CN117626153A - 一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层、镀层钢板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层、镀层钢板及其制备方法，属于复合金属镀层技术领域。本发明中所提供的表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚及脂肪醇聚氧乙烯醚，无机耐腐蚀剂为次磷酸钙及次磷酸钠，有机耐腐蚀剂为钛酸四异丙酯溶液；本发明中所提供的表面处理‑无机耐腐蚀剂涂覆‑热处理‑有机耐腐蚀剂涂覆‑二次热处理的工艺可在锌铝镁镀层钢板上形成一层耐腐蚀薄膜，具有优异的耐腐蚀性能，且制造过程中绿色环保，代替了传统工艺中的镀镍与镀锌的流程，克服了锌铝镁镀层钢板在镀镍及镀锌过程中易形成孔隙和裂纹、镀层组分分布不均匀、防腐性能受到空气中的腐蚀影响较大的缺点。
Description
技术领域
本发明属于复合金属镀层技术领域，涉及一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层、镀层钢板及其制备方法。
背景技术
钢铁是一种产量大且使用广泛的金属材料，拥有诸多优良性能，如韧性好、强度高，在国民经济建设中发挥着举足轻重的作用，但钢铁材料在使用过程中容易出现腐蚀现象，长期处于潮湿、酸性等环境中会进一步加速腐蚀，因此，钢铁的防腐蚀问题十分重要，通过在钢构件上形成镀层的方式能够有效解决这一问题。
锌铝镁镀层金属钢板在耐腐蚀方面是一种相对较优秀的涂层材料，但仍存在一些缺陷。现有的锌铝镁镀层金属钢板在耐腐蚀方面的几个主要缺陷：易形成孔隙和裂纹，锌铝镁镀层在镀镍和镀锌过程中由于镀层厚度较大，易形成孔隙和裂纹，导致镀层内部形成结构不均匀，降低了耐腐蚀性能；镀层组分分布不均匀，镀层的镍、锌元素分布不均匀也会影响了耐腐蚀性能；缺乏一致性，锌铝镁镀层的耐腐蚀性能在不同区域之间可能存在差异，无法保证在全面范围内都能提供均匀且可靠的防护；空气中腐蚀，锌铝镁镀层的防腐性能受到空气中的腐蚀影响较大，特别是在高温、高湿度和有腐蚀性气体存在的环境中，可能会出现表面腐蚀或变色。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层、镀层钢板及其制备方法，具有涂层薄、耐腐蚀性能强的特点。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，包括以下步骤：
W1.对基材钢板进行酸浸处理，除去表面杂质，得到预处理钢基板；
W2.对预处理钢基板进行热浸镀处理，得锌铝镁镀层钢板；
W3.对锌铝镁镀层钢板进行表面处理；
W4.用无机耐腐蚀剂对表面处理后的锌铝镁镀层钢板进行浸润处理，持续浸润15～20min，然后再进行热处理，冷却至室温后得到第一复合镀层钢板；
W5.用有机耐腐蚀剂对第一复合镀层钢板进行浸润处理，持续浸润15～20min，然后进行二次热处理，冷却后得到耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤W1所述酸浸处理是指采用浓度为2～5％的稀硫酸对基材钢板酸浸5～10min。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤W2所述热浸镀处理是指用熔融金属液体对预处理钢基板进行热浸镀处理；所述的熔融金属液体的化学成分包含1.0～3.0重量份的镁、2.0～4.0重量份的铝、0.4～0.8重量份的硅及92.2～96.6重量份的锌。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤W3所述的表面处理是指以等质量的烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚作为表面活性剂对锌铝镁镀层钢板进行浸润处理。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤W4所述的无机耐腐蚀剂含有质量比为12～15:6～8的次磷酸钙及次磷酸钠。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤W4所述的热处理是指控制相对湿度为50～70％，持续通入体积比为8:2的氮气、氧气并加热至70～90℃持续烘干20～30min。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤W5所述的有机耐腐蚀剂是指浓度为20～30％的钛酸四异丙酯溶液。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的二次热处理是指控制相对湿度为30～50％，持续通入体积比为5:5的氮气、氧气并加热至50～60℃持续烘干15～25min。
