CN112030091A - 一种在金属制品表面制备复合镀层的方法 - Google Patents

一种在金属制品表面制备复合镀层的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在金属制品表面制备复合镀层的方法，其是将金属制品表面进行预处理，然后进行预热；复合镀层组合物熔融后，将预热的金属制品置于复合镀层组合物中进行热浸镀；将浸镀后的金属在还原气氛下冷却至室温，最后进行高温煅烧后，在金属制品表面获得镀层均匀且与金属制品结合能力强的复合镀层。本发明使得复合镀层具有较高的抗蚀能力，同时镀层与金属基材之间的结合能力强，进而提高了复合镀层的耐冲刷能力。

Description

一种在金属制品表面制备复合镀层的方法
技术领域
本发明涉及金属镀层加工技术领域，特别是涉及一种在金属制品表面制备复合镀层的方法。
背景技术
金属镀层技术是使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化(如锈蚀)、提高耐磨性、导电性、反光性、抗蚀性及增进美观等作用。
随着科技的不断进步，对防护性镀层的要求也越来越高，传统锌镀层已然不能满足高耐腐蚀、抗氧化的要求。研究发现，采用锌与少量其他金属作为合金镀层，能够进一步提高镀层的耐蚀、耐高温等性能。目前这类合金镀层主要有Zn-Ni、Zn-Co、Zn-Fe、Zn-Ti、Zn-Sn、Zn-Al等，其中Zn-Al复合镀层相较于其他合金镀层的耐腐蚀性能更优异，但是采用复合电沉积或复合机械镀的方法虽然能够使其在金属工件表面形成复合镀层，但是镀层的厚度以及均匀性等方面存在一定的缺陷，使得Zn-Al合金镀层在金属工件表面的附着力较差，极易脱落，抗冲刷能力差，进而降低其使用寿命。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的是提供了一种在金属制品表面制备复合镀层的方法，其采用复合镀层组合物利用热浸镀技术，使得金属制品表面能够形成一层结构致密且与金属基材紧密结合的复合镀层，从而提高了Zn-Al复合镀层的抗蚀能力以及抗冲刷能力。
本申请在金属制品表面制备复合镀层的方法，包括以下步骤：
S1、对金属制品表面进行预处理；
S2、配制复合镀层组合物，所述镀层组合物包括以下重量份的原料：
纳米铝粉30-52份、氧化铝微粉20-35份、纳米锌微粉100-135份、硫化锌微粉10-18份、纳米铁粉1-3份；
S3、将复合镀层组合物加热至熔融，同时将预处理后的金属制品预热至200-300℃，然后将预热后的金属制品浸入到复合镀层组合物熔融液中10-30s，取出；
S4、将浸镀取出后的金属制品在还原性气氛下冷却至室温；
S5、将冷却后的金属制品在还原性气氛下进行煅烧，煅烧温度为400-600℃煅烧时间为5-10h。
具体而言，在一些实施例中，本发明步骤S1中的预处理是将金属制品先置于水中浸泡处理10-20min，然后进行超声处理5-10min，取出后用表面活性剂进行清洗，再用水冲洗干净，最后在真空下干燥。优选地，所述超声频率为50Hz-200Hz。
具体而言，在一些实施例中，本发明所述纳米铝粉和纳米铁粉的粒径为10-50nm，所述氧化铝微粉、纳米锌微粉和硫化锌微粉的粒径为3-40μm。
具体而言，在一些实施例中，本发明步骤S3将复合镀层组合物在惰性气氛保护下进行加热至熔融，所述惰性气氛为氮气。
具体而言，在一些实施例中，本发明步骤S3和步骤S4所述的还原气氛为氮气和氢气体积为1:3-4的混合气氛。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明采用采用复合镀层组合物对金属进行处理，能够提高Zn-Al合金镀层的致密性，同时进一步提高其抗蚀能力。本发明通过采用纳米Al粉和少量的纳米铁粉制备复合镀层组合物，使得合金镀层与金属基材的结合能力得到显著的提高，从而使其具有较强的抗冲刷能力。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例和对比例采用的不锈钢片为市售304不锈钢片。
实施例1
一种在金属制品表面制备复合镀层的方法，具体步骤如下：
S1、将厚度为4cm的不锈钢片先置于水中浸泡处理15min，然后在频率为100Hz的超声中处理10min，取出后用表面活性剂进行清洗，再用水冲洗干净，最后在真空下干燥3h，干燥温度为50℃；
S2、配制复合镀层组合物，所述镀层组合物由以下重量份的原料构成：
粒径为15nm的纳米铝粉41.2份、粒径为28μm的氧化铝微粉29.6份、粒径为35μm的纳米锌微粉121份、粒径为16μm的硫化锌微粉12份、粒径为10nm的纳米铁粉1.5份；
S3、将复合镀层组合物在氮气气氛下加热至熔融，同时将步骤S1处理后的不锈钢片预热至250℃，然后将预热后的不锈钢片浸入到复合镀层组合物熔融液中15s，取出；
S4、将浸镀取出后的不锈钢片在还原性气氛下冷却至室温，其中还原性气氛为氮气和氢气体积为1:4的混合气氛；
S5、将冷却后的不锈钢片在还原性气氛下进行煅烧，煅烧温度为450℃煅烧时间为6h，其中还原性气氛为氮气和氢气体积为1:3的混合气氛。
实施例2
一种在金属制品表面制备复合镀层的方法，具体步骤如下：
S1、将厚度为3cm的不锈钢片先置于水中浸泡处理15min，然后在频率为50Hz的超声中处理5min，取出后用表面活性剂进行清洗，再用水冲洗干净，最后在真空下干燥3h，干燥温度为50℃；
S2、配制复合镀层组合物，所述镀层组合物由以下重量份的原料构成：
粒径为10nm的纳米铝粉45份、粒径为3μm的氧化铝微粉31份、粒径为6μm的纳米锌微粉130份、粒径为27μm的硫化锌微粉18份、粒径为30nm的纳米铁粉3份；
S3、将复合镀层组合物在氮气气氛下加热至熔融，同时将步骤S1处理后的不锈钢片预热至300℃，然后将预热后的不锈钢片浸入到复合镀层组合物熔融液中10s，取出；
S4、将浸镀取出后的不锈钢片在还原性气氛下冷却至室温，其中还原性气氛为氮气和氢气体积为1:4的混合气氛；
S5、将冷却后的不锈钢片在还原性气氛下进行煅烧，煅烧温度为600℃煅烧时间为5h，其中还原性气氛为氮气和氢气体积为1:4的混合气氛。
实施例3
一种在金属制品表面制备复合镀层的方法，具体步骤如下：
S1、将厚度为5cm的不锈钢片先置于水中浸泡处理20min，然后在频率为150Hz的超声中处理5min，取出后用表面活性剂进行清洗，再用水冲洗干净，最后在真空下干燥3h，干燥温度为50℃；
S2、配制复合镀层组合物，所述镀层组合物由以下重量份的原料构成：
粒径为50nm的纳米铝粉52份、粒径为28μm的氧化铝微粉20份、粒径为40μm的纳米锌微粉100份、粒径为36μm的硫化锌微粉10份、粒径为40nm的纳米铁粉份；
S3、将复合镀层组合物在氮气气氛下加热至熔融，同时将步骤S1处理后的不锈钢片预热至200℃，然后将预热后的不锈钢片浸入到复合镀层组合物熔融液中30s，取出；
S4、将浸镀取出后的不锈钢片在还原性气氛下冷却至室温，其中还原性气氛为氮气和氢气体积为1:3的混合气氛；
S5、将冷却后的不锈钢片在还原性气氛下进行煅烧，煅烧温度为500℃煅烧时间为7h，其中还原性气氛为氮气和氢气体积为1:3的混合气氛。
实施例4
一种在金属制品表面制备复合镀层的方法，具体步骤如下：
S1、将厚度为4cm的不锈钢片先置于水中浸泡处理10min，然后在频率为100Hz的超声中处理10min，取出后用表面活性剂进行清洗，再用水冲洗干净，最后在真空下干燥3h，干燥温度为50℃；
S2、配制复合镀层组合物，所述镀层组合物由以下重量份的原料构成：
粒径为13nm的纳米铝粉40份、粒径为20μm的氧化铝微粉33份、粒径为30μm的纳米锌微粉120份、粒径为21μm的硫化锌微粉12份、粒径为50nm的纳米铁粉1.5份；
S3、将复合镀层组合物在氮气气氛下加热至熔融，同时将步骤S1处理后的不锈钢片预热至300℃，然后将预热后的不锈钢片浸入到复合镀层组合物熔融液中15s，取出；
S4、将浸镀取出后的不锈钢片在还原性气氛下冷却至室温，其中还原性气氛为氮气和氢气体积为1:3的混合气氛；
S5、将冷却后的不锈钢片在还原性气氛下进行煅烧，煅烧温度为480℃煅烧时间为5h，其中还原性气氛为氮气和氢气体积为1:4的混合气氛。
实施例5
一种在金属制品表面制备复合镀层的方法，具体步骤如下：
