CN105648399A - 一种碳钢的表面改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种碳钢的表面改性方法，包括以下步骤：步骤a)在碳钢表面滴加0.2-0.3mol/L的ZnSO4溶液；步骤b)将步骤a得到的碳钢置于马弗炉中，升温至230-280℃，保温30-80min，冷却，洗涤，干燥。与现有技术相比，本发明采用高温渗锌法，在预处理后的洁净碳钢表面上滴加ZnSO4溶液，高温渗锌。因此，本发明通过表面改性，改变了碳钢表面元素组成，提高了碳钢耐腐蚀性能，通过电化学方法检测，处理后的碳钢表面含锌元素，碳钢的耐腐蚀性能提高。其次，本发明工艺流程简单，操作方便，设备要求宽松，实验条件容易达到。再次，本发明的试样制备时间短，效率高。

Description

一种碳钢的表面改性方法
技术领域
本发明涉及防腐处理技术领域，尤其涉及一种碳钢的表面改性方法。
背景技术
碳钢是关系到国民经济发展的重要物资，其以资源丰富，价格低廉，生产简单，性能多样等特点，被广泛应用于各种换热器部件和管道设备中。然而，其腐蚀失效问题依然不容忽视。碳钢腐蚀是自发进行的一种冶金的逆过程，其引发的损失和破坏是很惊人的，不仅会造成能源、材料的消耗和设备的失效等直接损失，碳钢腐蚀还会引起装置泄漏、物料污染、工艺流程中断、爆炸和人员伤亡以及环境污染等间接损失。因此，研究碳钢耐腐蚀性能的提高是一项利国利民的重要研究，对推动经济发展、社会进步具有重大意义。
为了降低碳钢腐蚀造成的损失，研究人员采用了各种各样的防腐技术。如激光表面改性、热喷涂、电化学沉积、物理气相沉积、溶胶-凝胶法、气相外延等。通过这些表面处理方法，可以提高碳钢的耐腐蚀性能，赋予其特殊的物理、化学特征等。
现有技术中，申请号为201210539333.2的中国专利文献报道了一种不锈钢丝电弧喷涂防腐工艺及防腐碳钢罐，喷涂防腐工艺包括以下步骤：(1)喷砂除锈；(2)电弧喷涂；(3)封孔剂封孔。申请号为02149223.9的中国专利文献报道了一种碳钢管道防腐方法，在碳钢管的连接处用不锈钢作连接过渡，并将管道加热到220-230℃在管壁上熔结一层环氧树脂薄层。但是，现有技术存在流程复杂，操作困难，成本较高等缺点，防腐蚀性能也有待进一步改进。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种碳钢的表面改性方法，工艺简单，操作方便，处理后的碳钢防腐性能好。
有鉴于此，本发明提供了一种碳钢的表面改性方法，包括以下步骤：步骤a)在碳钢表面滴加0.2-0.3mol/L的ZnSO4溶液；步骤b)将步骤a得到的碳钢置于马弗炉中，升温至230-280℃，保温30-80min，冷却，洗涤，干燥。
优选的，还包括碳钢的预处理：对碳钢表面进行除油、除锈处理，然后用碳化硅砂纸将碳钢表面逐级打磨至2000号，依次经过高纯水、乙醇、高纯水冲洗擦拭，冷风烘干。
优选的，步骤a中，所述ZnSO4溶液的浓度为0.22-0.28mol/L。
优选的，步骤a中，所述ZnSO4溶液的浓度为0.24mol/L。
优选的，步骤a中，ZnSO4溶液的滴液膜厚为1-3mm。
优选的，步骤a中，ZnSO4溶液的滴液膜厚为2mm。
优选的，步骤b中，升温的温度为240-270℃。
优选的，步骤b中，升温速率为15-20℃/min。
优选的，步骤b中，保温时间为50-80min。
本发明提供了一种碳钢的表面改性方法，包括以下步骤：步骤a)在碳钢表面滴加0.2-0.3mol/L的ZnSO4溶液；步骤b)将步骤a得到的碳钢置于马弗炉中，升温至230-280℃，保温30-80min，冷却，洗涤，干燥。与现有技术相比，本发明采用高温渗锌法，在预处理后的洁净碳钢表面上滴加ZnSO4溶液，高温渗锌。因此，本发明通过表面改性，改变了碳钢表面元素组成，提高了碳钢耐腐蚀性能，通过电化学方法检测，处理后的碳钢表面含锌元素，碳钢耐腐蚀性能提高。其次，本发明工艺流程简单，操作方便，设备要求宽松，实验条件容易达到。再次，本发明的试样制备时间短，效率高。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种碳钢的表面改性方法，包括以下步骤：
步骤a)在碳钢表面滴加0.2-0.3mol/L的ZnSO4溶液；
步骤b)将步骤a得到的碳钢置于马弗炉中，升温至230-280℃，保温30-80min，冷却，洗涤，干燥。
作为优选方案，本发明还包括碳钢的预处理：对碳钢表面进行除油、除锈处理，然后用碳化硅砂纸将碳钢表面逐级打磨至2000号，依次经过高纯水、乙醇、高纯水冲洗擦拭，冷风烘干。本发明通过预处理步骤，得到洁净的碳钢，适用于进一步的表面改性处理。
作为优选方案，步骤a中，所述ZnSO4溶液的浓度优选为0.22-0.28mol/L，更优选为0.24-0.28mol/L，更优选为0.25-0.28mol/L。ZnSO4溶液的滴液膜厚优选为1-3mm，更优选为1.5-2.5mm，更优选为2mm。本发明通过选择合适的ZnSO4溶液的浓度和滴液膜厚，实现了碳钢表面的高温渗锌，提高了碳钢的耐腐蚀性能。
