形成多层式锌合金涂层的方法和系统以及金属制品技术方案

一种形成多层式锌合金涂层的方法包括以下步骤：在具有阳极和阴极的电解池中提供包含锌和第二可电沉积组分的水系电解质的溶池；在阳极和阴极之间施加电流或电压；使所施加的电流或电压随时间在至少两个电流或电压值之间调制，以从而使电流密度在多个周期内在至少两个电流密度值之间调制，其中第一电流密度值在0.3至小于2A/dm2的范围内，并且第二电流密度值高于第一电流密度值且在0.6至小于5A/dm2的范围内；以及控制对所施加的电流或电压的调制以获得具有多个层的多层式结构，所述多个层具有交替的第二组分比例、交替的腐蚀电位、交替的晶粒尺寸和交替的晶粒取向中的一种或多种，其中所述多个层中的一个或多个具有在1至10μm范围内的厚度。m范围内的厚度。m范围内的厚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】形成多层式锌合金涂层的方法和系统以及金属制品
[0001]背景
[0002]本公开的领域
[0003]本公开涉及形成多层式锌合金涂层的方法及对应的系统。本公开还涉及金属制品。
[0004]相关技术的描述
[0005]如广泛已知的，并且如例如在Rashmi,S.；Elias,L.&Hegde,A.C.(2017),
‘
Multilayered Zn
‑
Ni alloy coatings for better corrosion protection of mild steel
’
,Engineering Science and Technology(JESTECH)20,1227
‑
1232中描述的，锌(Zn)及其合金涂层在诸如汽车、电气、航空航天等不同行业中作为用于保护钢制部件的牺牲金属涂层得到了广泛应用。电镀厚Zn涂层多年来一直被用于以经济性的方式为金属零件给予保护，而如今，由于其在接近腐蚀的侵略性或高温环境中不起作用，传统的锌涂层被其合金所取代。Zn与较为惰性的Fe族金属(Ni、Co、Fe等)的合金可提供比纯Zn涂层更好的保护效用。此外，与纯Zn涂层相比，诸如Zn
‑
Ni之类的合金可赋予良好的机械性能(比如硬度、耐磨性等)。因此，它被广泛接受作为镉之类的有毒涂层的环保替代品。在所有的常用电镀合金中，Zn
‑
Ni是商业应用中开发最多的一种。
[0006]锌或锌合金涂层的电镀主要以直流进行。脉冲镀覆在涂层性质方面有一些优势(例如通过分层结构化)，但尚未成功用于更广泛的技术应用。替代电解施涂式防腐保护的方案是湿漆和干漆系统、锌片涂层或电子涂层。然而，相对较高的成本再次成为对于更广泛工业应用的阻碍。
[0007]US 2019/264344 A1公开了用于锌锰合金的电沉积的电解质溶液、形成电解质溶液的方法、电沉积锌锰合金的方法以及多层式锌锰合金。用于电镀的电解质溶液可包括金属盐、硼酸、碱金属氯化物、聚乙二醇和羟基苯甲醛。可通过将金属盐、硼酸、碱金属氯化物、聚乙二醇和羟基苯甲醛溶解在水或水溶液中来形成电解质溶液。将锌锰合金电沉积在基底上可包括将阴极和阳极引入到包含金属盐、硼酸、碱金属氯化物、聚乙二醇和羟基苯甲醛的电解质溶液中。电沉积可进一步包括使电流在阴极和阳极之间通过电解质溶液传递以将锌和锰沉积到阴极上。
[0008]本文中提供的“背景”描述出于大体呈现本公开背景的目的。当前说到的专利技术人的工作，就其在本
技术介绍
部分中获描述的程度，以及该描述中的在提交时可能并不适格作为现有技术的方面，均未被明示或暗示地承认为是本公开的现有技术。

