CN103540932A - 一种在低碳钢表面制备铜锌合金层的方法 - Google Patents

一种在低碳钢表面制备铜锌合金层的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103540932A
CN103540932A CN201310471156.3A CN201310471156A CN103540932A CN 103540932 A CN103540932 A CN 103540932A CN 201310471156 A CN201310471156 A CN 201310471156A CN 103540932 A CN103540932 A CN 103540932A
Authority
CN
China
Prior art keywords
low
carbon steel
steel
carbon
copper
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310471156.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103540932B (zh
Inventor
钟庆东
钟齐军
郁利彬
王毅
勒霞文
顾帅帅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN201310471156.3A priority Critical patent/CN103540932B/zh
Publication of CN103540932A publication Critical patent/CN103540932A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103540932B publication Critical patent/CN103540932B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Chemically Coating (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

本发明属于钢铁表面合金化技术领域，特别是一种在低碳钢表面制备铜锌合金层的方法。本发明是通过球磨得到的纳米级锌粉涂覆到化学镀铜后低碳钢表面，利用氢气氛下高温环境在低碳钢表面实现铜锌合金化，从而达到通过复合简单工艺提高低碳钢表面耐腐蚀性能的目的。经过测试，处理后的试样耐蚀方面均有大幅度提高。

Description

一种在低碳钢表面制备铜锌合金层的方法
技术领域
本发明属于钢铁表面合金化技术领域，特别是一种在低碳钢表面制备铜锌合金层的方法。
背景技术
钢铁材料是我们所有运用材料中的基础性材料，是支柱性材料。铁及其合金就生产规模和利用数量来说，都在金属中占据着主导地位。此外，钢铁材料具有资源丰富、生产简单、加工容易、成本低廉、性能多样等特点, 所以钢铁材料是应用量大、应用面广的材料。在可以预见的将来, 还没有哪一种材料可以替代钢铁材料的作用。然而钢铁工程材料都有一定的使用寿命。这是由于它们在使用或者存放过程中受到了不同形式的损坏。其中腐蚀是最常见的一个因素。金属腐蚀是一个自发的破坏过程，给人们带来的损失和破坏是很惊人的。根据美国腐蚀工程学会（NACE International）报道，于1999年至2001年调查期间美国每年腐蚀损失已达到2760亿美元，约占美国国民生产总值GDP的3.1%调查结果还表明：如果采取了有效的防腐蚀措施，其中至少20%的损失可以避免。在我国，根据中国工程院咨询项目“中国工业与自然环境腐蚀问题调查与对策”得出的调查结果：如果采用 Hoar方法计算，每年仅化学工业、能源、交通、建筑、机械等行业的直接腐蚀损失就高达2288.43亿元。为此研究钢铁材料的耐腐蚀性能的提高是一项利国利民的重要研究，对各国经济社会的发展进步有着重要的作用。
在钢铁材料表面制得一层铜锌合金层，能够很好地改善钢铁材料的耐腐蚀性、硬度等性能。铜锌合金具有金黄色的、像金子的颜色。黄铜有较强的耐蚀、耐磨性能，无论在大气、淡水或蒸汽中都能保持很好的耐蚀性。因此，在钢铁材料表面制备一层铜锌合金具有深远的意义。
目前，金属表面合金化，按实现手段可分类如下：1改变金属表面的合金成分。2金属表面覆盖技术。3改善金属表面的金相组织，使表层组织强化。目前国内外这方面的研究较少。例如，中国专利200980117220.X提供一种铜锌合金电镀浴和使用其的镀法，该铜锌合金电镀浴不使用氰化物，能够在宽电流密度范围内形成具有目标组成的均匀的有光泽的镀层。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种在低碳钢表面制备铜锌合金层的方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种在低碳钢表面制备铜锌合金层的方法，具有以下工艺过程和步骤：
 a．首先将普通冷轧低碳钢的表面打磨光滑，然后在200-300℃保温5-10小时进行时效处理，以稳定钢板的组织和尺寸；
b．将打磨好的低碳钢片在酸性硫酸镀铜液中化学镀铜1-20min，然后用去离子水洗净、干燥后待用； 
c．将球磨好的纳米尺寸为50-100nm的锌粉喷覆于化学镀铜后的低碳钢表面，覆盖厚度为0.1-1um；
d．将上述处理好的低碳钢片置于氢气气氛炉内，升温速率控制在10-20℃/min，升温至400-600℃，保温时间2-6h，然后随炉冷却。
所述步骤b中的酸性镀铜液成分为：CuSO4：300g/L，H2SO4：25mL/L，Ph=2.0。
所述步骤c中的球磨工艺参数为：按1um锌粉：无水乙醇=15g：80mL，混合后球磨，转速为360r/min，时间48h。
与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点：
本发明方法操作方便，设备简单，并且整个实验过程无污染；在低碳钢表面形成的合金层与基体的结合力良好。 通过本发明方法形成的合金层有良好的耐蚀性，显著地改善了基材使用过程的耐腐蚀性能。