S1、将厚度为3cm的不锈钢片先置于水中浸泡处理20min，然后在频率为150Hz的超声中处理5min，取出后用表面活性剂进行清洗，再用水冲洗干净，最后在真空下干燥3h，干燥温度为50℃；
S2、配制复合镀层组合物，所述镀层组合物由以下重量份的原料构成：
粒径为45nm的纳米铝粉50份、粒径为10μm的氧化铝微粉20份、粒径为3μm的纳米锌微粉110份、粒径为10μm的硫化锌微粉10份、粒径为25nm的纳米铁粉1份；
S3、将复合镀层组合物在氮气气氛下加热至熔融，同时将步骤S1处理后的不锈钢片预热至300℃，然后将预热后的不锈钢片浸入到复合镀层组合物熔融液中10s，取出；
S4、将浸镀取出后的不锈钢片在还原性气氛下冷却至室温，其中还原性气氛为氮气和氢气体积为1:3的混合气氛；
S5、将冷却后的不锈钢片在还原性气氛下进行煅烧，煅烧温度为550℃煅烧时间为6h，其中还原性气氛为氮气和氢气体积为1:3的混合气氛。
对比例1
根据实施例1的方法，采用的复合镀层组合物是由粒径为15nm的纳米铝粉41.2重量份、粒径为28μm的氧化铝微粉29.6重量份、粒径为35μm的纳米锌微粉121重量份、粒径为16μm的硫化锌微粉12重量份构成，并未加入纳米铁粉。其余步骤与实施例1相同，从而在不锈钢片表面产生一层复合镀层。
对比例2
根据实施例1的方法，采用的复合镀层组合物中纳米铝粉以及纳米铁粉的粒径修改为300nm，其余步骤与实施例1相同，从而在不锈钢片表面产生一层复合镀层。
对比例3
根据实施例1的方法，将工艺中的气氛均设置为空气氛围，其余工艺条件均与实施例1相同，从而在不锈钢片表面产生一层复合镀层。
将实施例1-5以及对比例1-3获得带有复合镀层的不锈钢片进行性能检测，检测结果如表1所示：
镀层厚度：采用HCG-24测厚仪进行测量；
抗蚀性：采用GB6458-86-盐雾试验国家标准检测其抗蚀性，记录不锈钢片出现黑点的盐雾时间；
镀层结合强度：依据GB/T5270--200X((金属基体上的覆盖层(电沉积层和化学沉积层)附着强度试验方法》规定进行检测。
表1
Figure BDA0002676865420000051
Figure BDA0002676865420000061
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种在金属制品表面制备复合镀层的方法，其特征在于，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对金属制品表面进行预处理；
S2、配制复合镀层组合物，所述镀层组合物包括以下重量份的原料：
纳米铝粉30-52份、氧化铝微粉20-35份、纳米锌微粉100-135份、硫化锌微粉10-18份、纳米铁粉1-3份；
S3、将复合镀层组合物加热至熔融，同时将预处理后的金属制品预热至200-300℃，然后将预热后的金属制品浸入到复合镀层组合物熔融液中10-30s，取出；
S4、将浸镀取出后的金属制品在还原性气氛下冷却至室温；
S5、将冷却后的金属制品在还原性气氛下进行煅烧，煅烧温度为400-600℃煅烧时间为5-10h。
2.根据权利要求1所述的在金属制品表面制备复合镀层的方法，其特征在于，步骤S1所述的预处理是将金属制品先置于水中浸泡处理10-20min，然后进行超声处理5-10min，取出后用表面活性剂进行清洗，再用水冲洗干净，最后在真空下干燥。
3.根据权利要求2所述的在金属制品表面制备复合镀层的方法，其特征在于，所述超声频率为50Hz-200Hz。
4.根据权利要求1所述的在金属制品表面制备复合镀层的方法，其特征在于，所述纳米铝粉和纳米铁粉的粒径为10-50nm，所述氧化铝微粉、纳米锌微粉和硫化锌微粉的粒径为3-40μm。
5.根据权利要求1所述的在金属制品表面制备复合镀层的方法，其特征在于，步骤S3将复合镀层组合物在惰性气氛保护下进行加热至熔融，所述惰性气氛为氮气。
6.根据权利要求1所述的在金属制品表面制备复合镀层的方法，其特征在于，步骤S3和步骤S4所述的还原气氛为氮气和氢气体积为1:3-4的混合气氛。
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