板分别进行了预化学镀4微米和3微米的镍后再热镀锌的处理，包括以下工艺步骤：(1)对含硅钢板表面进行化学镀镍前处理：在温度为70℃的5％NaCl水溶液中对含硅钢板进行碱洗除油；用温度50℃清水冲洗；在温度为30℃，浓度为15％的HCl中酸洗除锈；用温度为30℃清水冲洗。(2)对含硅钢板表面进行化学镀镍，采用的配方与工艺为：镍盐为NiSO4·6H2O，浓度为0.2mol/L，还原剂为NaH2PO2·H2O，浓度为0.4mol/L；络合剂为C6H5Na3O7·2H2O和NH4Cl，浓度分别为0.35mol/L和0.8mol/L；pH值为8，温度：85℃，镀液载荷：1dm2/L，镀速为20微米/小时。称取相应的试剂后，用60℃的蒸馏水分别溶解C6H5Na3O7·2H2O、NH4Cl和NiSO4·6H2O，先将前两者混合，边搅拌边注入NiSO4·6H2O中，施镀前将其过滤后倒入盛有热水溶解的NaH2PO2·H2O的另一容器中，加入氨水将pH值调至8左右，加热至85℃，然后对钢板进行施镀。(3)在温度120℃下对化学镀镍后的含硅钢板进行烘干，时间3分钟；在温度450℃下进行热镀锌，时间分别为3、5、7、10分钟。
表1 钢板的化学成分(％)
| 实施例 | C | Si | Mn | P | S |
| 1234 | 0.170.170.170.17 | 0.040.090.180.36 | 0.230.230.230.23 | 0.0100.0100.0100.010 | 0.0050.0050.0050.005 |
对比实施例1～4
将上述实施例1～4中的4种含硅活性钢板不经过预化学镀镍而直接进行热镀锌的处理，包括以下工艺步骤：(1)对含硅钢板表面进行热镀锌前处理：在温度为70℃的5％NaCl水溶液中对含硅钢板进行碱洗除油；用温度50℃清水冲洗；在温度为25℃，浓度为15％的HCl中酸洗除锈；用温度为25℃清水冲洗。(2)在温度为80℃的70％NH4Cl+30％ZnCl水溶液助镀剂中对含硅钢板进行助镀，助镀时间2分钟。(3)在温度120℃下对化学镀镍后的含硅钢板进行烘干，时间3分钟；(4)在温度450℃下进行热镀锌，时间分别为3、5、7、10分钟。
对实施例1～4以及对比实施例1～4的镀锌钢板进行测试，从镀锌钢板上锯出小块样品，对其横截面进行磨制、抛光、腐蚀，在金相显微镜下用带有刻度的目镜，测量样品中的镀层厚度。
结果如图1～3所示，可以看出，未预化学镀镍的4种含硅钢板直接进行热镀锌时，得到厚的镀层，镀层厚度随浸镀时间的增加而增加(图3)，其中含硅量为0.09％和0.36％的钢分别出现厚度峰值；当4种含硅钢板预化学镀4微米和3微米镍层后再进行热镀锌，镀层厚度明显降低，并且不随钢中含硅量而变化，镀层厚度随浸镀时间的增加而略有增加(图中1～2)，有效抑制了含硅钢热镀锌层的超厚生长。
从图4可以看出，当热浸镀时间分别为5分钟和10分钟时，热镀锌层厚度随预化学镀镍层厚度增加而降低，在预化学镀镍层厚度超过4微米以后，热镀锌层厚度变化较小。在热镀锌生产实际中，大多数钢件的浸镀时间一般不超过10分钟，因此，在钢件上预化学镀3～4微米左右的镍层，即可达到控制含硅活性钢热镀锌层超厚的目的。
Claims (3)
1.控制含硅活性钢镀层厚度的预化学镀镍后热镀锌方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)对含硅钢件表面进行化学镀镍前预处理；
(2)对含硅钢件表面进行化学镀镍，采用的配方与工艺为：
镍盐：NiSO4·6H2O 0.1～0.2mol/L，
还原剂：NaH2PO2·H2O 0.2～0.4mol/L，
络合剂：C6H5Na3O7·2H2O 0.1～0.4mol/L，
NH4Cl 0.3～0.8mol/L，
pH值：7.5～8.0，
温度：85±2℃，
镀液载荷：1dm2/L，
镀速：18～20微米/小时；
(3)对化学镀镍后的含硅活性钢件表面进行热镀锌：在温度为120℃下对含硅活性钢件进行烘干后，再在温度为450℃下进行热镀锌。
2.根据权利要求1所述的控制含硅活性钢镀层厚度的预化学镀镍后热镀锌方法，其特征在于所述步骤(1)的预处理是指在温度为60～70℃的5％NaCl水溶液中对含硅活性钢件进行碱洗除油；然后用温度50℃清水冲洗；再在温度为20～30℃的15％HCl中酸洗除锈；最后用温度为20～30℃的清水冲洗。
3.根据权利要求1所述的控制含硅活性钢镀层厚度的预化学镀镍后热镀锌方法，其特征在于所述步骤(3)的热镀锌时间为3～10分钟。
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