CN106367705A - 含硅结构钢的二次镀锌工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于热浸镀锌技术领域，具体涉及含硅结构钢避免硅反应性的热浸镀锌工艺。所述的热浸镀锌工艺，先预镀锌，再进行二次镀锌。工艺中镀锌层兼顾一般镀锌层的耐蚀性和纯锌层的表面光亮度。本发明通过控制两次镀锌的时间和温度使预镀锌表面形成一层致密的镀锌层，从而解决含硅结构钢镀锌层表面灰暗以及耐蚀性差等问题。

Description

含硅结构钢的二次镀锌工艺
技术领域
本发明属于热浸镀锌技术领域，特指含硅结构钢避免硅反应的热浸镀锌层的工艺。
背景技术
热浸镀锌是一种有效防止钢铁材料被腐蚀的方法。尽管镀锌工艺历史悠久，但含硅钢在镀锌过程中导致镀层质量变差的硅反应性仍长期困扰着镀锌产业。在一般镀锌中，钢中的Si会使镀层表面呈现出暗灰色，镀层过厚，镀层与基体结合强度降低，镀层的耐蚀性差。
在锌液中，钢中的Si可使铁的溶解速度加快，是促进Fe-Zn反应最剧烈的元素。当Si含量达到0.3％时，会使镀层形成疏松、粗大还自由生长的晶体。在正常的镀锌温度范围内(通常为450℃左右)，钢基体中含Si量在0.1％左右和大于0.3％时，对镀层的影响最大，Si作为冶炼过程中的脱氧剂的残余物或强化元素，在钢中是广泛存在的。
高含量的Si能使镀层中的脆性相ζ相剧烈生长，致使镀层增厚，形成附着性较差的灰暗镀层，从而使镀层的性能、组织和外观受到显著影响。在20世纪40年代，圣德林就研究了Si对热浸镀锌层组织的影响，并指出，在450℃附近的正常镀锌温度范围内，钢基体中Si含量介于0.1％和0.3％之间时，对镀层ζ相生长的影响最大，称这种现象为“圣德林效应”。
因此，通过二次镀锌技术在预镀锌后再次镀锌，控制二次镀锌的时间、温度使预镀锌表面形成一层致密而光亮的纯锌层，从而解决硅结构钢表面暗灰以及耐腐蚀差等问题，对形成具有自主知识产权的二次镀锌和更好地满足生产应用，是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于开发出一种新型镀锌工艺，含硅结构钢预镀锌后二次镀锌，控制二次镀锌的时间、温度使预镀锌表面形成一层致密而光亮的纯锌层。
所述的含硅结构钢的二次镀锌的工艺，具体步骤如下：
(1)镀锌前预处理：将试样经碱洗，水洗，再酸洗，水洗后，进行助镀处理，最后干燥；
(2)预镀锌：将步骤(1)前预处理好的试样，置于440～460℃由0#锌锭熔化成的纯锌池中热浸镀处理20～120s，然后取出冷却；
(3)二次镀锌：将步骤(2)冷却后的试样，再次浸入步骤(2)中的锌池中，控制锌池的温度在440～460℃，并保持温度恒定，时间在3～10s；取出试样快速冷却。
步骤(1)中，所述碱洗为：80℃下用15％NaOH溶液碱洗除油4min；
所述酸洗为：用15％盐酸酸洗除锈3min；
所述助镀处理为：在80-90℃下进行助镀处理5min；
所述干燥为：100℃干燥60s。
助镀处理时，助镀剂为每100ml水中加入10.2gNH4Cl和8.7gZnCl2。
为确保实验过程中熔池温度稳定，采用FLUKE校温仪和OMIGA K型热电偶对熔池温度保持实时监测，控制熔池温度波动在±2℃范围内。对完成热浸镀的镀件迅速水淬以保持镀层在熔池中的组织结构。
本发明的有益效果为：
(1)通过二次镀锌，可以有效地改善镀锌合金的耐腐蚀性能，提高镀层表面光亮度。
(2)在生产成本较低的情况下，大大提高了热浸镀锌铝合金的耐腐蚀性能，提高镀层表面质量，使新型镀锌工艺应用于一些含硅结构钢热镀锌工艺中。
附图说明
图1为Q195钢一次镀锌的组织图。
图2为Q195钢预镀20s二次镀10s的组织图。二次镀锌后，在镀层形成一层致密纯锌镀层，从而解决传统含硅结构钢耐蚀差的问题。
图3分别为Q195钢一次镀锌30s和预镀20s二次镀10s的宏观形貌图。一次镀锌表面灰暗且出现明显的缺陷，二次镀锌表面致密且光亮。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步的描述。
