CN110396686A - 一种提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法，包括如下步骤：对钢基体进行涂镀处理，获得镀层钢；控制所述涂镀中涂镀液的活性化学元素含量≤0.03％，控制所述镀层钢镀层表面晶粒尺寸≤300um；对所述镀层钢镀层进行表面糙化处理，获得糙化镀层钢；将所述糙化镀层钢进行钝化处理后，干燥，获得钝化膜镀层钢；所述钝化膜镀层钢中，按重量百分比计，钝化膜含水量≤0.5％。

Description

一种提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法

技术领域

本发明属于涂镀技术领域，具体涉及一种提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法。

背景技术

为了提高镀层钢的耐腐蚀性能，通常在进行钝化处理，在镀层表现形成一层钝化膜，形成钝化膜镀层钢，该钝化膜往往具有致密的微观组织，可以阻碍水和氧的渗入，从而防止出现腐蚀。但由于钝化膜易发生破损等原因，导致水和/或氧易渗入至钢基体，致钝化膜镀层钢的耐腐蚀性能大幅度降低。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法。

本发明实施例提供一种提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法，包括如下步骤：

对钢基体进行涂镀处理，获得镀层钢；控制所述涂镀中涂镀液的活性化学元素含量≤0.03％，控制所述镀层钢镀层表面晶粒尺寸≤300um；

对所述镀层钢镀层进行表面糙化处理，获得糙化镀层钢；

将所述糙化镀层钢进行钝化处理后，干燥，获得钝化膜镀层钢；所述钝化膜镀层钢中，按重量百分比计，钝化膜含水量≤0.5％。

进一步的，所述活性化学元素包括元素Pb、Sb、As、Bi、Cu、Sn和Pt中的至少一种。

进一步的，按重量百分比计，控制所述涂镀液的活性化学元素含量≤0.01％。

进一步的，按重量百分比计，控制所述涂镀液的活性化学元素含量≤0.008％。

进一步的，所述糙化镀层钢的镀层表面粗糙度高度Ra为1-2um。

进一步的，所述所述糙化镀层钢的镀层表面峰值密度RPc≥80个/cm。

进一步的，所述干燥时，以摄氏度计，钝化膜层表面温度≤钝化液差热分析特征曲线吸热峰峰值温度的1.2倍，且所述钝化膜层表面温度≥钝化液差热分析特征曲线吸热峰的峰值温度。

进一步的，按重量百分比计，所述钝化膜含水量≤0.01％。

进一步的，按重量百分比计，所述钝化膜含水量≤0.008％。

进一步的，所述钝化膜厚度为1-2um。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供的提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法，通过控制涂镀液的活性化学元素含量，对镀层进行表面糙化处理，控制钝化膜含水量，达到提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的目的。

镀层钢镀层中的活性元素，容易偏聚到晶界，造成晶粒粗大，同时会与氧结合，容易使得氧沿着晶界扩散，最终形成扩散腐蚀通道，加速钢的腐蚀，因此，为了减小腐蚀发生率，本发明实施例中控制镀层钢镀层中的活性元素的含量≤0.03％。

镀层表面的晶粒尺寸与镀层与钝化膜之间的结合力以及钝化膜的破损模式有密切关系。当钝化膜发生局部破损时，氧和水从破损位置渗入并发生电化学反应，氧和水在镀层表面的晶界位置扩散比在晶粒表面扩散更快，如果晶粒尺寸很大，则意味着该晶粒周围晶界较长，则水和氧可以沿着晶界扩展到很远的位置，而如果晶粒比较细小，则水和氧在扩散中会很快被其他晶粒阻挡。此外，较小的晶粒意味着晶界分布更均匀，因此钝化膜与晶粒及晶界的结合力分布更均匀，使得钝化膜更不容易发生破裂。因此本发明实施例中控制镀层钢镀层表面晶粒尺寸≤300um。