技术实现思路

[0009]目的在于，提供一种用于形成具有增强的防腐保护的多层式锌合金涂层的方法和系统。另外的目的在于，提供一种用于形成多层式锌合金涂层的方法和系统，所述方法和系统以经济性的工艺提供分层结构的优点。另外的目的在于，提供一种对应的金属制品。
[0010]根据一个方面，提供一种形成多层式锌合金涂层的方法，所述方法包括
[0011]在具有阳极和阴极的电解池中提供包含锌和第二可电沉积
(electrodepositable)组分的水系电解质(aqueous electrolyte)的溶池(bath)；
[0012]在阳极和阴极之间施加电流或电压；
[0013]使所施加的电流或电压随时间在至少两个电流或电压值之间调制，以从而使电流密度在多个周期内在至少两个电流密度值之间调制，其中，第一电流密度值在0.3至小于2A/dm2的范围内，并且第二电流密度值高于第一电流密度值并处在0.6至小于5A/dm2的范围内；以及
[0014]控制对所施加的电流或电压的调制以获得多层式结构，所述多层式结构具有多个层，所述多个层具有交替的第二组分比例、交替的腐蚀电位、交替的晶粒尺寸和交替的晶粒取向中的一种或多种，其中，所述多个层中的一个或多个具有在1至10μm范围内的厚度。
[0015]根据另外的方面，提供一种用于形成多层式锌合金涂层的系统
[0016]在具有阳极和阴极的电解池中的包含锌和第二可电沉积组分的水系电解质的溶池；
[0017]配置为在阳极和阴极之间施加电流或电压的电流或电压源；
[0018]控制器，所述控制器配置为使所施加的电流或电压随时间在至少两个电流或电压值之间调制，以从而使电流密度在多个周期内在至少两个电流密度值之间调制，其中,第一电流密度值在0.3至小于2A/dm2的范围内，并且第二电流密度值高于第一电流密度值且在0.6至小于5A/dm2的范围内，并且所述控制器配置为控制对所施加的电流或电压的调制以获得多层式结构，所述多层式结构具有多个层，所述多个层具有交替的第二组分比例、交替的腐蚀电位、交替的晶粒尺寸和交替的晶粒取向中的一种或多种，其中所述多个层中的一个或多个具有在1至10μm范围内的厚度。
[0019]根据另外的方面，提供一种金属制品，所述金属制品包括
[0020]金属基底；和
[0021]形成在所述金属基底上的多层式锌合金涂层，所述多层式锌合金涂层包括多层式结构，所述多层式结构具有多个层，所述多个层具有交替的第二组分比例、交替的腐蚀电位、交替的晶粒尺寸和交替的晶粒取向中的一种或多种，其中所述多个层中的一个或多个具有在1至10μm范围内的厚度。
[0022]在从属权利要求中限定有实施例。应理解的是，所公开的系统具有与所要求保护的方法和如从属权利要求中所限定的和/或本文中所公开的实施例相似和/或相同的另外的实施例。
[0023]分层锌合金涂层是一种有效的防腐保护，但使用起来复杂且昂贵。虽然根据现有技术，这种结构通过在大多数电镀生产线中不可得的、复杂且因此昂贵的脉冲镀覆整流器产生，然而根据本公开，可使用在许多电镀生产线中都会有的标准设备(DC整流器等)。
[0024]已知方法的另一根本性缺点在于沉积过程不连续，这导致效率较低且因此由于脉冲之间的停工时间(“工作周期”)镀覆较为缓慢。相比之下，根据本公开，施用以经济有利工艺进行的锌合金层的调制直流沉积。
[0025]因此，根据本公开，提出一种稳健的方法，该方法允许利用标准电镀生产线设备来电镀分层结构，并且该方法可用于工业制造过程。可利用标准设备来产生层状微结构，这带来高的应用潜力。此外，通过(微)分层结构即使在变形之后也可实现更好的防腐性能效果。
[0026]应注意的是，在本公开的语境中，术语“第一”和“第二”不应被理解为指示连续的
顺序，而是仅意在区分至少两个电流密度值。因此，对电流密度值的调制不一定以第一(较低)电流密度值开始、随后为第二电流密度值，而是也可以以第二电流密度值开始、随后为第一电流密度值。在其它实施例中，调制也可以既不以第一电流密度值也不以第二电流密度值开始，而是以另外(不同)的电流密度值(或甚至更多不同的电流密度值)开始。在仍其它的实施例中，还可在第一和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种形成多层式锌合金涂层的方法，所述方法包括：在具有阳极和阴极的电解池中提供包含锌和第二可电沉积组分的水系电解质的溶池；在阳极和阴极之间施加电流或电压；使所施加的电流或电压随时间在至少两个电流或电压值之间调制，以从而使电流密度在多个周期内在至少两个电流密度值之间调制，其中，第一电流密度值在0.3至小于2A/dm2的范围内，并且第二电流密度值高于第一电流密度值且在0.6至小于5A/dm2的范围内；以及控制对所施加的电流或电压的调制以获得多层式结构，所述多层式结构具有多个层，所述多个层具有交替的第二组分比例、交替的腐蚀电位、交替的晶粒尺寸和交替的晶粒取向中的一种或多种，其中，所述多个层中的一个或多个具有在1至10μm范围内的厚度。2.如权利要求1所述的方法，其中，对所施加的电流或电压的调制被控制为形成具有2至20层、尤其是4至12层的多层式结构。3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对所施加的电流或电压的调制被控制为形成具有多个层的多层式结构，所述多个层每个具有在1至10μm范围内、尤其是在1至5μm范围内的厚度。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，第二可电沉积组分是镍、铁、钴、铜、金、银、铂、铬、铅、锡或它们的组合中的一种。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对所施加的电流或电压的调制被控制为形成具有在5至25μm范围内、尤其是在8至16μm范围内的总厚度的多层式结构，和/或其中，对所施加的电流或电压的调制被控制为使电流密度在多个周期内在至少两个不同的电流密度值之间交替，其中，每个电流密度值在30秒至60分钟范围内、尤其是在1至15分钟范围内的持续时间的周期中施加。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：在多层式结构顶上形成钝化层，尤其是通过镀覆和钝化层性质的相互防腐保护强化，以及可选地在钝化层顶上形成密封层。7.如权利要求6所述的方法，其中，为形成多层式结构的末层所施加的电流或电压被控制为形成这样的末层，即所述末层具有比倒数第二层更低或更高的第二组分比例。8.如权利要求6至7中任一项所述的方法，其中，用于形成多层式结构的末层的和用于形成钝化层的一个或多个参数被控制成使得，在钝化层的形成中，多层式结构的末层的顶部被转化为形成钝化层的至少一部分。9.如权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，所述钝化层由氧化铬、氧化锆、氧化锌、氧化钛、氧化钒、有机官能硅烷和有机聚合物中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：派克汉尼汾欧洲，中东和非洲公司，
类型：发明
国别省市：