CN110055576B - 一种高强度耐腐蚀钢材料的制备方法 - Google Patents

一种高强度耐腐蚀钢材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及金属表面处理技术，提供了一种高强度耐腐蚀钢材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、对钢板进行表面预处理；步骤二、对处理后的钢板进行表面电镀处理，电镀液包括以下组分：硫酸锌50‑80g/L、钼酸钠0.54‑0.96g/L，纳米氮化钛6‑10g/L，乙酸钠10‑20g/L、十二烷基硫酸钠0.1‑0.2g/L、络合剂110‑130g/L，氟化钠0.22‑0.46g/L，电镀液的pH值为3.0‑4.0，电镀温度为60‑80℃，电镀时间为1‑2h，电镀时辅以超声处理；步骤三、将处理好的钢板用钝化液进行表面钝化处理；步骤四、将处理好的钢板洗净烘干，用去离子水冲洗5‑6次，再烘干处理。本发明采用Zn‑Mo‑纳米TiN复合化学镀层，得到了耐腐蚀性能较好的钢材料，提高了产品的使用价值。

Description

一种高强度耐腐蚀钢材料的制备方法
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术，具体涉及一种高强度耐腐蚀钢材料的制备方法。
背景技术
钢材其有性优、价廉等特点，已广泛应用于建筑、汽车制造、船舶内部装饰、家电、
家具及包装领域，随着钢材应用范围的扩大，对其性能的要求也越来越高，每年应钢材腐蚀造成的损失较大，严重影响着正常的生产运作，近年来，对于钢材表面耐腐蚀处理的需求越来越多，采用单一的金属进行表面镀层，其效果并不显著，而采用复合化学镀层，可以达到更好的效果，提高钢材表面的耐腐蚀性能，因而化学复合镀制备复合材料的新技术也得到了迅猛发展。将纳米级的不溶颗粒引入复合镀层已成为化学复合镀发展的趋势 ，这也大大促进了纳米表面材料的进一步研究 ，其应用前景广泛，因此，本发明将纳米氮化钛引入复合镀层，对钢材表面进行了电镀处理，得到的钢材具有很好的耐腐蚀性能。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种高强度耐腐蚀钢材料的制备方法。
技术方案：
本发明提供了一种高强度耐腐蚀钢材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、对钢板进行表面预处理；将钢材用800目砂纸进行打磨，先除油液处理，取出清洗干净，室温下用盐酸处理15s，取出洗净后，用氢氟酸活化处理，最后用去离子水冲洗干净，烘干备用；
步骤二、对步骤一中处理后的钢板进行表面电镀处理，电镀液包括以下组分：硫酸锌50-80g/L、钼酸钠0.54-0.96g/L，纳米氮化钛6-10g/L，乙酸钠10-20g/L、十二烷基硫酸钠0.1-0.2g/L、络合剂110-130g/L，氟化钠0.22-0.46g/L，电镀液的pH值为3.0-4.0，电镀温度为60-80℃，电镀时间为1-2h，电镀时辅以超声处理；
步骤三、将步骤二中处理好的钢板用钝化液进行表面钝化处理；
步骤四、将步骤三中处理好的钢板洗净烘干，用去离子水冲洗5-6次，再烘干处理。
优选的，步骤一中除油液包括以下组分：氢氧化钠8-12g/L，碳酸钠20-26g/L，十二烷基硫酸钠0.3-0.6g/L，除油温度为70-80℃，除油时间为3-5min。
优选的，步骤一中活化处理的温度为30-40℃，处理时间为8-14min。
优选的，步骤二中所述络合剂为丁二酸、甘氨酸和柠檬酸按照重量比5:（1-3）:1混合而成。
优选的，步骤二中超声处理的功率为220-280W。
优选的，步骤三中钝化液包括以下组分：硫酸铬8-14g/L，硝酸铵16-22g/L，氯化锌3-6g/L，钝化液的PH值为2.0。
优选的，步骤三中钝化处理的温度为室温，钝化处理时间为2-3min。
优选的，步骤四中烘干处理的温度为70-90℃，时间为4-6h。
有益效果：本发明先对钢板进行表面预处理，然后进行表面电镀处理，电镀时辅以超声处理，将超声波引入电沉积过程，利用超声波的空化效应、热效应和声流等作用，加速H+从阴极表面逸出，抑制了镀液中不溶性固体微的团聚，从而细化基质金属晶粒；
普通金属镀层的耐腐蚀效果一般，难以显著改善钢材表面的综合性能，本发明采用Zn-Mo-纳米TiN复合化学镀层，得到了耐腐蚀性能较好的钢材料，提高了产品的使用价值。
具体实施方式
实施例1-5中所用钢板为45#钢，尺寸为10mm×10mm×25mm。
实施例1
步骤一、对钢板进行表面预处理；将钢材用800目砂纸进行打磨，然后80℃除油处理3min，除油液由氢氧化钠12g/L，碳酸钠20g/L和十二烷基硫酸钠0.6g/L混合而成，取出清洗干净，室温下用80%（v/v）盐酸洗液处理15s，取出洗净后，再用30%（v/v）氢氟酸30℃活化14min，取出用去离子水冲洗干净，烘干备用；