具体实施方式
现将本发明的具体实施例叙述如下：
实施例1
1．首先将普通冷轧低碳钢的表面打磨光滑，然后在300℃保温8小时进行时效处理，以稳定钢板的组织和尺寸；
2．将打磨好的低碳钢片在酸性硫酸镀铜液中化学镀铜1min，然后用去离子水洗净、干燥后待用。
3．将球磨好的纳米锌粉喷覆于化学镀铜后的低碳钢表面，覆盖厚度为0.1um。
4．将上述处理好的低碳钢片置于氢气气氛炉内，在此气氛下升温速率控制在10℃/min，升温至400℃，保温时间2h，然后随炉冷却。
然后将处理后的钢板通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。
实施例2
1．首先将普通冷轧低碳钢的表面打磨光滑，然后在300℃保温8小时进行时效处理，以稳定钢板的组织和尺寸；
2．将打磨好的低碳钢片在酸性硫酸镀铜液中化学镀铜5min，然后用去离子水洗净、干燥后待用。
3．将球磨好的纳米锌粉喷覆于化学镀铜后的低碳钢表面，覆盖厚度为0.5um。
4．将上述处理好的低碳钢片置于氢气气氛炉内，在此气氛下升温速率控制在10℃/min，升温至400℃，保温时间4h，然后随炉冷却。
然后将处理后的钢板通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。
实施例3
1．首先将普通冷轧低碳钢的表面打磨光滑，然后在300℃保温8小时进行时效处理，以稳定钢板的组织和尺寸；
2．将打磨好的低碳钢片在酸性硫酸镀铜液中化学镀铜10min，然后用去离子水洗净、干燥后待用。
3．将球磨好的纳米锌粉喷覆于化学镀铜后的低碳钢表面，覆盖厚度为0.6um。
4．将上述处理好的低碳钢片置于氢气气氛炉内，在此气氛下升温速率控制在10℃/min，升温至500℃，保温时间6h，然后随炉冷却。
然后将处理后的钢板通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。
实施例4
1．首先将普通冷轧低碳钢的表面打磨光滑，然后在300℃保温8小时进行时效处理，以稳定钢板的组织和尺寸；
2．将打磨好的低碳钢片在酸性硫酸镀铜液中化学镀铜15min，然后用去离子水洗净、干燥后待用。
3．将球磨好的纳米锌粉喷覆于化学镀铜后的低碳钢表面，覆盖厚度为0.8um。
4．将上述处理好的低碳钢片置于氢气气氛炉内，在此气氛下升温速率控制在10℃/min，升温至500℃，保温时间2h，然后随炉冷却。
然后将处理后的钢板通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。
实施例5
1．首先将普通冷轧低碳钢的表面打磨光滑，然后在300℃保温8小时进行时效处理，以稳定钢板的组织和尺寸；
2．将打磨好的低碳钢片在酸性硫酸镀铜液中化学镀铜20min，然后用去离子水洗净、干燥后待用。
3．将球磨好的纳米锌粉喷覆于化学镀铜后的低碳钢表面，覆盖厚度为0.9um。
4．将上述处理好的低碳钢片置于氢气气氛炉内，在此气氛下升温速率控制在10℃/min，升温至600℃，保温时间4h，然后随炉冷却。
然后将处理后的钢板通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。
实施例6
1．首先将普通冷轧低碳钢的表面打磨光滑，然后在300℃保温8小时进行时效处理，以稳定钢板的组织和尺寸；
2．将打磨好的低碳钢片在酸性硫酸镀铜液中化学镀铜20min，然后用去离子水洗净、干燥后待用。
3．将球磨好的纳米锌粉喷覆于化学镀铜后的低碳钢表面，覆盖厚度为1um。
4．将上述处理好的低碳钢片置于氢气气氛炉内，在此气氛下升温速率控制在10℃/min，升温至600℃，保温时间6h，然后随炉冷却。
然后将处理后的钢板通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。
由表一可知，通过化学镀铜及纳米技术处理后，在低碳钢表面获得铜锌合金层，显著的提高了低碳钢表面的耐蚀性能。 

Claims (3)

1.一种在低碳钢表面制备铜锌合金层的方法，其特征在于，具有以下工艺过程和步骤：
 a．首先将普通冷轧低碳钢的表面打磨光滑，然后在200-300℃保温5-10小时进行时效处理，以稳定钢板的组织和尺寸；
b．将打磨好的低碳钢片在酸性硫酸镀铜液中化学镀铜1-20min，然后用去离子水洗净、干燥后待用； 
c．将球磨好的纳米尺寸为50-100nm的锌粉喷覆于化学镀铜后的低碳钢表面，覆盖厚度为0.1-1um；
d．将上述处理好的低碳钢片置于氢气气氛炉内，升温速率控制在10-20℃/min，升温至400-600℃，保温时间2-6h，然后随炉冷却。
2.根据权利要求1所述的一种在低碳钢表面制备铜锌合金层的方法，其特征在于，所述步骤b中的酸性镀铜液成分为：CuSO4：300g/L，H2SO4：25mL/L，Ph=2.0。
3.根据权利要求1所述的一种在低碳钢表面制备铜锌合金层的方法，其特征在于，所述步骤c中的球磨工艺参数为：按1um锌粉：无水乙醇=15g：80mL，混合后球磨，转速为360r/min，时间48h。
CN201310471156.3A 2013-10-11 2013-10-11 一种在低碳钢表面制备铜锌合金层的方法 Active CN103540932B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310471156.3A CN103540932B (zh) 2013-10-11 2013-10-11 一种在低碳钢表面制备铜锌合金层的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310471156.3A CN103540932B (zh) 2013-10-11 2013-10-11 一种在低碳钢表面制备铜锌合金层的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103540932A true CN103540932A (zh) 2014-01-29
CN103540932B CN103540932B (zh) 2015-12-02

