CN106498326A - 一种新型的用于钢铁表面镀层的镀液 - Google Patents

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郭坚
周平
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
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    • C23C2/12—Aluminium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明提供一种新型的用于钢铁表面镀层的镀液，涉及金属镀层技术领域，组成原料包括38～42％的锌、1.3～1.8％的硅、0.1～0.3％的镉、0.13～0.18％的锗、0.03～1.8％的镁、0.08～0.12％的钛、0.06～0.11％的镍、0.11～0.15％的锰、0.02～0.05％的铼、0.01～0.05％的合金元素和余量铝，所述合金元素包括锂、钼、碳和磷，所述锂、钼、碳和磷的质量比是0.8～1.2：1.8～2.3：0.7～1.4：0.5～0.9。本镀液配制成本低，安全无污染，对延缓钢铁的腐蚀有重要作用。

Description

一种新型的用于钢铁表面镀层的镀液
技术领域
本发明涉及金属镀层技术领域，尤其是一种新型的用于钢铁表面镀层的镀液。
背景技术
世界各国每年钢铁因腐蚀而报废失效的产品屡见不鲜，粗略估计，每年因腐蚀而造成的金属结构、设备及材料的损失量相当于当年金属产量的20％～40％，全世界每年因腐蚀而报废的金属达1亿吨以上，造成的直接经济损失约达70000亿美元，占国民经济总产值的1.5％～3.5％。我国由于金属材料腐蚀损失每年大约5000亿元人民币，约占我国国民生产总值的6％左右。因而提高钢铁材料的耐蚀性具有重要的意义。
钢铁是当今世界上年产量最大、应用范围最为广泛的金属材料，目前还没有一种手段可以彻底避免钢铁腐蚀行为的发生，延缓腐蚀是唯一的办法。常见的延缓腐蚀方法有合金防护法和表面镀层防护法，其中表层镀层方法中的热浸镀锌则是其中卓有成效而经济可行的工业技术之一，将金属材料浸入到镀液中，一定时间后取出，使镀液层粘附于金属材料的表面，达到保护基体材料目的的方法称为热浸镀技术。实践证明，将热浸镀技术运用得当可以极大地延长金属材料的服役寿命，节约有限的金属矿产资源及能源，创造巨大的经济及社会效益。但目前，我国镀层钢铁的技术与国外还存在有巨大的差距，高端钢铁产品还主要依赖进口，这主要是我国还缺少自主研发的镀液的相关技术，使技术受限。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供一种新型的用于钢铁表面镀层的镀液，配制成本低，安全无污染，对延缓钢铁的腐蚀有重要作用。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种新型的用于钢铁表面镀层的镀液，组成原料包括38～42％的锌、1.3～1.8％的硅、0.1～0.3％的镉、0.13～0.18％的锗、0.03～1.8％的镁、0.08～0.12％的钛、0.06～0.11％的镍、0.11～0.15％的锰、0.02～0.05％的铼、0.01～0.05％的合金元素和余量铝；
所述合金元素包括锂、钼、碳和磷，所述锂、钼、碳和磷的质量比是0.8～1.2：1.8～2.3：0.7～1.4：0.5～0.9。
进一步地，组成原料包括39～41％的锌、1.4～1.6％的硅、0.15～0.25％的镉、0.14～0.16％的锗、0.05～1.3％的镁、0.09～0.11％的钛、0.08～0.1％的镍、0.12～0.14％的锰、0.03～0.04％的铼、0.02～0.04的合金元素、0.025～0.035％的铼和余量铝；
所述合金元素包括锂、钼、碳和磷，所述锂、钼、碳和磷的质量比是0.9～1.1：1.9～2.1：0.8～1.2：0.6～0.8。
进一步地，还包括0.12～0.23％的稀土。
进一步地，所述镉和锗是从锌锭分离而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
