一种低合金高强度结构钢热浸镀锌的方法技术

本发明专利技术涉及一种低合金高强度结构钢热浸镀锌的方法，包括以下步骤：镀前处理：对镀覆钢材表面进行处理，为钢材进行热浸镀锌做准备，避免后续热浸镀锌过程中熔锌无法与钢铁正常完全反应；热浸镀锌：将已经完成镀前处理的钢材浸入锌浴中，使钢材与熔融锌反应生成一合金镀层，从而完成热浸镀锌；其中锌浴包括以下按重量份数配比的原料：Zn：99.585份～98.67份，V：0.04份～0.1份，Sn：0.3份～1.0份，Ni：0.06份～0.2份，Ti：0.01份～0.02份，Al：0.005份～0.01份。本发明专利技术通过改变钢材热浸镀锌时锌浴的组分以及配比，从而增强镀层的耐蚀性和粘附性，改变镀层的外观质量。改变镀层的外观质量。改变镀层的外观质量。

【技术实现步骤摘要】
一种低合金高强度结构钢热浸镀锌的方法


[0001]本专利技术涉及钢材镀锌
，尤其是一种低合金高强度结构钢热浸镀锌的方法。

技术介绍

[0002]钢铁自诞生以来就面临着防锈的问题，而钢铁腐蚀生锈又是在自然环境作用下发生的最普遍的自然现象。目前，采用热浸镀锌工艺防止钢铁腐蚀生锈已得到普遍应用。钢材热浸镀锌后镀层性能的好坏，即良好的镀层粘附性、优良的镀层加工成型性受众多因素的影响，例如锌浴的成分、热浸镀锌的温度、浸入速度、浸锌时间、提升速度等等。
[0003]低合金高强度结构钢中的Si含量可达到0.55％，远高于普通碳素结构钢。由于硅反应性的存在，导致Fe
‑
Zn化合物层的生长难以控制。即使从锌浴中提起后，镀层仍在快速反应，使铁锌化合物层厚度明显增加，自由锌层被消耗，导致镀层中铁锌化合物层的厚度占比超过95％，甚至无自由锌层。因此，镀层表面常出现色差缺陷，镀层易发黑，大大降低了镀层的耐蚀性和粘附力，其根本原因是从锌浴中提起后的镀层仍在快速反应。
[0004]虽然添加Al、Ti可以改善低合金高强度结构钢热浸镀锌层的表面质量，但对镀层硅反应性的抑制效果不明显。研究发现，在锌浴中添加V、Sn合金元素可减缓低合金高强度结构钢的硅反应性，然而，由于V、Sn元素价格昂贵，若要完全抑制硅反应性，需要添加大量的V、Sn，导致成本过高，同时，Sn元素的添加对镀层耐蚀性有不利影响，要严格控制添加量。
[0005]多组元协同作用可以降低合金元素的添加量，通过添加Ni可以降低V、Sn等元素的添加量，协同作用还可有效抑制硅反应性，消除镀层表面色差和防止结构钢件镀层发黑，提升镀层耐蚀性和粘附性，降低锌浴成本。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本专利技术提供一种低合金高强度结构钢热浸镀锌的方法，以解决现有技术中低合金高强度结构钢热浸镀锌时由于硅反应性的存在，导致的表面发黑以及耐蚀性和粘附性下降的问题。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低合金高强度结构钢热浸镀锌的方法，包括以下步骤：
[0008]步骤(1)、镀前处理：对结构钢基体表面进行处理，避免后续热浸镀锌过程中熔锌无法与基体完全反应；
[0009]步骤(2)、热浸镀锌：将已经完成镀前处理的结构钢基体浸入锌浴中，使结构钢基体与熔融锌反应，在基体表面生成一合金镀层，从而完成热浸镀锌；
[0010]其中锌浴包括以下按重量份数配比的原料：
[0011]Zn：99.585份～98.67份，V：0.04份～0.1份，Sn：0.3份～1.0份，
[0012]Ni：0.06份～0.2份，Ti：0.01份～0.02份，Al：0.005份～0.01份。
[0013]优选地，步骤(1)中，所述镀前处理包括脱脂、酸洗、水洗、助镀以及烘干。
[0014]进一步地，所述脱脂为碱性脱脂，采用的脱脂剂为15％NaOH溶液。
[0015]进一步地，所述助镀采用的助镀剂为氯化锌铵助镀液，并且其氯化铵与氯化锌重量比为1:1.2～1:1.6。
[0016]进一步地，所述烘干的温度为80℃～100℃。
[0017]优选地，步骤(2)中，所述热浸镀锌的温度为430℃～460℃，热浸镀锌的时间为180s～300s。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术具有良好的可控性，可以通过改变钢材热浸镀锌时锌浴的组分以及配比，增强镀层的耐蚀性和粘附性，改变镀层的表面质量，制备所得的工件具有良好的耐蚀性，并且其镀层表面光亮、粘附性优良、厚度适宜。