Family

ID=49964768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310471156.3A Active CN103540932B (zh) 2013-10-11 2013-10-11 一种在低碳钢表面制备铜锌合金层的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103540932B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105734630A (zh) * 2016-03-08 2016-07-06 上海大学 在低碳钢表面制备高耐腐蚀性的铜锌铜复合镀层的方法
CN109119855A (zh) * 2018-09-05 2019-01-01 浙江长城换向器有限公司 一种换向器及其换向器的生产方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102154617A (zh) * 2011-03-28 2011-08-17 上海大学 一种冷轧低碳钢表面渗硅合金化的工艺方法
CN102864415A (zh) * 2012-09-28 2013-01-09 上海大学 一种基于真空蒸镀方法的铝铁合金化的工艺方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102154617A (zh) * 2011-03-28 2011-08-17 上海大学 一种冷轧低碳钢表面渗硅合金化的工艺方法
CN102864415A (zh) * 2012-09-28 2013-01-09 上海大学 一种基于真空蒸镀方法的铝铁合金化的工艺方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
F. MOLLEDA ET.AL.: "Copper coating of carbon steel by a furnace brazing process using brass as the braze", 《MATERIALS CHARACTERIZATION》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105734630A (zh) * 2016-03-08 2016-07-06 上海大学 在低碳钢表面制备高耐腐蚀性的铜锌铜复合镀层的方法
CN105734630B (zh) * 2016-03-08 2018-08-17 上海大学 在低碳钢表面制备高耐腐蚀性的铜锌铜复合镀层的方法
CN109119855A (zh) * 2018-09-05 2019-01-01 浙江长城换向器有限公司 一种换向器及其换向器的生产方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103540932B (zh) 2015-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103302287B (zh) 一种用于耐磨耐蚀涂层的铁基非晶粉末及制备方法
CN107916394B (zh) 一种钢材表面多元合金共渗防腐层的共渗工艺
CN103255410B (zh) 一种镁合金抗腐蚀防护涂层的制备方法
CN108396315B (zh) 一种耐候钢表面稳定化锈层快速生成处理剂及其使用方法
CN101307451B (zh) 一种有机无机复合金属表面钝化处理液
CN104162662A (zh) 表面改性的非晶合金粉末、制备方法及利用其制备的涂层
CN105951081B (zh) 环保型铝合金无铬钝化剂及其制备方法
Zou et al. Corrosion resistance of nickel-coated SiCp/Al composites in 0.05 M NaCl solution
CN101914792B (zh) 一种Al-Cr合金涂层及其制备方法
Jiang et al. Erosion-corrosion behavior of electroless Ni-P coating on copper-nickel alloy in 3.5 wt.% sodium chloride solution
Castano et al. A comparative study on the corrosion resistance of cerium-based conversion coatings on AZ91D and AZ31B magnesium alloys
WO2012065481A1 (zh) 耐腐蚀处理组合物、材料及其制造方法
CN103540932B (zh) 一种在低碳钢表面制备铜锌合金层的方法
CN102766840B (zh) 钢换热器管束表面改性锌铝稀土共渗方法及其渗剂
CN104775119A (zh) 低摩擦系数Fe基非晶态合金涂层的激光熔覆制备方法
CN104264116A (zh) 一种在X80管线钢基材表面制备AlTiCrNiTa高熵合金涂层的工艺
CN108149232B (zh) 一种铝或七系铝合金用环保钝化液及其制备方法和处理工艺
WO2020221350A1 (zh) 一种具有锈层的裸用耐候钢及其制造方法
CN105039969A (zh) 一种船侧板铁基高铬陶瓷复合防海水腐蚀涂层及其制备方法
CN107022735A (zh) 一种与制件结合均匀、高硬度的粉末渗锌剂的制备方法
CN103911649A (zh) 一种锌基复合镀层的制备方法
CN103956592B (zh) 接地网NiP-DLC复合抗腐蚀防护涂层制备方法
CN105420667B (zh) 一种低温合金共渗金属防腐工艺
CN105220140A (zh) 一种钢铁制件表面装饰性耐腐蚀防护层及其制备方法和应用
CN102021570B (zh) 冷轧低碳钢板表面SiO2涂层/Ni-Si合金化层复合结构的处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant