一种热镀锌低温镀液及其制法和应用制造技术

一种热镀锌低温镀液及其制法和应用，属于材料表面处理领域。该热镀锌低温镀液含有的成分及其质量百分比为：Mg 2～4％，Bi 2.8％～5.8％，Sn 0～2.2％，Sb 0～1.8％，余量为Zn及不可避免的杂质。热镀锌低温镀液采用分段加热模式制备，以制备的热镀锌低温镀液对镁合金、铝合金或钢材镀件进行热镀锌，先将镀件进行除油，低浓度硝酸活化后，再进行垂直浸镀，浸镀过程中，镀液温度为360～390℃，浸镀0.1～3min，取出后，先空冷后水冷，得到热镀锌的镀件。通过该方法浸镀，能够大幅提高镀件的耐蚀性，并极大减少的燃烧成本，提高了能源效率，此外，该工艺方法不需要预镀中间层，操作简便，工作效率高，绿色环保。绿色环保。绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
一种热镀锌低温镀液及其制法和应用


[0001]本专利技术属于材料表面处理
，具体涉及一种热镀锌低温镀液及其制法和应用。

技术介绍

[0002]镁合金密度小、比强度和比刚度高，兼具良好的阻尼减振性、电磁屏蔽性和机械加工性能等。基于上述优点，镁合金在航空航天、汽车行业、电子工业等领域具有广阔的应用前景。但与此同时，镁合金也存在着明显的不足之处，尤其是较差的耐蚀性，极大影响和限制了其相关产业的发展。因此，为了解决镁合金的腐蚀问题，扩大镁合金的应用范围，表面处理技术仍需深入研究。
[0003]目前可用于提高镁合金耐蚀性的表面处理主要包括：阳极氧化、有机涂层、气相沉积、离子注入、电镀和化学镀等。但以上方法均存在一定的局限性，如阳极氧化所得膜层的均匀性较差，且膜层是一种脆性陶瓷材料；有机涂层在较强的腐蚀环境或高温作用下对基体的保护效果有限，在燃烧时会释放有毒气体；气相沉积的设备昂贵，不利于大规模工业生产；离子注入的成本较高，获得的改性层厚度较薄；电镀和化学镀受到镁合金高电化学活性(氧化倾向)的限制，形成的镀层较为疏松。
[0004]热浸镀是一种利用固液反应形成镀层的金属防护方法，在工业上已得到广泛应用。与其它的表面处理相比，热浸镀工艺简单、生产效率高，制备所得镀层较厚，镀层与基体呈冶金结合，附着力良好，镀层致密，防护效果好。但该工艺目前主要以钢铁材料为基体，极少针对其他金属(如镁合金)进行热镀锌工艺研究，其主要原因为基体材料的种类对于热镀锌工艺条件影响显著，而传统的热镀锌工艺仅仅是针对钢铁适用，而对其他基体材料则无法获得镀层。以钢铁与镁合金为例，钢材的熔点一般高于1500℃，而镁合金的熔点一般为650℃，且镁合金远比铁活泼。因此，镁合金的热镀锌工艺研究存在极大的难题与挑战，热镀锌镀液的选择，镀件表面预处理方式，浸镀工艺参数的制定和后冷却处理方式等问题均未得到解决。
[0005]目前有学者通过预先制备中间镀层，如预先电镀镍、铜等，最终在镁合金表面获得镀锌层，但此种工艺繁琐，在电镀过程产生大量的废液，包括碱式碳酸镍或硫酸镍，次亚磷酸钠或硼氢化钠、柠檬酸钠或醋酸钠，氢氟酸或氟化氢铵，焦磷酸铜和氢氟酸等，这些废液将对环境产生严重的化学污染。此外，所采用的浸镀温度均在430℃以上，而热镀锌所使用的锌锅容量均较大，含锌量高达百吨以上，燃烧成本极大，能源效率低。若能在保证镀液流动性和镀层质量的前提下，降低浸镀温度，能够极大程度节省成本，减少资源浪费。