对镀层进行表面糙化处理，可提高钝化膜层与镀层间的结合力，从而增强钝化膜的抗剥落性能。钝化膜的水分来自于钝化液中残留的水分，这部分水很容易吸收空气中的二氧化碳形成酸性溶液，从而溶解钝化膜，同时吸收氧气加快钝化膜与镀层的电化学反应，都会加快腐蚀反应，因此本发明实施例中控制钝化膜含水量≤0.5％。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本申请提供一种提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法，包括如下步骤：

对钢基体进行涂镀处理，获得镀层钢；控制所述涂镀中涂镀液的活性化学元素含量≤0.03％，控制所述镀层钢镀层表面晶粒尺寸≤300um；

对所述镀层钢镀层进行表面糙化处理，获得糙化镀层钢；

将所述糙化镀层钢进行钝化处理后，干燥，获得钝化膜镀层钢；所述钝化膜镀层钢中，按重量百分比计，钝化膜含水量≤0.5％。

本申请中，钝化处理的涂覆方式包括喷淋、辊涂和刷涂中的至少一种。

本申请中，所述活性化学元素包括元素Pb、Sb、As、Bi、Cu、Sn和Pt中的至少一种。

本申请中，按重量百分比计，控制所述涂镀液的活性化学元素含量≤0.01％。

本申请中，按重量百分比计，控制所述涂镀液的活性化学元素含量≤0.008％。

Pb、Sb、As、Bi、Sn作为活性元素，容易偏聚到晶界，造成晶粒粗大，同时会与氧结合，容易使得氧沿着晶界扩散，形成扩散腐蚀通道。Cu是一种析出元素，在镀层中容易形成析出颗粒物，造成局部电化学性质差异，使得出现局部微电池反应，加快钝化膜的腐蚀。Pt是一种高度活性元素，具有自催化作用，在镀层中容易让钝化膜变得疏松，失去保护效果。因此本发明中规定这几种元素的质量百分数总和要小于0.03％，更优选的应当小于0.01％，最优选的应当小于0.008％。

本申请中，所述糙化镀层钢的镀层表面粗糙度高度Ra为1-2um。

本申请中，所述所述糙化镀层钢的镀层表面峰值密度RPc≥80个/cm。

钝化膜破损位置容易进入水和氧，在水和氧的作用下镀层表面会发生电化学反应形成腐蚀产物，造成体积膨胀，加快钝化膜的剥离，从而加速了钝化膜腐蚀的进度。因此钝化膜与镀层之间的结合力是阻止钝化膜剥离的关键因素。镀层表面的平均粗糙度高度Ra表征了镀层表面的围观不平程度，过于光滑的镀层微观表面会导致镀层微观面积太小，与钝化膜之间难以形成较强的键合作用，因此本发明中规定Ra最小值不低于1um。同时，如果Ra值太高，则镀层的微观表面出现太多的峰谷，而钝化液由于具有较高的粘度难以进入到谷的位置，因此谷的位置反而没有被钝化膜覆盖，从而会降低耐蚀性，因此本发明控制Ra最大值不超过2um。此外，平均峰值密度RPc表征了单位长度上镀层表面高度超过0.5um的峰的数量，由于峰的位置具有正的凸度，因此钝化液在峰的位置更容易形成键合反应，较多的峰意味着单位长度上形成更多的结合键，结合力更强，因此本发明同时规定峰值密度RPc≥80个/cm。

本申请中，所述干燥时，以摄氏度计，钝化膜层表面温度≤钝化液差热分析特征曲线吸热峰峰值温度的1.2倍，且所述钝化膜层表面温度≥钝化液差热分析特征曲线吸热峰的峰值温度。