步骤二、对步骤一中处理后的钢板进行表面电镀处理，电镀液包括以下组分：硫酸锌50g/L、钼酸钠0.96g/L，纳米氮化钛6g/L，乙酸钠20g/L、十二烷基硫酸钠0.1g/L、络合剂130g/L，氟化钠0.22g/L，电镀液的pH值为4.0，电镀温度为60℃，电镀时间为2h，电镀时辅以超声处理，超声功率为220W；
步骤三、将步骤二中处理好的钢板进行表面钝化处理，钝化液包括以下组分：硫酸铬14g/L，硝酸铵16g/L，氯化锌6g/L，钝化液的pH值为2.0，在室温下钝化处理2min；
步骤四、将步骤三中处理好的钢板洗净烘干，用去离子水冲洗6次，再于90℃烘4h即得。
将处理后钢板放入盐雾箱中进行盐雾试验，耐盐雾时间为992h。
实施例2
步骤一、对钢板进行表面预处理；将钢材用800目砂纸进行打磨，然后70℃除油处理5min，除油液由氢氧化钠8g/L，碳酸钠26g/L和十二烷基硫酸钠0.3g/L混合而成，取出清洗干净，室温下用80%（v/v）盐酸洗液处理15s，取出洗净后，再用30%（v/v）氢氟酸40℃活化8min，取出用去离子水冲洗干净，烘干备用；
步骤二、对步骤一中处理后的钢板进行表面电镀处理，电镀液包括以下组分：硫酸锌80g/L、钼酸钠0.54g/L，纳米氮化钛10g/L，乙酸钠10g/L、十二烷基硫酸钠0.2g/L、络合剂110g/L，氟化钠0.46g/L，电镀液的pH值为3.0，电镀温度为80℃，电镀时间为1h，电镀时辅以超声处理，超声功率为280W；
步骤三、将步骤二中处理好的钢板进行表面钝化处理，钝化液包括以下组分：硫酸铬8g/L，硝酸铵22g/L，氯化锌3g/L，钝化液的pH值为2.0，在室温下钝化处理3min；
步骤四、将步骤三中处理好的钢板洗净烘干，用去离子水冲洗6次，再于70℃烘6h即得。
将处理后钢板放入盐雾箱中进行盐雾试验，耐盐雾时间为1009h。
实施例3
步骤一、对钢板进行表面预处理；将钢材用800目砂纸进行打磨，然后75℃除油处理4min，除油液由氢氧化钠11g/L，碳酸钠22g/L和十二烷基硫酸钠0.45g/L混合而成，取出清洗干净，室温下用80%（v/v）盐酸洗液处理15s，取出洗净后，再用30%（v/v）氢氟酸35℃活化12min，取出用去离子水冲洗干净，烘干备用；
步骤二、对步骤一中处理后的钢板进行表面电镀处理，电镀液包括以下组分：硫酸锌55g/L、钼酸钠0.85g/L，纳米氮化钛7g/L，乙酸钠16g/L、十二烷基硫酸钠0.15g/L、络合剂115g/L，氟化钠0.40g/L，电镀液的pH值为3.5，电镀温度为65℃，电镀时间为1.5h，电镀时辅以超声处理，超声功率为270W；
步骤三、将步骤二中处理好的钢板进行表面钝化处理，钝化液包括以下组分：硫酸铬10g/L，硝酸铵20g/L，氯化锌4g/L，钝化液的pH值为2.0，在室温下钝化处理2min；
步骤四、将步骤三中处理好的钢板洗净烘干，用去离子水冲洗6次，再于85℃烘5h即得。将处理后钢板放入盐雾箱中进行盐雾试验，耐盐雾时间为1026h。
实施例4
步骤一、对钢板进行表面预处理；将钢材用800目砂纸进行打磨，然后75℃除油处理4min，除油液由氢氧化钠9g/L，碳酸钠24g/L和十二烷基硫酸钠0.45g/L混合而成，取出清洗干净，室温下用80%（v/v）盐酸洗液处理15s，取出洗净后，再用30%（v/v）氢氟酸35℃活化10min，取出用去离子水冲洗干净，烘干备用；
步骤二、对步骤一中处理后的钢板进行表面电镀处理，电镀液包括以下组分：硫酸锌75g/L、钼酸钠0.65g/L，纳米氮化钛9g/L，乙酸钠14g/L、十二烷基硫酸钠0.15g/L、络合剂125g/L，氟化钠0.28g/L，电镀液的pH值为3.5，电镀温度为75℃，电镀时间为1.5h，电镀时辅以超声处理，超声功率为230W；
步骤三、将步骤二中处理好的钢板进行表面钝化处理，钝化液包括以下组分：硫酸铬12g/L，硝酸铵18g/L，氯化锌5g/L，钝化液的pH值为2.0，在室温下钝化处理2min；
步骤四、将步骤三中处理好的钢板洗净烘干，用去离子水冲洗6次，再于75℃烘5h即得。
将处理后钢板放入盐雾箱中进行盐雾试验，耐盐雾时间为1020h。
实施例5
步骤一、对钢板进行表面预处理；将钢材用800目砂纸进行打磨，然后75℃除油处理4min，除油液由氢氧化钠10g/L，碳酸钠23g/L和十二烷基硫酸钠0.45g/L混合而成，取出清洗干净，室温下用80%（v/v）盐酸洗液处理15s，取出洗净后，再用30%（v/v）氢氟酸35℃活化11min，取出用去离子水冲洗干净，烘干备用；
步骤二、对步骤一中处理后的钢板进行表面电镀处理，电镀液包括以下组分：硫酸锌65g/L、钼酸钠0.75g/L，纳米氮化钛8g/L，乙酸钠15g/L、十二烷基硫酸钠0.15g/L、络合剂120g/L，氟化钠0.34g/L，电镀液的pH值为3.5，电镀温度为70℃，电镀时间为1.5h，电镀时辅以超声处理，超声功率为250W；
步骤三、将步骤二中处理好的钢板进行表面钝化处理，钝化液包括以下组分：硫酸铬11g/L，硝酸铵19g/L，氯化锌4.5g/L，钝化液的pH值为2.0，在室温下钝化处理2min；
步骤四、将步骤三中处理好的钢板洗净烘干，用去离子水冲洗6次，再于80℃烘5h即得。
将处理后钢板放入盐雾箱中进行盐雾试验，耐盐雾时间为1030h。