技术实现思路

[0006]针对目前镁合金耐蚀性不足及现有镁合金热镀锌工艺中的问题，本专利技术提供了一种热镀锌低温镀液及其制法和应用，该方法提供了一种特殊成分的Zn
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Mg
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Bi
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Sn
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Sb热镀锌低温镀液，并针对镁合金热镀锌的工艺特点，将其用于镁合金热镀锌工艺，其采用特定的表
面预处理，60～100g/L碳酸钠除油，2％～4％硝酸浸泡5～20min，浸镀温度为360～390℃，浸镀时间为0.1～3min，冷却速率为12～70℃/s，在远低于常规热镀锌工艺中的浸镀温度下获得镀层性能优良的镁合金热镀锌层，能够大幅提高镁合金的耐蚀性，并极大减少的燃烧成本，提高了能源效率，此外，该工艺方法不需要预镀中间层，还可以用于铝合金和钢铁等材料的热镀工艺，操作简便，工作效率高，无需使用大量的化学制品，绿色环保，减少了对环境的污染，具有广泛的推广前景。
[0007]一种热镀锌低温镀液，其含有的成分及各个成分的质量百分比为：Mg为2～4％，Bi为2.8％～5.8％，Sn为0～2.2％，Sb为0～1.8％，余量为Zn及不可避免的杂质。
[0008]一种热镀锌低温镀液的制备方法，采用分段加热模式，具体包括以下步骤：
[0009](1)根据热镀锌低温镀液成分称量金属锌、金属镁、金属铋、金属锡和金属锑；
[0010](2)将金属锌随炉加热，直至其全部熔化，得到熔化的锌液；
[0011](3)将炉温保持在420～430℃，向熔化的锌液中，加入预热的金属镁，充分搅拌混合均匀，得到Zn
‑
Mg熔液；
[0012](4)将炉温降低至380～390℃，加入金属铋、金属锡和金属锑，充分搅拌混合均匀，炉温保持在360～380℃，得到热镀锌低温镀液。
[0013]所述的步骤(1)中，金属锌优选为锌锭，金属锌的质量纯度≥99.995％，金属镁的质量纯度≥99.95％，金属铋优选为铋颗粒，金属铋的质量纯度≥99.99％，金属锡的质量纯度≥99.97％，金属锑的质量纯度≥99.99％。
[0014]所述的步骤(2)中，锌锭全部熔化的温度优选为420～430℃。
[0015]所述的步骤(3)中，预热的金属镁的预热温度为100～300℃，预热时间为5～10s。
[0016]本专利技术的热镀锌低温镀液，用于镁合金、铝合金和钢铁材料的热镀锌工艺，特别适用于对镁合金热镀锌。
[0017]一种镁合金热镀锌的方法，采用上述热镀锌低温镀液，包括以下步骤：
[0018]步骤1：镁合金镀件表面预处理
[0019](1)将镁合金镀件进行除油、水洗、沥干水分后，得到除油后的镁合金镀件；
[0020](2)采用质量浓度百分数为2～4％的硝酸对除油后的镁合金镀件进行活化，晾干后，得到预处理的镁合金镀件；
[0021]步骤2：热浸镀
[0022](1)将预处理的镁合金镀件，垂直浸入热镀锌低温镀液中，浸镀过程中，镀液温度为360～390℃，浸镀0.1～3min，取出，得到浸镀后的镁合金镀件；
[0023](2)将浸镀后的镁合金镀件在空气中停留5～30s，水冷，控制镀层的冷却速率为12～70℃/s，得到热镀锌的镁合金镀件。
[0024]在步骤1的(1)中，除油采用的除油溶剂为质量浓度为60～100g/L的碳酸钠。
[0025]在步骤1的(1)中，除油为将镁合金镀件浸入除油溶剂中，室温浸泡3～5min。
[0026]在步骤1的(2)中，活化时间为5～20min。
[0027]在步骤2的(1)中，取出为，将浸镀后的镁合金镀件从热镀锌低温镀液垂直取出，其中，浸入速率和取出速率相等，优选为0.08～0.12m/s。
[0028]在步骤2的(1)中，浸镀后的镁合金镀件取出前使用刮板将热镀锌低温镀液的氧化渣去除，露出纯净新鲜的锌液面，避免氧化渣残留在镀件表面，影响浸镀效果，造成漏镀等
问题。
[0029]在步骤2的(1)中，浸镀过程中镀液温度根据镀件的特点，采用不同的温度。
[0030]采用上述镁合金热镀锌的方法，得到的热镀锌的镁合金镀件，其低频阻抗值达到非热镀锌的镁合金的8.5～135倍，说明耐蚀性得到大幅提升。
[0031]本专利技术的热镀锌低温镀液，其成分组成和各个成分的质量百分比处于Zn
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Mg
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Bi
‑
Sn
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热镀锌低温镀液，其特征在于，所述的热镀锌低温镀液含有的成分及各个成分的质量百分比为：Mg为2～4％，Bi为2.8％～5.8％，Sn为0～2.2％，Sb为0～1.8％，余量为Zn及不可避免的杂质。2.权利要求1所述的热镀锌低温镀液的制备方法，其特征在于，采用分段加热模式，具体包括以下步骤：(1)根据热镀锌低温镀液成分称量金属锌、金属镁、金属铋、金属锡和金属锑；(2)将金属锌随炉加热，直至其全部熔化，得到熔化的锌液；(3)将炉温保持在420～430℃，向熔化的锌液中，加入预热的金属镁，充分搅拌混合均匀，得到Zn
‑
Mg熔液；(4)将炉温降低至380～390℃，加入金属铋、金属锡和金属锑，充分搅拌混合均匀，炉温保持在360～380℃，得到热镀锌低温镀液。3.根据权利要求2所述的热镀锌低温镀液的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，金属锌的质量纯度≥99.995％，金属镁的质量纯度≥99.95％，金属铋的质量纯度≥99.99％，金属锡的质量纯度≥99.97％，金属锑的质量纯度≥99.99％。4.根据权利要求2所述的热镀锌低温镀液的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，预热的金属镁的预热温度为100～300℃，预热时间为5～10s。5.权利要求1所述的热镀锌低温镀液，用于镁合金、...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐启炽，胡成路，张新悦，周雄，程春龙，郭瑞臻，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：