实施例1
(1)镀锌前预处理：试样在80℃的15％NaOH溶液中碱洗除油4min，接着水洗，再用15％盐酸酸洗除锈3min，再水洗水洗，然后80～90℃下进行助镀处理5min，最后100℃干燥1min。
助镀处理时，助镀剂为100ml去离子水中加入10.2gNH4Cl和8.7gZnCl2。
(2)预镀锌：将步骤(1)前预处理好的试样，置于450℃的由0#锌锭熔化成的纯锌池中热浸镀处理20s，然后冷却；
(3)二次镀锌：将步骤(2)冷却后的试样，再次浸入到步骤(2)的锌池中，控制锌池的温度在450℃，并保持温度恒定，时间在10s；取出试样快速冷却。
实施例2
(1)镀锌前预处理：试样在80℃下的15％NaOH溶液中碱洗除油4min，接着水洗，再用15％盐酸酸洗除锈3min，再水洗水洗，然后80～90℃下进行助镀处理5min，最后100℃干燥1min。
助镀处理时，助镀剂为100ml去离子水中加入10.2gNH4Cl和8.7gZnCl2。
(2)预镀锌：将步骤(1)前预处理好的试样，置于440℃的由0#锌锭熔化成的纯锌池中热浸镀处理120s，然后冷却；
(3)二次镀锌：将步骤(2)冷却后的试样，再次浸入到步骤(2)的锌池中，控制锌池的温度在440℃，并保持温度恒定，时间在3s；取出试样快速冷却。
实施例3
(1)镀锌前预处理：试样在80℃下的15％NaOH溶液中碱洗除油4min，接着水洗，再用15％盐酸酸洗除锈3min，再水洗水洗，然后80～90℃下进行助镀处理5min，最后100℃干燥1min。
助镀处理时，助镀剂为100ml去离子水中加入10.2gNH4Cl和8.7gZnCl2。
(2)预镀锌：将步骤(1)前预处理好的试样，置于460℃的由0#锌锭熔化成的纯锌池中热浸镀处理60s，然后冷却；
(3)二次镀锌：将步骤(2)冷却后的试样，再次浸入到步骤(2)的锌池中，控制锌池的温度在460℃，并保持温度恒定，时间在5s；取出试样快速冷却。
表1列举了几种常用含硅结构钢的化学成分，Q195钢和Q235钢中Si含量小于0.30％；Q345钢中的Si含量稍高，可达0.55％。这些都是目前最常用的热浸镀锌结构钢。含硅结构钢的热浸镀锌过程中的硅反应性仍是当前热浸镀锌研究中的热点问题之一。
图2为Q195钢预镀20s二次镀10s的组织图。从图2可看出，二次镀锌后，在镀层形成一层致密纯锌镀层，从而解决传统含硅结构钢耐蚀差的问题。
图3分别为Q195钢一次镀锌30s和预镀20s二次镀10s的宏观形貌图。从图3可看出，一次镀锌表面灰暗且出现明显的缺陷，二次镀锌表面致密且光亮。
表1几种常用结构钢的C、Si、S、P、Mn含量(wt.％)

Claims (3)

1.含硅结构钢的二次镀锌工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)镀锌前预处理：将试样经碱洗，水洗，再酸洗，水洗后，进行助镀处理，最后干燥；
(2)预镀锌：将步骤(1)前预处理好的试样，置于440～460℃的由0#锌锭熔化成的纯锌池中热浸镀处理20～120s，然后取出冷却；
(3)二次镀锌：将步骤(2)冷却后的试样，再次浸入步骤(2)中的锌池中，控制锌池的温度在440～460℃，并保持温度恒定，时间在3～10s；取出试样快速冷却。
2.根据权利要求1所述的含硅结构钢的二次镀锌工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述碱洗为：80℃下用15％NaOH溶液碱洗除油4min；
所述酸洗为：用15％盐酸酸洗除锈3min；
所述助镀处理为：在80-90℃下进行助镀处理5min；
所述干燥为：100℃干燥60s。
3.根据权利要求1所述的含硅结构钢的二次镀锌工艺，其特征在于，步骤(1)中，助镀处理时，助镀剂为每100ml水中加入10.2gNH4Cl和8.7gZnCl2。
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