作为优选方案，步骤b中，升温的温度优选为240-270℃，更优选为250-270℃，更优选为260-270℃；升温速率优选为15-20℃/min；保温时间优选为50-80min，更优选为60-80min。
作为步骤b具体为：将步骤a得到的碳钢置于马弗炉中，升温至230-280℃，保温30-80min，关闭马弗炉温控开关，自然冷却，待马弗炉冷却至室温后，取出渗锌碳钢，用高纯水清除附着在其表面的多余固体，冷风烘干，置于干燥箱中备用。
为了将本发明表面改性后的碳钢与未改性碳钢进行对比，本发明还优选采用如下方法：用小刀沿试样长边的中垂线刻一条线，在所刻中垂线的左半面滴加0.2-0.3mol/L的ZnSO4溶液。
从以上方案可以看出，本发明通过表面改性，改变了碳钢表面元素组成，提高了碳钢耐腐蚀性能，通过电化学方法检测，处理后的碳钢表面含锌元素，碳钢耐腐蚀性能提高。其次，本发明工艺流程简单，操作方便，设备要求宽松，实验条件容易达到。再次，本发明的试样制备时间短，效率高。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
本发明实施例采用的原料和化学试剂均为市购。
实施例1
1首先对碳钢表面进行除油、除锈处理，然后用碳化硅砂纸将碳钢表面逐级打磨至2000号，用小刀沿试样长边的中垂线刻一条线，依次经过高纯水-乙醇-高纯水冲洗擦拭，冷风烘干，置于干燥箱中备用；
2配置0.24mol/L的ZnSO4溶液；
3取洁净试样于小坩埚中，在所刻中垂线的左半面滴加0.24mol/L的ZnSO4溶液数滴，直至左半面大约90％的面积被ZnSO4溶液覆盖，液滴膜厚约2mm；
4将上述处理好的碳钢试样置于马弗炉中，升温速率控制在15-20℃，升温至230℃，保温80min，关闭马弗炉温控开关，自然冷却；
5待马弗炉冷却至室温后，取出渗锌碳钢，用高纯水清除附着在其表面的多余固体，冷风烘干，置于干燥箱中备用。
实施例2
1首先对碳钢表面进行除油、除锈处理，然后用碳化硅砂纸将碳钢表面逐级打磨至2000号，用小刀沿试样长边的中垂线刻一条线，依次经过高纯水-乙醇-高纯水冲洗擦拭，冷风烘干，置于干燥箱中备用；
2配置0.24mol/L的ZnSO4溶液；
3取洁净试样于小坩埚中，在所刻中垂线的左半面滴加0.24mol/L的ZnSO4溶液数滴，直至左半面大约90％的面积被ZnSO4溶液覆盖，液滴膜厚约2mm；
4将上述处理好的碳钢试样置于马弗炉中，升温速率控制在15-20℃，升温至240℃，保温70min，关闭马弗炉温控开关，自然冷却；
5待马弗炉冷却至室温后，取出渗锌碳钢，用高纯水清除附着在其表面的多余固体，冷风烘干，置于干燥箱中备用。
实施例3
1首先对碳钢表面进行除油、除锈处理，然后用碳化硅砂纸将碳钢表面逐级打磨至2000号，用小刀沿试样长边的中垂线刻一条线，依次经过高纯水-乙醇-高纯水冲洗擦拭，冷风烘干，置于干燥箱中备用；
2配置0.24mol/L的ZnSO4溶液；
3取洁净试样于小坩埚中，在所刻中垂线的左半面滴加0.24mol/L的ZnSO4溶液数滴，直至左半面大约90％的面积被ZnSO4溶液覆盖，液滴膜厚约2mm；
4将上述处理好的碳钢试样置于马弗炉中，升温速率控制在15-20℃，升温至250℃，保温60min，关闭马弗炉温控开关，自然冷却；
5待马弗炉冷却至室温后，取出渗锌碳钢，用高纯水清除附着在其表面的多余固体，冷风烘干，置于干燥箱中备用。
实施例4
1首先对碳钢表面进行除油、除锈处理，然后用碳化硅砂纸将碳钢表面逐级打磨至2000号，用小刀沿试样长边的中垂线刻一条线，依次经过高纯水-乙醇-高纯水冲洗擦拭，冷风烘干，置于干燥箱中备用；
2配置0.24mol/L的ZnSO4溶液；
3取洁净试样于小坩埚中，在所刻中垂线的左半面滴加0.24mol/L的ZnSO4溶液数滴，直至左半面大约90％的面积被ZnSO4溶液覆盖，液滴膜厚约2mm；
4将上述处理好的碳钢试样置于马弗炉中，升温速率控制在15-20℃，升温至260℃，保温50min，关闭马弗炉温控开关，自然冷却；
5待马弗炉冷却至室温后，取出渗锌碳钢，用高纯水清除附着在其表面的多余固体，冷风烘干，置于干燥箱中备用。
实施例5
1首先对碳钢表面进行除油、除锈处理，然后用碳化硅砂纸将碳钢表面逐级打磨至2000号，用小刀沿试样长边的中垂线刻一条线，依次经过高纯水-乙醇-高纯水冲洗擦拭，冷风烘干，置于干燥箱中备用；
2配置0.24mol/L的ZnSO4溶液；
3取洁净试样于小坩埚中，在所刻中垂线的左半面滴加0.24mol/L的ZnSO4溶液数滴，直至左半面大约90％的面积被ZnSO4溶液覆盖，液滴膜厚约2mm；
4将上述处理好的碳钢试样置于马弗炉中，升温速率控制在15-20℃，升温至270℃，保温40min，关闭马弗炉温控开关，自然冷却；
5待马弗炉冷却至室温后，取出渗锌碳钢，用高纯水清除附着在其表面的多余固体，冷风烘干，置于干燥箱中备用。
实施例6
1首先对碳钢表面进行除油、除锈处理，然后用碳化硅砂纸将碳钢表面逐级打磨至2000号，用小刀沿试样长边的中垂线刻一条线，依次经过高纯水-乙醇-高纯水冲洗擦拭，冷风烘干，置于干燥箱中备用；
