一种热浸镀锌铝钙合金镀层及其热浸镀方法技术

本发明专利技术属于金属防腐领域，具体涉及一种热浸镀锌铝钙合金镀层及其热浸镀方法。所述锌铝钙合金镀层含有以下质量百分数的成分：铝12%‑15%，钙1.0‑1.3%，余量为锌和不可避免的杂质。热浸镀方法为将称量好的锌、锌‑铝中间合金加入熔炼炉中，升温至505‑510℃，等完成熔化后加入铝‑钙中间合金，升温至615‑620℃，等完全熔化后降低温度至热浸镀温度510℃‑520℃。本发明专利技术加入的钙分别于Zn和Al结合，析出细小的Al‑Ca或Zn‑Ca第二相颗粒，合金凝固时，以这些细小的颗粒为结晶晶核，使合金的晶粒细化，提高耐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
一种热浸镀锌铝钙合金镀层及其热浸镀方法
本专利技术属于金属防腐领域，具体涉及一种热浸镀锌铝钙合金镀层及其热浸镀方法。
技术介绍
目前我国批量热浸镀锌技术的现状表现为：总体产量大，重经验轻理论，技术落后（缺少理论支撑，部分企业甚至没有技术人员），污染严重（三废排放严重，尤其是氨氮排放严重超标）。有着300多年历史的热浸镀锌至今仍属于污染行业、技术落后行业，甚至有的地区将其归类为夕阳产业、落后淘汰产业。常用的锌铝、锌铝镁、铝合金成功应用于钢结构批量热浸镀的主要瓶颈就是适用的助镀剂及助镀工艺的开发。尤其是对于铝含量较高的热浸镀锌铝合金及锌铝镁合金，传统的助镀剂中氯化铵分解与铝反应生成AlCl3，AlCl3气体不仅会使被镀钢材局部难镀覆，其表面出现镀层不连续(漏镀)现象，而且会使合金液中的铝损耗增大，导致合金液和镀层中的铝含量降低；或者所产生的锌颗粒粘附在镀层表面，影响镀层质量。目前钢结构批量法热浸锌铝镁合金仍难以达到满意的效果，依然存在漏镀、镀层与钢铁材料基体间结合强度差、助镀剂效能时间短等缺陷，而解决以上缺陷的瓶颈问题是开发合适的热浸镀合金及其助镀剂，因此开发适合于钢结构批量法热浸镀锌铝合金及其适用的助镀剂研究具有良好的经济效益和社会效益。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种热浸镀Zn-Al-Ca合金镀层，与SuperDyma合金镀层(Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si)相比，该合金镀层具有更好的耐蚀性能。本专利技术的另一目的是提供一种上述合金镀层的批量热浸镀方法。本专利技术的另一目的是提供上述合金镀层热浸镀所用的助镀剂。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。一种热浸镀锌铝钙合金镀层，含有以下质量百分数的成分：铝12%-15%，钙1.0-1.3%，余量为锌和不可避免的杂质。优选地，含有以下质量百分数的成分：铝14%，钙1.2%，余量为锌和不可避免的杂质。一种上述锌铝钙合金镀层的热浸镀方法，采用合金镀层的熔炼，钢铁材料基体的预处理，进行助镀，热浸镀的步骤，具体采用以下步骤：将称量好的锌、锌-铝中间合金加入熔炼炉中，升温至505-510℃，等完成熔化后加入铝-钙中间合金，升温至615-620℃，等完全熔化后降低温度至热浸镀温度510℃-520℃。优选地，所述预处理包括除油步骤，所述除油步骤包括如下过程：将镀件置于含有30-35g/L氢氧化钠、45-50g/L碳酸钠、15-20g/L磷酸钠、5-7钼酸钠g/L溶剂为水的除油液中，在温度60～90℃下浸泡、清洗镀件，然后采用清水除去除油液。优选地，所述预处理包括除锈步骤，所述除锈步骤包括如下过程：将镀件置于含有7～10％盐酸、6～12％硫酸、1.2-1.4％亚硝酸二环己烷基铵、溶剂为水的除锈液中浸泡除锈，之后清洗除去除锈液。优选地，所述助镀步骤采用的助镀剂为：NaCl20％-25％、SnCl212％-28％、LiCl10％-12％、锂皂石1％-2％、其余为水、盐酸调pH为4.5-5.0优选地，助镀剂助镀的方法为：（1）将预处理后的钢铁材料基体浸入60-65℃助镀剂中静置30-35秒；（2）将步骤（1）处理后的钢铁材料基体从助镀剂中取出在115-120℃烘干60-70秒；（3）将步骤（2）处理后的钢铁材料基体再次浸入75-80℃助镀剂中静置80-85秒；（4）将步骤（3）处理后的钢铁材料基体从助镀剂中取出自然干燥90-100秒。有益效果（1）与稀土相比，Ca在地壳中的含量丰富，价格低廉，Ca元素加入Zn-（12-15）%Al合金中可以提高镀层在极端环境中的耐蚀性。