CN215103561U - 一种铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构，包括铸铁基体、和在所述铸铁基体上从内到外依次制备的酸性锌铁合金镀层、碱性锌铁合金镀层、硅烷无铬钝化层以及羟基石墨烯封闭层。本实用新型公开的铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构，按照GB/T 10125–2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》进行中性盐雾试验480h，镀件表面无白色腐蚀物生成。本镀层结构具有良好的耐蚀性，并克服了硅烷无铬钝化层耐老化性较差的技术缺陷。
Description
技术领域
本实用新型属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构。
背景技术
六价铬钝化具有高毒性，在全球范围内已被禁用。三价铬钝化虽然毒性较低，但钝化液中的钴离子也被列入了禁用的范围。因此，有必要开发锌铁合金镀层的硅烷无铬钝化技术代替现行的三价铬钝化工艺。
实验室试验表明，用溶剂型硅烷钝化剂制备的锌铁合金钝化层具有良好的耐蚀性，但户外试验发现，这种钝化层的耐老化性不高，在露天条件下放置1年，钝化层的表面便会有白色粉状物生成，出现老化现象。钝化层老化后其耐蚀性逐渐降低，会导致设备及零部件的使用寿命缩短。
实用新型内容
为了克服硅烷无铬钝化层耐老化性差的技术缺陷，本实用新型提供了一种铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构。为了达到上述目的本实用新型采用如下技术方案：
一种铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构，包括铸铁基体、和在所述铸铁基体上从内到外依次制备的酸性锌铁合金镀层、碱性锌铁合金镀层、硅烷无铬钝化层及石墨烯封闭层；
所述硅烷无铬钝化层是采用溶剂型硅烷钝化剂制备的钝化层；
所述硅烷无铬钝化层的厚度为0.7～1.3μm。
在其中一些实施例中，所述酸性锌铁合金镀层是采用低泡型氯化钾镀锌铁合金电镀工艺制备的。
在其中一些实施例中，所述酸性锌铁合金镀层的厚度为2～8μm。
在其中一些实施例中，所述碱性锌铁合金镀层的厚度为5～20μm。
在其中一些实施例中，所述石墨烯封闭层是采用羟基石墨烯改性封闭剂制备的。
在其中一些实施例中，所述石墨烯封闭层的厚度为2.5～3.5μm。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型公开的铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构，采用硅烷钝化剂代替现行的三价铬钝化剂，所述钝化剂不含重金属，符合国家环保政策的要求；
2、所述的铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构，采用羟基石墨烯改性封闭剂封闭硅烷无铬钝化层，解决了硅烷钝化层耐老化性差的问题；
3、所述的铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构，所制备的硅烷无铬钝化层和石墨烯封闭层都具有自修复性；
4、所述的铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构，在铸铁件基体上先镀酸性锌铁合金，然后再镀碱性锌铁合金，克服了传统方法不能在铸铁基体上直接镀碱性锌铁合金的问题，也克服了现行的酸性锌铁合金镀层质量不高的技术缺陷。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：
图1是本实用新型实施例1和实施例2的镀层结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
一种铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构，包括铸铁基体、和在所述铸铁基体上从内到外依次制备的酸性锌铁合金镀层、碱性锌铁合金镀层、硅烷无铬钝化层及石墨烯封闭层。
按传统工艺对铸铁件基体进行除油、除锈和活化。
铸铁件前处理后制备酸性锌铁合金镀层，所述酸性锌铁合金镀层的厚度为2～8μm，采用广州超邦化工有限公司开发的DETRONZIN 506低泡型氯化钾镀锌铁合金工艺制备。
镀液成分及操作条件为：氯化锌60～70g/L，氯化亚铁3～5g/L，葡萄糖庚酸钠6～10g/L，氯化钾180～220g/L，硼酸25～35g/L，DETRONZIN 506光亮剂0.8～1.5mL/L，DETRONZIN 506柔软剂25～35mL/L，镀槽温度15℃～30℃，镀液pH范围4.8～5.6，阴极电流密度1.0～3.0A/dm2，阴极移动2～3m/min。
在酸性锌铁合金镀层上制备碱性锌铁合金镀层，所述碱性锌铁合金镀层的厚度为5～20μm，采用超邦化工的DETRONZIN 0307锌铁合金电镀工艺制备。
镀液成分及操作条件为：锌11～13g/L，氢氧化钠110～130g/L，DETRONZIN0307稳定剂380～450mL/L，DETRONZIN 0307铁辅助剂2～3mL/L，DETRONZIN0307添加剂4～6mL/L，DETRONZIN 0307辅助剂8～12mL/L，DETRONZIN 0307主光剂0.4～0.6mL/L，工作温度22℃～28℃，阴极电流密度1.5～3A/dm2，阴极移动2～3m/min。