Claims (8)

1.一种高强度耐腐蚀钢材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、对钢板进行表面预处理；将钢材用800目砂纸进行打磨，先除油液处理，取出清洗干净，室温下用盐酸处理15s，取出洗净后，用氢氟酸活化处理，最后用去离子水冲洗干净，烘干备用；
步骤二、对步骤一中处理后的钢板进行表面电镀处理，电镀液包括以下组分：硫酸锌50-80g/L、钼酸钠0.54-0.96g/L，纳米氮化钛6-10g/L，乙酸钠10-20g/L、十二烷基硫酸钠0.1-0.2g/L、络合剂110-130g/L，氟化钠0.22-0.46g/L，电镀液的pH值为3.0-4.0，电镀温度为60-80℃，电镀时间为1-2h，电镀时辅以超声处理；
步骤三、将步骤二中处理好的钢板用钝化液进行表面钝化处理；
步骤四、将步骤三中处理好的钢板洗净烘干，用去离子水冲洗5-6次，再烘干处理。
2.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钢材料的制备方法，其特征在于，步骤一中除油液包括以下组分：氢氧化钠8-12g/L，碳酸钠20-26g/L，十二烷基硫酸钠0.3-0.6g/L，除油温度为70-80℃，除油时间为3-5min。
3.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钢材料的制备方法，其特征在于，步骤一中活化处理的温度为30-40℃，处理时间为8-14min。
4.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钢材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述络合剂为丁二酸、甘氨酸和柠檬酸按照重量比5:（1-3）:1混合而成。
5.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钢材料的制备方法，其特征在于，步骤二中超声处理的功率为220-280W。
6.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钢材料的制备方法，其特征在于，步骤三中钝化液包括以下组分：硫酸铬8-14g/L，硝酸铵16-22g/L，氯化锌3-6g/L，钝化液的PH值为2.0。
7.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钢材料的制备方法，其特征在于，步骤三中钝化处理的温度为室温，钝化处理时间为2-3min。
8.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀钢材料的制备方法，其特征在于，步骤四中烘干处理的温度为70-90℃，时间为4-6h。
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