本专利技术提供的特定比例的Zn-（12-15）%Al-（1.0-1.3）%Ca，加入的钙分别于Zn和Al结合，析出细小的Al-Ca或Zn-Ca第二相颗粒，合金凝固时，以这些细小的颗粒为结晶晶核，使合金的晶粒细化，提高耐蚀性；（2）本专利技术采用的热浸镀温度，提高了钙在铝中的溶解度，ζ相为颗粒状，晶粒间存在明显的间隙，导致液锌通过间隙直接与δ相接触，加速了Fe-Zn之间的扩散，导致镀层生长迅速，镀层致密无漏镀；（3）本专利技术助镀剂中氯化钠和盐酸的加入能够增加溶液中氯的含量，并且可以使得盐膜容易干透，锂皂石的加入可以对SnCl2起到增溶效果，Sn元素可以与钢材料基体表面的铁发生置换反应，在钢基表面析出一层连续的Sn膜，从而得到无缺陷的镀层。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。以下所有实施例及对比例中均以Q345钢作为基体材料，使用机械切割法加工成50mm×50mm×3mm的片状试样。实施例1热浸镀锌铝钙合金镀层一种热浸镀锌铝钙合金镀层，其特征在于，含有以下质量百分数的成分：铝12%，钙1.0%，余量为锌和不可避免的杂质。本实施例采用的助镀剂质量百分数为：NaCl20％、SnCl228％、LiCl10％、锂皂石2％、其余为水、盐酸调pH为4.5。（1）将称量好的锌、锌-铝中间合金加入熔炼炉中，升温至505℃，等完成熔化后加入铝-钙中间合金，升温至615℃，等完全熔化后降低温度至热浸镀温度510℃。(2)将基体材料置于含有30g/L氢氧化钠、50g/L碳酸钠、15g/L磷酸钠、7g/L钼酸钠溶剂为水的除油液中，在温度60℃下浸泡10min，清洗镀件，采用清水除去除油液。然后将基体材料置于含有7％盐酸、12％硫酸、1.2％亚硝酸二环己烷基铵、溶剂为水的除锈液中在温度85℃下浸泡5min除锈，之后清洗除去除锈液。(3)将预处理后的钢铁材料基体浸入60℃助镀剂静置35秒，将步骤处理后的钢铁材料基体从助镀剂A中取出在115℃烘干70秒；将钢铁材料基体再次浸入80℃助镀剂中静置80秒；将钢铁材料基体从助镀剂中取出自然干燥90秒（4）热浸镀：将上述助镀后的钢铁材料基体浸入Zn-12%Al-1.0%Ca合金液，510℃热浸镀30S。将试样从熔融合金中垂直提出。浸入及提出试样时，应拨开熔融合金表面的氧化物及浮渣。实施例2热浸镀锌铝钙合金镀层一种热浸镀锌铝钙合金镀层，其特征在于，含有以下质量百分数的成分：铝15%，钙1.3%，余量为锌和不可避免的杂质。本实施例采用的助镀剂质量百分数为：NaCl25％、SnCl212％、LiCl12％、锂皂石2％、其余为水、盐酸调pH为5.0。按照以下方法进行热浸镀：（1）将称量好的锌、锌-铝中间合金加入熔炼炉中，升温至510℃，等完成熔化后加入铝-钙中间合金，升温至620℃，等完全熔化后降低温度至热浸镀温度520℃。(2)将基体材料置于含有35g/L氢氧化钠、45本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热浸镀锌铝钙合金镀层，其特征在于，含有以下质量百分数的成分：铝12%-15%，钙1.0-1.3%，余量为锌和不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种热浸镀锌铝钙合金镀层，其特征在于，含有以下质量百分数的成分：铝12%-15%，钙1.0-1.3%，余量为锌和不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的热浸镀锌铝钙合金镀层，其特征在于，含有以下质量百分数的成分：铝14%，钙1.2%，余量为锌和不可避免的杂质。


3.一种如权利要求1或2任一所述锌铝钙合金镀层的热浸镀方法，采用合金镀层的熔炼，钢铁材料基体的预处理，进行助镀，热浸镀的步骤，具体采用以下步骤：将称量好的锌、锌-铝中间合金加入熔炼炉中，升温至505-510℃，等完成熔化后加入铝-钙中间合金，升温至615-620℃，等完全熔化后降低温度至热浸镀温度510℃-520℃。


4.根据权利要求3所述的热浸镀方法，其特征在于：所述预处理包括除油步骤，所述除油步骤包括如下过程：将镀件置于含有30-35g/L氢氧化钠、45-50g/L碳酸钠、15-20g/L磷酸钠、5-7钼酸钠g/L溶剂为水的除油液中，在温度60～90℃下浸泡、清洗镀件，然后采用清水除去...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，李德忠，齐艳，杨立恒，刘相增，周静，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司临沂供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37