一种适用于电弧喷涂的锌基合金丝材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于电弧喷涂的锌基合金丝材及其制备方法，在保护气氛下，将锌和铝按比例熔融，制成金属熔液，经冷却、时效处理、拉拔等工艺制得锌铝合金丝，后经表面处理后在丝材表面先后电镀一层纯铜纯和纯镍，最终制备获得一种电镀镍电弧喷涂锌基合金丝。本发明专利技术通过一定工艺在锌铝合金丝表面电镀镍，经多方研究和对比验证，所制备合金丝材的结构致密，镀层结合力强，能满足电弧喷涂使用条件。与同类合金丝材相比，本发明专利技术的合金丝材制备成本大幅降低、电弧喷涂涂层的耐腐蚀性能显著提升。电弧喷涂涂层的耐腐蚀性能显著提升。电弧喷涂涂层的耐腐蚀性能显著提升。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于电弧喷涂的锌基合金丝材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电弧喷涂领域，具体涉及一种适用于电弧喷涂的锌基合金丝材及其制备方法。

技术介绍

[0002]一直以来金属结构的腐蚀都给世界各国的国民经济及人民生活造成了很大的损失和危害，备受世界各国的关注。随着钢结构工程服役寿命的不断提高以及户外腐蚀环境日益恶劣，迫切需要开发新型可靠的腐蚀防护寿命更长的热喷涂材料。
[0003]现如今，电弧喷涂技术运用的材料主要是以Zn为主要成分的合金粉末或者丝材。Zn元素电化学性能良好，在一般金属工件表面获得Zn涂层对海水腐蚀能够起到有效的保护作用，但腐蚀发生后的产生物会造成涂层的腐蚀率变高，使Zn涂层的腐蚀消耗速率加快。在Zn镀层中加入Al元素后，所制得的Zn
‑
Al合金具有较好的抗腐蚀性，适用于潮湿盐雾大气的腐蚀环境中金属零部件的表面防护，但其在高温或酸性环境下的耐腐蚀性会显著降低。由镍基合金丝材喷涂制备的镍基涂层，其涂层致密，具有抗高温氧化、耐热冲击和抗擦伤的性能，但高昂的成本和常温下较低的耐腐蚀性影响其应用范围。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种适用于电弧喷涂的锌基合金丝材及其制备方法，制备的锌基合金丝材用于电弧喷涂，可提高涂层的耐腐蚀性、稳定性和综合力学性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：
[0006]一种适用于电弧喷涂的锌基合金丝材的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤(1)：在保护气氛下，将锌和铝按比例熔融，制成金属熔液；
[0008]步骤(2)：去除溶解在金属熔液中的气体；
[0009]步骤(3)：将去除溶解气体后的金属熔液经保温处理得到锌铝合金液，将锌铝合金液结晶成粗坯盘圆料；
[0010]步骤(4)：将粗坯盘圆料在保护气氛下进行第一次退火处理；第一次退火处理后，经拉拔获得锌铝合金丝材，其中，在拉拔过程中进行第二次退火处理；
[0011]步骤(5)：对锌铝合金丝材进行表面处理，所述的表面处理包括酸洗和电解抛光，以去除丝材表面油污或氧化物；
[0012]步骤(6)：在经表面处理的锌铝合金丝材表面电镀一层纯铜，得到镀铜丝材，从而提高镀层与基体的结合强度，同时提高涂层的耐腐蚀性能；
[0013]步骤(7)：在镀铜丝材表面电镀一层纯镍，得到锌铝镍铜合金丝材，该锌铝镍铜合金丝材为适用于电弧喷涂的锌基合金丝材；
[0014]锌铝镍铜合金丝材中，元素质量百分组成为：锌70
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85％，铝10
‑
15％，镍1
‑
5％，铜1
‑
5％，其余为杂质。
[0015]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
[0016]步骤(1)中、步骤(4)中的保护气氛为氩气、氮气中的一种或两种的混合。
[0017]步骤(1)中的熔融为将锌锭和铝锭加入到熔炼炉中熔融得到，或在熔融状态的铝液中加入块状锌，升温熔化并充分搅拌得到；作为优选的方案，升温熔化的温度为660
‑
700℃，搅拌速度为30
‑
40r/min。
[0018]步骤(2)中，去除溶解在金属熔液中的气体的方法为将氮气用钢管通入到金属液的底部。
[0019]步骤(3)中，保温处理在保温炉中进行，作为优选的方案，保温时间为3
‑
5h，保温温度为550
‑
600℃。
[0020]步骤(3)中，粗坯盘圆料通过圆柱形结晶器结晶而成，作为优选的方案，结晶成尺寸为φ7.10
‑
20.0mm的粗坯盘圆料，结晶过程中通冷却水的流量为1000
‑
1500L/h。
[0021]步骤(4)中，第一次退火处理为在退火炉中进行空冷时效处理，作为优选的方案，时效处理温度为200
‑
220℃，时效处理时间为3
‑
5h。
[0022]步骤(4)中，通过卷线盘和拉丝机进行多次拉拔；作为优选的方案，拉拔过程中，润滑油浓度为10～12％，牵引速度为5～50mm/min。
[0023]步骤(4)中，第二次退火处理为采用井式退火炉进行在线去氢退火，处理温度为180
‑
200℃。
[0024]步骤(5)中，酸洗使用的溶剂是盐酸、硫酸中的一种或两种的混合溶液，电解抛光所使用的溶剂是磷酸、硫酸和硝酸的混合溶液。
[0025]步骤(6)中，电镀铜所用电解液为硫酸铜、氯化铜、硫酸钠、硫酸钾的混合溶液；作为优选的方案，电镀铜所用电镀液的pH值为6.5
‑
7.5，电解温度40
‑
45℃。