控制干燥温度范围是为了尽量减少钝化膜中的水分，但是又不让钝化膜由于热应力而出现裂纹。

本申请中，按重量百分比计，所述钝化膜含水量≤0.01％。

本申请中，按重量百分比计，所述钝化膜含水量≤0.008％。

本申请中，所述钝化膜厚度为1-2um。

本申请中，通过采用控制喷淋流量、控制辊涂速度和控制刷辊压力等方式，来对钝化膜厚度进行控制。

钝化膜厚度是控制钝化膜耐蚀性的基础指标，一般来说，钝化膜的厚度超过400nm，为了具有更好的耐蚀性，本发明中规定钝化膜的厚度至少达到1um。然而如果钝化膜厚度太厚，则钝化膜的均匀性难以得到保证，局部反而出现很薄的位置，形成局部耐蚀性下降，同时会降低生产效率，因此本发明中规定钝化膜厚度不超过2um。

下面将结合具体实施例和对比例对本申请进行详细说明。

使用厚度为1.50mm、宽度为1200mm的钢板作为基体，镀层种类为纯锌镀层，镀层重量为双面100克每平方米。本发明实施例1-7和对比例1-5的制备工艺条件见表1所示。

表1

耐蚀性评估实验：

对按上述实施例1-7和对比例1-5中的工艺参数和按照本发明制备方法制备得到的铝硅镀层钢板进行氢脆评估实验。

采用GB/T 10125-2012标准中规定的中性盐雾试验方法进行耐蚀性评估，在试验之前用刀片在钝化膜表面划出两道刻痕，刻痕宽度为0.2mm，刻痕深度达到镀层表面，观察刻痕位置出现红锈的时间评价钝化膜的耐蚀性：

○：出现红锈时间超过420小时，耐蚀性优秀。

□：出现红锈时间超过300小时不足420小时，耐蚀性良好

■：出现红锈时间超过240小时不足300小时，耐蚀性一般

●：出现红锈时间不足240小时，耐蚀性较差

实验评估结果见表2所示。

表2

试样	耐蚀性
		实施例1	□
实施例2	□
		实施例3	□
实施例4	○
		实施例5	○
实施例6	○
		实施例7	○
对比例1	●
		对比例2	■
对比例3	●
		对比例4	■
对比例5	■

通过表2可知，本发明提供的具有优异耐蚀性的镀层表面钝化膜具有优异的耐蚀性。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：

对钢基体进行涂镀处理，获得镀层钢；控制所述镀层中的活性化学元素含量总和≤0.03％，控制所述镀层钢镀层表面晶粒尺寸≤300um；

对所述镀层钢镀层进行表面糙化处理，获得糙化镀层钢；

将所述糙化镀层钢进行钝化处理后，干燥，获得钝化膜镀层钢；所述钝化膜镀层钢中，按重量百分比计，钝化膜含水量≤0.5％。

2.根据权利要求1所述的一种提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法，其特征在于，所述活性化学元素包括元素Pb、Sb、As、Bi、Cu、Sn和Pt中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法，其特征在于，按重量百分比计，控制所述涂镀液的活性化学元素含量≤0.01％。

4.根据权利要求1所述的一种提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法，其特征在于，按重量百分比计，控制所述涂镀液的活性化学元素含量≤0.008％。

5.根据权利要求1所述的一种提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法，其特征在于，所述糙化镀层钢的镀层表面粗糙度平均高度Ra为1-2um。

6.根据权利要求1所述的一种提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法，其特征在于，所述所述糙化镀层钢的镀层表面峰值密度RPc≥80个/cm。

7.根据权利要求1所述的一种提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法，其特征在于，所述干燥时，以摄氏度计，钝化膜层表面温度≤钝化液差热分析特征曲线吸热峰峰值温度的1.2倍，且所述钝化膜层表面温度≥钝化液差热分析特征曲线吸热峰的峰值温度。

8.根据权利要求1所述的一种提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法，其特征在于，按重量百分比计，所述钝化膜含水量≤0.01％。

9.根据权利要求1所述的一种提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法，其特征在于，按重量百分比计，所述钝化膜含水量≤0.008％。

10.根据权利要求1所述的一种提高钝化膜镀层钢耐腐蚀性能的方法，其特征在于，所述钝化膜厚度为1-2um。