CN104152915A - 一种铝酸锌防护层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝酸锌防护层的制备方法，属于金属腐蚀与防护技术领域。利用电镀方法在工件表层镀铝，然后对镀铝工件进行加热处理使铝氧化成为氧化铝；对表面生成氧化铝的工件进行热浸镀锌，使其表面镀上层锌；对镀锌工件进行两次退火，第一次退火使锌转化为氧化锌，随炉冷却至室温后进行第二次退火，第二次退火使氧化铝与氧化锌在界面处发生固态扩散反应形成铝酸锌层，随炉冷却至室温后即在工件表面得到铝酸锌防护层。该方法可在仪器、设备表面生成一层铝酸锌保护层保护设备耐酸碱腐蚀、增加其耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝酸锌防护层的制备方法，具体涉及采用电镀铝、热浸镀锌及高温退火在工件表面制备铝酸锌防护涂层的方法，属于金属腐蚀与防护技术领域。
背景技术
金属材料由于与其所处环境发生化学或电化学反应而引起变质和破坏，这种现象称的腐蚀给经济建设和人民生活带来了巨大的经济损失和危害。目前，防止金属腐蚀的主要方法包括正确选用耐腐蚀材料、腐蚀环境的控制、电化学保护、表面涂覆层保护以及合理的防腐蚀设计。但目前防护过程中出现的主要问题一是防护层本身防护效果差，在特殊环境或长时间处在酸碱等介质下容易发生腐蚀，在有些环境下防护层耐磨性不够，容易被磨损；二是防护层与基体结合不紧密，容易脱落，防护层脱落后基体很快被腐蚀。
铝酸锌(尖晶石)是一种陶瓷材料，具有良好的耐蚀、耐磨性及化学稳定性，而且其绝缘性好、热膨胀系数小、硬度高，广泛用作电子元器件的绝缘骨架、合金或金属制品的陶瓷保护膜、远红外波段窗口材料、耐火材料及精细陶瓷器皿，而且还是优秀的蓝绿紫波段激光基质晶体材料。
本发明在设备或容器等工件表面制备一层铝酸锌防护层，防护层与工件结合紧密，不易脱落，具有很好的耐磨及防护作用，将在金属腐蚀与防护等方面有重要的应用价值。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种铝酸锌防护层的制备方法，该方法可在仪器、设备表面生成一层铝酸锌保护层保护设备耐酸碱腐蚀、增加其耐磨性。
本发明的技术方案具体涉及采用电镀铝、热浸镀锌及高温退火在工件表面制备铝酸锌防护涂层的方法，具体步骤包括如下：
（1）利用电镀方法在工件表层镀铝，然后对镀铝工件进行阳极氧化处理使铝氧化成为氧化铝；
（2）对表面生成氧化铝的工件进行热浸镀锌，使其表面镀上一层锌；
（3）对镀锌工件进行两次退火，第一次退火使锌转化为氧化锌，随炉冷却至室温后进行第二次退火，第二次退火使氧化铝与氧化锌在界面处发生固态扩散反应形成铝酸锌层，随炉冷却至室温后即在工件表面得到铝酸锌防护层。
所述工件的材料为黑色金属材料。
所述电镀方法所使用的电镀液的成分为AlCl3为76%～80wt%，NaCl为10%～12wt%，KCl为10%～12wt%，其中NaCl和KCl摩尔比为1:1，熔盐温度为150～200℃，电流密度为1.0～5.0A/dm2,电镀时间30～60分钟。
所述镀铝工件进行阳极氧化处理的电解液溶液为180～200g/L H2SO4溶液，电解温度18～22℃，铝离子浓度小于20g/L，电流密度1.0～5.0A/dm2，阳极氧化时间30～60分钟。
所述热浸镀锌是将工件置于温度为440～460℃的熔融锌液中3～5min。
所述镀锌工件第一次退火是在300℃～350℃的条件下保温30小时～40小时。
所述镀锌工件第二次退火是在600℃～700℃的条件下保温1小时～2小时。在这一加热和保温过程中，氧化铝与氧化锌界面处发生固态扩散反应形成铝酸锌层。
本发明的有益效果是：该方法制得的铝酸锌层具有非常好的耐腐蚀、耐磨性，在保护设备耐腐蚀等方面有潜在的应用，本发明公布的铝酸锌防护层制备方法具有制备工艺简单，对环境无污染，产量高，镀层牢固，防护效果好等特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施方式一：本实施方式的铝酸锌防护层的制备方法为：
（1）利用电镀方法在Q235钢工件表面镀铝，然后对镀铝工件进行阳极氧化处理使铝氧化成为氧化铝；电镀液的成分为AlCl3为76%，NaCl为12wt%，KCl为12wt%，其中NaCl和KCl摩尔比为1:1，熔盐温度为180℃，电流密度为1.5A/dm2,电镀时间60分钟。镀铝工件进行阳极氧化处理的电解液溶液为180g/L H2SO4溶液，电解温度20℃，铝离子浓度18g/L，电流密度1.5A/dm2，阳极氧化时间50分钟。
（2）对表面生成氧化铝的工件进行热浸镀锌，使其表面镀上一层锌；将工件置于温度为440℃的熔融锌液中5分钟。