将镀液各组成材料混合后加热至熔融状态，然后把钢铁浸入到镀液中，一定时间后取出，镀液会粘附于钢铁的表面形成保护，对钢铁抗磨损和延长腐蚀有极大帮助，本发明镀液的制作工艺简单，不对环境造成污染。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种新型的用于钢铁表面镀层的镀液，由以下原料组分所组成：包括39％的锌、1.4％的硅、0.15％的镉、0.14％的锗、0.05％的镁、0.09％的钛、0.08％的镍、0.12％的锰、0.03％的铼、0.02％的合金元素、0.025％的铼、0.12％的稀土和余量铝；
合金元素包括锂、钼、碳和磷，所述锂、钼、碳和磷的质量比是0.9：1.9：0.8：0.6。
优选地，镉和锗是从锌锭分离而成。
实施例2
一种新型的用于钢铁表面镀层的镀液，由以下原料组分所组成：包括41％的锌、1.6％的硅、0.25％的镉、0.16％的锗、1.3％的镁、0.11％的钛、0.1％的镍、0.14％的锰、0.04％的铼、0.04％的合金元素、0.035％的铼、0.23％的稀土和余量铝；
合金元素包括锂、钼、碳和磷，所述锂、钼、碳和磷的质量比是1.1：2.1：1.2：0.8。
优选地，镉和锗是从锌锭分离而成。
实施例3
一种新型的用于钢铁表面镀层的镀液，由以下原料组分所组成：包括40％的锌、1.5％的硅、0.20％的镉、0.15％的锗、0.09％的镁、0.1％的钛、0.09％的镍、0.13％的锰、0.035％的铼、0.03％的合金元素、0.03％的铼、0.18％的稀土和余量铝；
合金元素包括锂、钼、碳和磷，所述锂、钼、碳和磷的质量比是1：2：1：0.7。
优选地，镉和锗是从锌锭分离而成。
铝是其作用可以减少锌池表面氧化，抑制铁锌之间的快速反应，提高镀层表面光度，增加耐腐性能。
硅主要用于抑制铁铝和铁锌反应，提高镀层的附着力；硅还能与锌铝浴中的铝发生共晶转变，细化镀层自由层晶粒，有助于提高镀层耐蚀性能。
加入少量的镁可以显著提高镀层的耐蚀性能，这是因为镁元素富集于镀层表面，促使镀层疏松的ZnO、Zn(OH)2等腐蚀产物向致密的Zn5(OH)8Cl2·H2O转变，阻止了腐蚀向更深层发展；同时，镁使镀层自由层晶粒变得细小，并起到强化晶界的作用；但镁是一种极活泼的元素，过多的镁加入锌铝浴极易被氧化，氧化物粘附在镀层表面，严重影响力镀层的表面质量，应谨慎控制镁的添加量。
加入少量的镍(0.04～0.12％)，能有效抑制钢热浸镀时硅反应性，减薄镀层，并能提高锌液流动性，减轻锌液对锌锅的腐蚀；但较多镍(超过0.06％)，浸镀时会产生Zn-Fe-Ni三元相锌渣。这些颗粒状锌渣附着在镀层表面，严重影响镀层的表面质量。
加入的锰能促使δ相和ξ相变得致密，降低硅反应性的影响；但不足之处，锰会使镀层表面光亮度下降，有损美观。
稀土元素可以提高锌液在带钢表面的流平性，同时还有细化晶粒的作用。钛元素可以控制锌花的枝晶生长，与稀土元素协同作用，可以有效调节锌花的尺寸。
合金元素具有增强钢铁力学性能和抗腐蚀性能的作用。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型的用于钢铁表面镀层的镀液，其特征在于，组成原料包括38～42％的锌、1.3～1.8％的硅、0.1～0.3％的镉、0.13～0.18％的锗、0.03～1.8％的镁、0.08～0.12％的钛、0.06～0.11％的镍、0.11～0.15％的锰、0.02～0.05％的铼、0.01～0.05％的合金元素和余量铝；
所述合金元素包括锂、钼、碳和磷，所述锂、钼、碳和磷的质量比是0.8～1.2：1.8～2.3：0.7～1.4：0.5～0.9。
2.根据权利要求1所述的一种新型的用于钢铁表面镀层的镀液，其特征在于，组成原料包括39～41％的锌、1.4～1.6％的硅、0.15～0.25％的镉、0.14～0.16％的锗、0.05～1.3％的镁、0.09～0.11％的钛、0.08～0.1％的镍、0.12～0.14％的锰、0.03～0.04％的铼、0.02～0.04的合金元素、0.025～0.035％的铼和余量铝；
所述合金元素包括锂、钼、碳和磷，所述锂、钼、碳和磷的质量比是0.9～1.1：1.9～2.1：0.8～1.2：0.6～0.8。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型的用于钢铁表面镀层的镀液，其特征在于，还包括0.12～0.23％的稀土。
4.根据权利要求1或2所述的一种新型的用于钢铁表面镀层的镀液，其特征在于，所述镉和锗是从锌锭分离而成。
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