一种根据上述制备方法所制得的耐腐蚀锌铝镁复合镀层。
一种根据上述制备方法所制得的耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板。
本发明的有益效果：
本发明所提供的耐腐蚀锌铝镁复合镀层、镀层钢板具有优异的耐腐蚀性能。本发明中所提供的表面处理-无机耐腐蚀剂涂覆-热处理-有机耐腐蚀剂涂覆-二次热处理的工艺可在锌铝镁镀层钢板上形成一层耐腐蚀薄膜，具有优异的耐腐蚀性能，且制造过程中绿色环保，代替了传统工艺中的镀镍与镀锌的流程，克服了锌铝镁镀层钢板在镀镍及镀锌过程中易形成孔隙和裂纹、镀层组分分布不均匀、防腐性能受到空气中的腐蚀影响较大的缺点。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，包括以下步骤：
W1.采用浓度为2％的稀硫酸对基材钢板酸浸5min，除去表面杂质，得到预处理钢基板；
W2.采用熔融金属液体对预处理钢基板进行热浸镀处理，得锌铝镁镀层钢板；所述的熔融金属液体的化学成分包含1重量份的镁、2重量份的铝、0.4重量份的硅及96.6重量份的锌；
W3.以等质量的烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚作为表面活性剂对锌铝镁镀层钢板进行浸润处理，持续浸润15min；
W4.采用含有质量比为12:6的次磷酸钙及次磷酸钠的无机耐腐蚀剂对表面活化处理后的锌铝镁镀层钢板进行浸润处理，持续浸润15min，然后再控制相对湿度为50％，持续通入体积比为8:2的氮气、氧气并加热至70℃持续烘干20min，冷却至室温后得到第一复合镀层钢板；
W5.用浓度为20％的钛酸四异丙酯溶液作为有机耐腐蚀剂对第一复合镀层钢板进行浸润处理，持续浸润15min，然后控制相对湿度为30％，持续通入体积比为5:5的氮气、氧气并加热至50℃持续烘干15min，冷却后得到耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板。
实施例2
一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，包括以下步骤：
W1.采用浓度为3％的稀硫酸对基材钢板酸浸7min，除去表面杂质，得到预处理钢基板；
W2.采用熔融金属液体对预处理钢基板进行热浸镀处理，得锌铝镁镀层钢板；所述的熔融金属液体的化学成分包含2.0重量份的镁、3.0重量份的铝、0.6重量份的硅及94.4重量份的锌；
W3.以等质量的烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚作为表面活性剂对锌铝镁镀层钢板进行浸润处理，持续浸润17min；
W4.采用含有质量比为13:7的次磷酸钙及次磷酸钠的无机耐腐蚀剂对表面活化处理后的锌铝镁镀层钢板进行浸润处理，持续浸润17min，然后再控制相对湿度为60％，持续通入体积比为8:2的氮气、氧气并加热至80℃持续烘干25min，冷却至室温后得到第一复合镀层钢板；
W5.用浓度为25％的钛酸四异丙酯溶液作为有机耐腐蚀剂对第一复合镀层钢板进行浸润处理，持续浸润17min，然后控制相对湿度为40％，持续通入体积比为5:5的氮气、氧气并加热至55℃持续烘干20min，冷却后得到耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板。
实施例3
一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，包括以下步骤：
W1.采用浓度为5％的稀硫酸对基材钢板酸浸10min，除去表面杂质，得到预处理钢基板；
W2.采用熔融金属液体对预处理钢基板进行热浸镀处理，得锌铝镁镀层钢板；所述的熔融金属液体的化学成分包含3.0重量份的镁、4.0重量份的铝、0.8重量份的硅及92.2重量份的锌；
W3.以等质量的烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚作为表面活性剂对锌铝镁镀层钢板进行浸润处理，持续浸润20min；
W4.采用含有质量比为15:8的次磷酸钙及次磷酸钠的无机耐腐蚀剂对表面活化处理后的锌铝镁镀层钢板进行浸润处理，持续浸润20min，然后再控制相对湿度为70％，持续通入体积比为8:2的氮气、氧气并加热至90℃持续烘干30min，冷却至室温后得到第一复合镀层钢板；
W5.用浓度为30％的钛酸四异丙酯溶液作为有机耐腐蚀剂对第一复合镀层钢板进行浸润处理，持续浸润20min，然后控制相对湿度为50％，持续通入体积比为5:5的氮气、氧气并加热至60℃持续烘干25min，冷却后得到耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板。
对比例1
一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，包括以下步骤：
W1.采用浓度为5％的稀硫酸对基材钢板酸浸10min，除去表面杂质，得到预处理钢基板；
W2.采用熔融金属液体对预处理钢基板进行热浸镀处理，得锌铝镁镀层钢板；所述的熔融金属液体的化学成分包含3.0％的镁、4.0％的铝、0.8％的硅及92.2％的锌；
W3.采用含有质量比为15:8的次磷酸钙及次磷酸钠的无机耐腐蚀剂对锌铝镁镀层钢板进行涂覆处理，然后再控制相对湿度为70％，持续通入体积比为8:2的氮气、氧气并加热至90℃持续烘干30min，冷却至室温后得到第一复合镀层钢板；
W4.用浓度为30％的钛酸四异丙酯溶液作为有机耐腐蚀剂对第一复合镀层钢板进行涂覆处理，然后控制相对湿度为50％，持续通入体积比为5:5的氮气、氧气并加热至60℃持续烘干25min，冷却后得到耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板。
对比例2
一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，包括以下步骤：
W1.采用浓度为5％的稀硫酸对基材钢板酸浸10min，除去表面杂质，得到预处理钢基板；
W2.采用熔融金属液体对预处理钢基板进行热浸镀处理，得锌铝镁镀层钢板；所述的熔融金属液体的化学成分包含3.0％的镁、4.0％的铝、0.8％的硅及92.2％的锌；
W3.以等质量的烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚作为表面活性剂对锌铝镁镀层钢板进行浸润处理，持续浸润20min；
W4.用浓度为30％的钛酸四异丙酯溶液作为有机耐腐蚀剂对表面活化处理后的锌铝镁镀层钢板进行涂覆处理，然后控制相对湿度为50％，持续通入体积比为5:5的氮气、氧气并加热至60℃持续烘干25min，冷却后得到耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板。
对比例3
一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，包括以下步骤：
W1.采用浓度为5％的稀硫酸对基材钢板酸浸10min，除去表面杂质，得到预处理钢基板；
W2.采用熔融金属液体对预处理钢基板进行热浸镀处理，得锌铝镁镀层钢板；所述的熔融金属液体的化学成分包含3.0％的镁、4.0％的铝、0.8％的硅及92.2％的锌；
W3.以等质量的烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚作为表面活性剂对锌铝镁镀层钢板进行浸润处理，持续浸润20min；
W4.采用含有质量比为15:8的次磷酸钙及次磷酸钠的无机耐腐蚀剂对表面活化处理后的锌铝镁镀层钢板进行涂覆处理，干燥后得到第一复合镀层钢板；
W5.用浓度为30％的钛酸四异丙酯溶液作为有机耐腐蚀剂对第一复合镀层钢板进行涂覆处理，然后控制相对湿度为50％，持续通入体积比为5:5的氮气、氧气并加热至60℃持续烘干25min，冷却后得到耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板。
对比例4
一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，包括以下步骤：
W1.采用浓度为5％的稀硫酸对基材钢板酸浸10min，除去表面杂质，得到预处理钢基板；
W2.采用熔融金属液体对预处理钢基板进行热浸镀处理，得锌铝镁镀层钢板；所述的熔融金属液体的化学成分包含3.0％的镁、4.0％的铝、0.8％的硅及92.2％的锌；
W3.以等质量的烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚作为表面活性剂对锌铝镁镀层钢板进行浸润处理，持续浸润20min；
W4.采用含有质量比为15:8的次磷酸钙及次磷酸钠的无机耐腐蚀剂对表面活化处理后的锌铝镁镀层钢板进行涂覆处理，然后再控制相对湿度为70％，持续通入体积比为8:2的氮气、氧气并加热至90℃持续烘干30min，冷却至室温后得到耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板。
对比例5
一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，包括以下步骤：
W1.采用浓度为5％的稀硫酸对基材钢板酸浸10min，除去表面杂质，得到预处理钢基板；
W2.采用熔融金属液体对预处理钢基板进行热浸镀处理，得锌铝镁镀层钢板；所述的熔融金属液体的化学成分包含3.0％的镁、4.0％的铝、0.8％的硅及92.2％的锌；
W3.以等质量的烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚作为表面活性剂对锌铝镁镀层钢板进行浸润处理，持续浸润20min；