（3）对镀锌工件进行两次退火，第一次退火使锌转化为氧化锌，在350℃的条件下保温30小时，随炉冷却至室温后进行第二次退火，在600℃的条件下保温1小时，第二次退火使氧化铝与氧化锌在界面处发生固态扩散反应形成铝酸锌层，随炉冷却至室温后即在工件表面得到铝酸锌防护层。
该保护层与工件表面结合紧密，由于铝酸锌很强的耐腐蚀、耐磨性，从而起到保护工件的作用。
实施方式二：本实施方式的铝酸锌防护层的制备方法为：
（1）利用电镀方法在65Mn工件表层镀铝，然后对镀铝工件进行阳极氧化处理使铝氧化成为氧化铝；电镀液的成分为AlCl3为80wt%，NaCl为10%，KCl为10%，其中NaCl和KCl摩尔比为1:1，熔盐温度为160℃，电流密度为1.3A/dm2,电镀时间30分钟。镀铝工件进行阳极氧化处理的电解液溶液为180g/L H2SO4溶液，电解温度18℃，铝离子浓度18g/L，电流密度1.2A/dm2，阳极氧化时间30分钟。
（2）对表面生成氧化铝的工件进行热浸镀锌，使其表面镀上层锌；将工件置于温度为460℃的熔融锌液中3分钟。
（3）对镀锌工件进行两次退火，第一次退火使锌转化为氧化锌，在300℃的条件下保温20小时，随炉冷却至室温后进行第二次退火，在650℃的条件下保温20分钟，第二次退火使氧化铝与氧化锌在界面处发生固态扩散反应形成铝酸锌层，随炉冷却至室温后即在工件表面得到铝酸锌防护层。
通过本方法在65Mn工件表面产生一层较薄的铝酸锌防护层，避免工件在酸性、碱性环境或潮湿环境下被腐蚀。从而提高工件的耐腐性。
实施方式三：本实施方式的铝酸锌防护层的制备方法为：
（1）利用电镀方法在45号钢工件表层镀铝，然后对镀铝工件进行阳极氧化处理使铝氧化成为氧化铝；电镀液的成分为AlCl3为78wt%，NaCl为11wt%，KCl为11wt%，其中NaCl和KCl摩尔比为1:1，熔盐温度为200℃，电流密度为3 A/dm2,电镀时间45 分钟。镀铝工件进行阳极氧化处理的电解液溶液为180g/L H2SO4溶液，电解温度22℃，铝离子浓度16g/L，电流密度5.0A/dm2，阳极氧化时间45分钟。
（2）对表面生成氧化铝的工件进行热浸镀锌，使其表面镀上一层锌；将工件置于温度为460℃的熔融锌液中4分钟。
（3）对镀锌工件进行两次退火，第一次退火使锌转化为氧化锌，在320℃的条件下保温25小时，随炉冷却至室温后进行第二次退火，在650℃的条件下保温1.5小时，第二次退火使氧化铝与氧化锌在界面处发生固态扩散反应形成铝酸锌层，随炉冷却至室温后即在工件表面得到铝酸锌防护层。
通过本方法在45号钢工件表面复合了一层铝酸锌防护层，提高了工件的的耐腐性，同时由于铝酸锌层的耐磨性，增强了工件的耐磨性。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种铝酸锌防护层的制备方法，其特征在于具体步骤包括：
（1）利用电镀方法在工件表层镀铝，然后对镀铝工件进行阳极氧化处理使铝氧化成为氧化铝；
（2）对表面生成氧化铝的工件进行热浸镀锌，使其表面镀上层锌；
（3）对镀锌工件进行两次退火，第一次退火使锌转化为氧化锌，随炉冷却至室温后进行第二次退火，第二次退火使氧化铝与氧化锌在界面处发生固态扩散反应形成铝酸锌层，随炉冷却至室温后即在工件表面得到铝酸锌防护层。
2.根据权利要求1所述的铝酸锌防护层的制备方法，其特征在于：所述工件的材料为黑色金属材料。
3.根据权利要求1所述的铝酸锌防护层的制备方法，其特征在于：所述电镀方法所使用的电镀液的成分为AlCl3为76%～80wt%，NaCl为10%～12wt%，KCl为10%～12wt%，其中NaCl和KCl摩尔比为1:1，熔盐温度为150～200℃，电流密度为1.0～5.0A/dm2,电镀时间30～60分钟。
4.根据权利要求1所述的铝酸锌防护层的制备方法，其特征在于：所述镀铝工件进行阳极氧化处理的电解液溶液为180～200g/L H2SO4溶液，电解温度18～22℃，铝离子浓度小于20g/L，电流密度1.0～5.0A/dm2，阳极氧化时间30～60分钟。
5.根据权利要求1所述的铝酸锌防护层的制备方法，其特征在于：所述热浸镀锌是将工件置于温度为440～460℃的熔融锌液中3～5min。
6.根据权利要求1所述的铝酸锌防护层的制备方法，其特征在于：所述镀锌工件第一次退火是在300℃～350℃的条件下保温30小时～40小时。
7.根据权利要求1所述的铝酸锌防护层的制备方法，其特征在于：所述镀锌工件第二次退火是在600℃～700℃的条件下保温1小时～2小时。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20170926 |