在碱性锌铁合金镀层上制备硅烷无铬钝化层，所制备的钝化层的厚度为0.7～1.3μm。
优选的，所述硅烷无铬钝化层采用超邦化工的锌可特PRODICO Z-Caot 888FL硅烷无铬钝化剂制备，所述钝化工艺为：锌可特PRODICO Z-Caot 888FL为溶剂型，原液使用，室温操作，钝化时间50～70s，在80℃～100℃下烘烤18～25min。
优选的，所述硅烷无铬钝化层采用超邦化工的锌可特ZECCOAT-825硅烷无铬钝化剂制备，所述钝化工艺为：锌可特ZECCOAT-825硅烷无铬钝化剂为溶剂型，原液使用，室温操作，钝化时间50～70s，在80℃～100℃下烘烤18～25min。
所述石墨烯封闭层采用超邦化工的PRODICO 460羟基石墨烯改性封闭剂制备，所制备的封闭层的厚度为2.5～3.5μm。
所述羟基石墨烯改性封闭剂按重量份数表示包括：硅溶胶20～30份，PU113水溶性硅烷聚合物20～30份，质量分数为1％的羟基石墨烯10～15份，TANAFOAM S有机硅消泡剂0.5～0.8份，LA13-863有机硅流平剂0.6～1.0份，去离子水35～45份。
将所述羟基石墨烯改性封闭剂用水稀释至3倍配制封闭液。
镀件钝化后采用浸涂法制备石墨烯封闭层。
石墨烯封闭层在70℃～100℃下烘烤30min。
实施例1：
如图1所示，一种铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构，包括铸铁基体1、和在所述铸铁基体1上从内到外依次制备的酸性锌铁合金镀层2、碱性锌铁合金镀层3、硅烷无铬钝化层4及石墨烯封闭层5。
所述酸性锌铁合金镀层2的厚度为5～6μm，采用超邦化工的DETRONZIN506低泡型氯化钾镀锌铁合金工艺制备。
镀液成分及操作条件为：氯化锌65g/L，氯化亚铁4g/L，葡萄糖庚酸钠8g/L，氯化钾200g/L，硼酸30g/L，DETRONZIN 506光亮剂1.2mL/L，DETRONZIN506柔软剂30mL/L，镀槽温度25℃，镀液pH为5.2，阴极电流密度2.5A/dm2，阴极移动2m/min。
所述碱性锌铁合金镀层3的厚度为10～12μm，采用超邦化工的DETRONZIN 0307锌铁合金电镀工艺制备。
镀液成分及操作条件为：锌12g/L，氢氧化钠120g/L，DETRONZIN 0307稳定剂420mL/L，DETRONZIN 0307铁辅助剂3mL/L，DETRONZIN 0307添加剂5mL/L，DETRONZIN 0307辅助剂10mL/L，DETRONZIN 0307主光剂0.5mL/L，工作温度25℃，阴极电流密度2A/dm2，阴极移动3m/min。
所述硅烷无铬钝化层4采用超邦化工的锌可特PRODICO Z-Caot 888FL硅烷无铬钝化剂制备，所制备的钝化层的厚度为0.7～0.9μm。
钝化工艺为：锌可特PRODICO Z-Caot 888FL为溶剂型，原液使用，室温操作，钝化时间60s，在100℃下烘烤18min。
所述石墨烯封闭层5采用超邦化工的PRODICO 460羟基石墨烯改性封闭剂制备，所制备的封闭层的厚度为2.8～3.0μm。
所述羟基石墨烯改性封闭剂按重量份数表示包括：硅溶胶25份，PU 113水溶性硅烷聚合物25份，质量分数为1％的羟基石墨烯15份，TANAFOAM S有机硅消泡剂0.5份，LA13-863有机硅流平剂1份，去离子水40份。
将所述羟基石墨烯改性封闭剂用水稀释至3倍配制封闭液。
镀件钝化后采用浸涂法制备石墨烯封闭层。
本实施例在具体操作上分为如下步骤：
1、前处理：对铸铁零部件基体1进行“碱性化学除油→水洗→酸洗→水洗→碱性阴极电解除油→水洗→碱性阳极电解除油→水洗→活化→水洗”的前处理工序。
2、镀酸性锌铁合金：镀件前处理后采用氯化钾镀锌铁合金工艺制备酸性锌铁合金镀层2。
3、镀碱性锌铁合金：在酸性锌铁合金镀层2上进行“镀碱性锌铁合金→水洗→质量分数为3％硫酸除膜3～5s→水洗→烘干”制备碱性锌铁合金镀层3。
4、硅烷无铬钝化：在碱性锌铁合金镀层3上进行“硅烷无铬钝化→出槽→滴干→用高压空气吹掉镀件底部残留的液滴→烘干固化”制备硅烷无铬钝化层4。
5、石墨烯封闭：镀件钝化后进行“浸渍石墨烯封闭液→出槽→滴干→用高压空气吹掉镀件底部残留的液滴→90℃烘烤30min”制备石墨烯封闭层5。
实施例2：
如图1所示，一种铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构，包括铸铁基体1、和在所述铸铁基体1上从内到外依次制备的酸性锌铁合金镀层2、碱性锌铁合金镀层3、硅烷无铬钝化层4及石墨烯封闭层5。
所述酸性锌铁合金镀层2的厚度为3～4μm，采用超邦化工的DETRONZIN506低泡型氯化钾镀锌铁合金工艺制备。
镀液成分及操作条件为：氯化锌60g/L，氯化亚铁3g/L，葡萄糖庚酸钠6g/L，氯化钾180g/L，硼酸25g/L，DETRONZIN 506光亮剂1mL/L，DETRONZIN506柔软剂30mL/L，镀槽温度20℃，镀液pH为5.0，阴极电流密度2.0A/dm2，阴极移动2m/min。
所述碱性锌铁合金镀层的厚度为10～12μm，采用超邦化工的DETRONZIN0307锌铁合金电镀工艺制备。