附图说明
[0019]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0020]图1为实施例1制得的低合金高强度结构钢热浸镀锌合金镀层的显微组织形貌图。
[0021]图2为实施例2制得的低合金高强度结构钢热浸镀锌合金镀层的显微组织形貌图。
[0022]图3为实施例3制得的低合金高强度结构钢热浸镀锌合金镀层的显微组织形貌图。
[0023]图4为实施例4制得的低合金高强度结构钢热浸镀锌合金镀层的显微组织形貌图。
[0024]图5为对比例1制得的低合金高强度结构钢热浸镀纯锌的显微组织形貌图。
[0025]图6为对比例2制得的低合金高强度结构钢热浸镀锌合金镀层的显微组织形貌图。
[0026]图7为实施例1、对比例1、对比例2制得的低合金高强度热浸镀锌结构钢的表面照片。
[0027]图8为Fe
‑
(Zn，V)反应的扩散通道模型。
[0028]图9为Zn
‑
Fe
‑
Si
‑
V四元系450℃富锌角相关系示意图及活性钢在Zn
‑
V熔池中浸镀时界面反应的扩散通道模型。
具体实施方式
[0029]实施例1
[0030]一种低合金高强度结构钢的热浸镀锌方法，包括以下步骤：
[0031]步骤(1)镀前处理：对结构钢制件表面进行处理，避免后续热浸镀锌过程中熔锌无法与制件完全反应；
[0032]镀前处理包括以下步骤：
[0033]a.脱脂：将结构钢制件浸入脱脂液中进行脱脂，脱脂液为15％NaOH溶液，脱脂温度为25℃～50℃，以去除制件表面在加工、贮运过程中粘附到的油脂；
[0034]b酸洗：将制件放入质量分数10％～15％的盐酸中进行酸洗，酸洗过程中适当搅拌制件，并且酸洗温度控制在18℃～21℃，以去除制件表面存在的氧化皮和铁锈；
[0035]c.冲洗：将完成酸洗后的制件用95％酒精进行冲洗；
[0036]d.助镀：将酸洗后的制件再浸入一定成分的氯化锌铵助镀液中完成助镀，助镀液温度为60℃～80℃，助镀的作用在于去除酸洗清洗后残留在制件表面的铁盐或氧化物，使制件在进入锌浴时具有最大的表面活性；同时在制件表面沉积上一层盐膜，可防止制件从助镀池到进入锌锅的一段时间内在空气中锈蚀，还可净化制件浸入锌浴处的液相锌，使制
件与液相锌快速浸润并反应；
[0037]助镀液中氯化锌铵浓度控制在200g/L～400g/L，并且氯化铵与氯化锌重量比为1:1.2～1:1.6，其中W FeCl2<1％；
[0038]e.烘干：在助镀后对制件进行烘干，使附有助镀剂的制件尽可能干透，烘干温度为80℃～100℃；
[0039](2)热浸镀锌：将已经完成镀前处理的制件浸入锌浴中，使其与熔融锌反应，在制件表面生成一合金镀层，从而完成热浸镀锌，热浸镀锌的温度为430℃～460℃，镀锌时间控制在180s～300s内；
[0040]其中锌浴包括以下按重量份数配比的原料：
[0041]Zn：99.294份，V：0.06份，Sn：0.5份，
[0042]Ni：0.12份，Ti：0.02份，Al：0.006份。
[0043]实施例1制得的低合金高强度结构钢热浸镀锌合金镀层的显微组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低合金高强度结构钢的热浸镀锌方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)、镀前处理：对结构钢基体表面进行处理，避免后续热浸镀锌过程中熔锌无法与基体完全反应；步骤(2)、热浸镀锌：将已经完成镀前处理的结构钢基体浸入锌浴中，使结构钢基体与熔融锌反应，在基体表面生成一合金镀层，从而完成热浸镀锌；其中锌浴包括以下按重量份数配比的原料：Zn：99.585份～98.67份，V：0.04份～0.1份，Sn：0.3份～1.0份，Ni：0.06份～0.2份，Ti：0.01份～0.02份，Al：0.005份～0.01份。2.如权利要求1所述的结构钢的热浸镀锌方法，其特征在于：步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂浩，朱润堃，吴长军，彭浩平，刘亚，王建华，苏旭平，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：