W4.采用含有质量比为15:8的次磷酸钙及次磷酸钠的无机耐腐蚀剂对表面活化处理后的锌铝镁镀层钢板进行涂覆处理，然后再控制相对湿度为70％，持续通入体积比为8:2的氮气、氧气并加热至90℃持续烘干30min，冷却至室温后得到第一复合镀层钢板；
W5.用浓度为30％的钛酸四异丙酯溶液作为有机耐腐蚀剂对第一复合镀层钢板进行涂覆处理，干燥后得到耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板。
对比例6
一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，包括以下步骤：
W1.采用浓度为5％的稀硫酸对基材钢板酸浸10min，除去表面杂质，得到预处理钢基板；
W2.采用熔融金属液体对预处理钢基板进行热浸镀处理，得锌铝镁镀层钢板；所述的熔融金属液体的化学成分包含3.0％的镁、4.0％的铝、0.8％的硅及92.2％的锌；
W3.以等质量的烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚作为表面活性剂对锌铝镁镀层钢板进行浸润处理，持续浸润20min；
W4.采用含有质量比为15:8的次磷酸钙及次磷酸钠的无机耐腐蚀剂对表面活化处理后的锌铝镁镀层钢板进行涂覆处理，干燥后得到第一复合镀层钢板；
W5.用浓度为30％的钛酸四异丙酯溶液作为有机耐腐蚀剂对第一复合镀层钢板进行涂覆处理，干燥后得到耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板。
性能测试
对实施例1～3及对比例1～6进行中性盐雾试验，测试标准按照GB/T10125-2012，记录钢板出现5％红绣的时间，结果记录如下表1所示。
由表1可以看出相比对比例1～6，实施例1～3的测试结果更好。
表1钢板出现5％红锈的时间(h)测试结果
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
W1.对基材钢板进行酸浸处理，除去表面杂质，得到预处理钢基板；
W2.对预处理钢基板进行热浸镀处理，得锌铝镁镀层钢板；
W3.对锌铝镁镀层钢板进行表面处理；
W4.用无机耐腐蚀剂对表面处理后的锌铝镁镀层钢板进行浸润处理，持续浸润15～20min，然后再进行热处理，冷却至室温后得到第一复合镀层钢板；
W5.用有机耐腐蚀剂对第一复合镀层钢板进行浸润处理，持续浸润15～20min，然后进行二次热处理，冷却后得到耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，其特征在于，步骤W1所述酸浸处理是指采用浓度为2～5％的稀硫酸对基材钢板酸浸5～10min。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，其特征在于，步骤W2所述热浸镀处理是指用熔融金属液体对预处理钢基板进行热浸镀处理；所述的熔融金属液体的化学成分包含1.0～3.0重量份的镁、2.0～4.0重量份的铝、0.4～0.8重量份的硅及92.2～96.6重量份的锌。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，其特征在于，步骤W3所述的表面处理是指以等质量的烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚作为表面活性剂对锌铝镁镀层钢板进行浸润处理。
5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，其特征在于，步骤W4所述的无机耐腐蚀剂含有质量比为12～15:6～8的次磷酸钙及次磷酸钠。
6.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，其特征在于，步骤W4所述的热处理是指控制相对湿度为50～70％，持续通入体积比为8:2的氮气、氧气并加热至70～90℃持续烘干20～30min。
7.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，其特征在于，步骤W5所述的有机耐腐蚀剂是指浓度为20～30％的钛酸四异丙酯溶液。
8.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，其特征在于，所述的二次热处理是指控制相对湿度为30～50％，持续通入体积比为5:5的氮气、氧气并加热至50～60℃持续烘干15～25min。
9.一种根据权利要求1～8任一项所述制备方法所制得的耐腐蚀锌铝镁复合镀层。
10.一种根据权利要求1-8任一项所述的制备方法所制得的耐腐蚀锌铝镁复合镀层钢板。
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