镀液成分及操作条件为：锌10g/L，氢氧化钠110g/L，DETRONZIN 0307稳定剂380mL/L，DETRONZIN 0307铁辅助剂2mL/L，DETRONZIN 0307添加剂5mL/L，DETRONZIN 0307辅助剂10mL/L，DETRONZIN 0307主光剂0.5mL/L，工作温度28℃，阴极电流密度2.0A/dm2，阴极移动3m/min。
所述硅烷无铬钝化层4采用超邦化工的锌可特ZECCOAT-825硅烷无铬钝化剂制备，所制备的钝化层的厚度为0.8～1.0μm。
钝化工艺为：锌可特ZECCOAT-825硅烷无铬钝化剂为溶剂型，原液使用，室温操作，钝化时间50s，在90℃下烘烤22min。
所述石墨烯封闭层5采用超邦化工的PRODICO 460羟基石墨烯改性封闭剂制备，所制备的封闭层的厚度为2.8～3.0μm。
所述羟基石墨烯改性封闭剂按重量份数表示包括：硅溶胶27份，PU 113水溶性硅烷聚合物23份，质量分数为1％的羟基石墨烯15份，TANAFOAM S有机硅消泡剂0.8份，LA13-863有机硅流平剂0.8份，去离子水40份。
将所述羟基石墨烯改性封闭剂用水稀释至3倍配制封闭液。
镀件钝化后采用浸涂法制备石墨烯封闭层。
本实施例在具体操作上分为如下步骤：
1、前处理：对铸铁零部件基体1进行“碱性化学除油→水洗→酸洗→水洗→碱性阴极电解除油→水洗→碱性阳极电解除油→水洗→活化→水洗”的工序。
2、镀酸性锌铁合金：镀件前处理后采用低泡型氯化钾镀锌铁合金工艺制备酸性锌铁合金镀层2。
3、镀碱性锌铁合金：在酸性锌铁合金镀层2上进行“镀碱性锌铁合金→水洗→质量分数为3％硫酸除膜3～5s→水洗→烘干”制备碱性锌铁合金镀层3。
4、硅烷无铬钝化：在碱性锌铁合金镀层3上进行“硅烷无铬钝化→出槽→滴干→用高压空气吹掉镀件底部残留的液滴→烘干固化”制备硅烷无铬钝化层4。
5、石墨烯封闭：镀件钝化后进行“浸渍石墨烯封闭液→出槽→滴干→用高压空气吹掉镀件底部残留的液滴→80℃烘烤30min”制备羟基石墨烯封闭层5。
实施例1和实施例2所制备的铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构，按照GB/T10125–2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》进行中性盐雾试验480h，镀件表面无白色腐蚀物生成。
以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以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实用新型的限制。
Claims (5)
1.一种铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构，其特征在于：包括铸铁基体、和在所述铸铁基体上从内到外依次制备的酸性锌铁合金镀层、碱性锌铁合金镀层、硅烷无铬钝化层及石墨烯封闭层；
所述硅烷无铬钝化层是采用溶剂型硅烷钝化剂制备的钝化层；
所述硅烷无铬钝化层的厚度为0.7～1.3μm。
2.如权利要求1所述的铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构，其特征在于：所述酸性锌铁合金镀层是采用低泡型氯化钾镀锌铁合金电镀工艺制备的。
3.如权利要求1所述的铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构，其特征在于：所述酸性锌铁合金镀层的厚度为2～8μm。
4.如权利要求1所述的铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构，其特征在于：所述碱性锌铁合金镀层的厚度为5～20μm。
5.如权利要求1所述的铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构，其特征在于：所述石墨烯封闭层的厚度为2.5～3.5μm。
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| CN202120690028.8U CN215103561U (zh) | 2021-04-07 | 2021-04-07 | 一种铸铁件镀锌铁合金的高耐蚀性镀层结构 |
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|---|---|---|---|---|
| CN114214683A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-03-22 | 广州超邦化工有限公司 | 一种酸性镀锌方法 |
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2021
- 2021-04-07 CN CN202120690028.8U patent/CN215103561U/zh active Active
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| CN114214683A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-03-22 | 广州超邦化工有限公司 | 一种酸性镀锌方法 |
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