2配置0.24mol/L的ZnSO4溶液；
3取洁净试样于小坩埚中，在所刻中垂线的左半面滴加0.24mol/L的ZnSO4溶液数滴，直至左半面大约90％的面积被ZnSO4溶液覆盖，液滴膜厚约2mm；
4将上述处理好的碳钢试样置于马弗炉中，升温速率控制在15-20℃，升温至280℃，保温30min，关闭马弗炉温控开关，自然冷却；
5待马弗炉冷却至室温后，取出渗锌碳钢，用高纯水清除附着在其表面的多余固体，冷风烘干，置于干燥箱中备用。
分别对实施例1-6中中垂线左侧改性后的碳钢以及右侧未改性碳钢的性能进行检测，如表1所示。
表1实施例的不同处理工艺性能
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种碳钢的表面改性方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a)在碳钢表面滴加0.2-0.3mol/L的ZnSO4溶液；
步骤b)将步骤a得到的碳钢置于马弗炉中，升温至230-280℃，保温30-80min，冷却，洗涤，干燥。
2.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，还包括碳钢的预处理：
对碳钢表面进行除油、除锈处理，然后用碳化硅砂纸将碳钢表面逐级打磨至2000号，依次经过高纯水、乙醇、高纯水冲洗擦拭，冷风烘干。
3.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，步骤a中，所述ZnSO4溶液的浓度为0.22-0.28mol/L。
4.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，步骤a中，所述ZnSO4溶液的浓度为0.24mol/L。
5.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，步骤a中，ZnSO4溶液的滴液膜厚为1-3mm。
6.根据权利要求5所述的表面改性方法，其特征在于，步骤a中，ZnSO4溶液的滴液膜厚为2mm。
7.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，步骤b中，升温的温度为240-270℃。
8.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，步骤b中，升温速率为15-20℃/min。
9.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，步骤b中，保温时间为50-80min。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101781744A (zh) * 2009-01-19 2010-07-21 萧胜彦 热处理渗碳工件的热浸镀锌工法
US20120006450A1 (en) * 2009-01-27 2012-01-12 Bodycote Warmebehandlung Gmbh Zinc diffusion coating method
CN103614690A (zh) * 2013-11-20 2014-03-05 江苏江旭铸造集团有限公司 球墨铸件渗锌方法
CN103668043A (zh) * 2013-12-26 2014-03-26 昆明理工大学 一种扩散渗锌镀层的方法
CN104561889A (zh) * 2014-12-17 2015-04-29 长治清华机械厂 一种机械加工钢铁制件无氢脆低表面损伤粉末渗锌方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101781744A (zh) * 2009-01-19 2010-07-21 萧胜彦 热处理渗碳工件的热浸镀锌工法
US20120006450A1 (en) * 2009-01-27 2012-01-12 Bodycote Warmebehandlung Gmbh Zinc diffusion coating method
CN103614690A (zh) * 2013-11-20 2014-03-05 江苏江旭铸造集团有限公司 球墨铸件渗锌方法
CN103668043A (zh) * 2013-12-26 2014-03-26 昆明理工大学 一种扩散渗锌镀层的方法
CN104561889A (zh) * 2014-12-17 2015-04-29 长治清华机械厂 一种机械加工钢铁制件无氢脆低表面损伤粉末渗锌方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
任颂赞等: "《金相分析原理及技术》", 31 August 2013, 上海科学技术文献出版社 *
马伯龙等: "《热处理技术图解手册》", 30 June 2015, 机械工业出版社 *

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