[0026]步骤(7)中，电镀镍所用电解液为硫酸镍、乙酸镍、次亚磷酸盐、硼氢化钠、硼烷、肼的混合溶液；作为优选的方案，电镀镍所用电镀液的pH值为3.5
‑
5.5，电解温度50
‑
60℃。
[0027]作为优选的方案，锌铝合金丝材表面电镀纯铜的镀层厚度为3
‑
8微米；镀铜丝材表面电镀纯镍的镀层厚度5
‑
20微米。
[0028]本专利技术还保护所述的制备方法制备的锌基合金丝材。
[0029]该锌基合金丝材的抗弯折脱壳角度大于120
°
，适用于电弧喷涂。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0031]本专利技术提供了一种适用于电弧喷涂的锌基合金丝材及其制备方法，通过使用所制表面电镀铜和镍层的锌铝合丝进行电弧喷涂，所制备的喷涂涂层与基体的结合力相比传统锌铝涂层提高50％以上。同时镍的加入不仅可有效提高涂层的耐腐蚀性，更重要的是增加涂层的耐磨性能。相比传统锌铝涂层，所制备的涂层耐蚀性提高25％左右，耐磨性提高10％左右。
[0032]本专利技术提供的制备方法操作简单，条件易于控制，重复性好，相比传统锌铝合金丝材，使用新型锌铝合金丝材制备的涂层具有良好的耐磨与耐蚀性，具有显著的经济效益，可用于实际生产应用。
附图说明
[0033]图1是本专利技术的锌基合金丝材的生产工艺流程图。
[0034]图2是本专利技术实施例1所制锌铝镍铜合金丝材的结构图，其中，1
‑
锌铝合金，2
‑
纯
铜，3
‑
纯镍。
[0035]图3是本专利技术实施例1所制锌铝镍铜合金丝材的截面能谱图。
[0036]图4是本专利技术实施例1所制锌铝镍铜合金丝与市场常见镍铝Ni95Al5合金丝和锌铝Zn85Al15合金丝的耐腐蚀性能对比图。
具体实施方式
[0037]以下通过实施例的形式对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0038]下述实施例中所使用的实验方法，如无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于电弧喷涂的锌基合金丝材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)：在保护气氛下，将锌和铝按比例熔融，制成金属熔液；步骤(2)：去除溶解在金属熔液中的气体；步骤(3)：将去除溶解气体后的金属熔液经保温处理得到锌铝合金液，将锌铝合金液结晶成粗坯盘圆料；步骤(4)：将粗坯盘圆料在保护气氛下进行第一次退火处理；第一次退火处理后，经拉拔获得锌铝合金丝材，其中，在拉拔过程中进行第二次退火处理；步骤(5)：对锌铝合金丝材进行表面处理，所述的表面处理包括酸洗和电解抛光；步骤(6)：在经表面处理的锌铝合金丝材表面电镀一层纯铜，得到镀铜丝材；步骤(7)：在镀铜丝材表面电镀一层纯镍，得到锌铝镍铜合金丝材，该锌铝镍铜合金丝材为适用于电弧喷涂的锌基合金丝材；锌铝镍铜合金丝材中，元素质量百分组成为：锌70
‑
85％，铝10
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15％，镍1
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5％，铜1
‑
5％，其余为杂质。2.根据权利要求1所述的适用于电弧喷涂的锌基合金丝材的制备方法，其特征在于：步骤(1)中、步骤(4)中的保护气氛为氩气、氮气中的一种或两种的混合。3.根据权利要求1所述的适用于电弧喷涂的锌基合金丝材的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的熔融为将锌锭和铝锭加入到熔炼炉中熔融得到，或在熔融状态的铝液中加入块状锌，升温熔化并充分搅拌得到；其中，升温熔化的温度为660
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700℃，搅拌速度为30
‑
40r/min。4.根据权利要求1所述的适用于电弧喷涂的锌基合金丝材的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，去除溶解在金属熔液中的气体的方法为将氮气用钢管通入到金属液的底部。5.根据权利要求1所述的适用于电弧喷涂的锌基合金丝材的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，保温处理在保温炉中进行，其中，保温时间为3
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5h，保温温度为550
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600℃。6.根据权利要求1所述的适用于电弧喷涂的锌基合金丝材的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，粗坯盘圆料通过圆柱形结晶器结晶而成，结晶成尺寸为φ7.10
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20.0mm的粗坯盘圆料，结晶过程中通冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振，马雪良，端宇航，罗凌曦，施渊吉，赵伟，王安哲，陈金山，吴梦陵，张保森，张超，朱帅帅，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：