一種高耐蝕性單鍍型鋅鋁鎂稀土防護(hù)鍍層及制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及鋼鐵材料表面鍍覆工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高耐蝕性單鍍型鋅鋁 鎂稀土防護(hù)鍍層及制備工藝。
【背景技術(shù)】：
[0002] 傳統(tǒng)金屬基體鍍鋅防護(hù)層受到自然環(huán)境惡化和輸電線路電磁環(huán)境的影響，腐蝕速 率日趨加快，大大縮短了其使用周期，在重腐蝕環(huán)境中（如沿海地區(qū)、酸雨地區(qū)、工業(yè)污染 區(qū)等），不得不進(jìn)行整體更換，大大增加了維護(hù)成本，降低了電網(wǎng)安全性。尤其是在強(qiáng)電場(chǎng)、 雷擊等電磁場(chǎng)環(huán)境中，電磁效應(yīng)會(huì)加劇鍍層的腐蝕。金屬基體采用鋅鋁鎂稀土防護(hù)鍍層比 純鋅防護(hù)鍍層擁有更優(yōu)異的耐蝕性能，成為目前研究熱點(diǎn)。在工業(yè)化生產(chǎn)過程中，鋁、鎂、稀 土與金屬基體鋼基體反應(yīng)要求高，不僅會(huì)影響到防護(hù)層的表面質(zhì)量，而且會(huì)造成防護(hù)層粘 附性下降導(dǎo)致漏鍍。
[0003] Samuel R. Cross.等[Computational design and optimization of multi layered and functionally graded corrosion coatings.Corrosion Science. 2013, 77, 297-307]研究了鋅鋁鎂合金層耐腐蝕影響，指出Al、Mg對(duì)防護(hù)層表面影 響和防護(hù)層整體的耐蝕性能提升。S. Schilrz等[Chemistry of corrosion products on Zn-Al-Mg alloy coated steel. Corrosion Science. 2010, 52 (10) ,3271-3279]制備的高 Al、Mg配比鋅鋁鎂層，具有優(yōu)異的耐蝕性能。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中熱浸鍍鋅鋁鎂存在的工藝要求高、鍍層表面不均勻、無法形 成高性能滲層等不足與問題，本發(fā)明提供了一種適用于金屬材料的鋁、鎂含量高、鍍層厚度 符合標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)合強(qiáng)度高、高耐蝕性、適用于工業(yè)化推廣生產(chǎn)的高耐蝕性單鍍型鋅鋁鎂稀土防 護(hù)鍍層及制備工藝。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種高耐蝕性單鍍型鋅鋁鎂稀土防護(hù)鍍層的制備工藝，將預(yù)處理后的金屬材料在 單鍍型助鍍劑存在下進(jìn)行熱浸鍍，再在鋅鋁鎂稀土合金溶液中進(jìn)行熱浸漬處理，即得表面 鍍有鋅鋁鎂稀土防護(hù)鍍層的金屬材料。
[0007] 具體包括如下步驟：
[0008] 1)將金屬基體去污、除油；
[0009] 2)對(duì)步驟1)處理后的金屬材料進(jìn)行打磨除銹處理，除銹等級(jí)為不低于Sa21/2級(jí)；
[0010] 3)將助鍍劑和步驟2)處理后的金屬材料置于容器中，加熱0. 2-0. 5min，加熱溫度 為 7(TC -85°C ;
[0011] 4)將步驟3)處理后的金屬材料置于鋅鋁鎂稀土合金液中，加熱0. 5-3min，加熱溫 度為 400°C _470°C，即得。
[0012] 本發(fā)明制備的鋅鋁鎂稀土防護(hù)鍍層中A1 5_12%、Mg 1-6%，所制備的鋅鋁鎂稀土 防護(hù)鍍層形成Zn/Al/MgZn2S元共晶以及多種類型的二元共晶體，是鋅鋁鎂稀土防護(hù)鍍層 具有尚耐蝕性能的主要原因。
[0013] 所獲得單鍍型鋅鋁鎂稀土防護(hù)鍍層的各組分的重量份數(shù)為：A1 5_8%、Mg 1-6%、 Zn76-96 %，稀土元素為0. 1 % -0. 5 %，其余為金屬基材。。
[0014] 優(yōu)選的是，步驟1)中，所述除油處理為于90°C _100°C下，用NaOH溶液和清水分別 清洗金屬材料。
[0015] 本發(fā)明中助鍍液的最適溫度是70°C -85°C，溫度較低，助鍍劑附著不均勻且助鍍 效果不佳；溫度較高，則助鍍劑附著太厚，增加消耗。當(dāng)然若附著較厚助鍍劑在工件上鋅灰 產(chǎn)生會(huì)降低。但太厚時(shí)則成反效果。
[0016] 本發(fā)明中一般需0. 2-0. 5min即可得到好的助鍍劑附層，也讓金屬材料充分加熱 以助烘干。
[0017] 優(yōu)選的是，步驟3)中，所述加熱溫度為410°C-460°C。
[0018] 優(yōu)選的是，步驟3)中，所獲得單鍍型鋅鋁鎂稀土合金液中各組分的重量份數(shù)為： A1 5-12%、Mg 1-6%、Zn 76-96%，稀土元素為 0.1 %-0.5%。。
[0019] 優(yōu)選的是，步驟3)中，所述的單鍍型鋅鋁鎂稀土助鍍劑中，各組分的粒徑小于 70 ym。顆粒小，保證助鍍劑中各組分分散均勻，提高反應(yīng)活性。
[0020] 優(yōu)選的是，步驟3)中，所述的單鍍型助鍍劑為ZnCl230-40 % ;NaF 1-3 % ; KHF25-8% ；PC130. 5-1.0%；SnCl22-3% ；BeCl2l-l. 5% ；Si020. 5-1. 5% ；ZnMn040 . 05-0. 1% ； 復(fù)合表面活性劑1%，其余為水。其中ZnMnO^t用是與其他成分形成水合物，促進(jìn)熱浸鍍過 程；復(fù)合表面活性劑為烷基磺酸鹽、脂肪醇醚磷酸酯鹽、N-烷基氨基二丙酸的復(fù)合物。
[0021] 上述任一方法制備的單鍍型鋅鋁鎂稀土防護(hù)鍍層，其厚度為85-120 ym。厚度較薄 易發(fā)生漏鍍現(xiàn)象，厚度過高，金屬材料的耐腐蝕性能提升不大，既易使鍍層變脆，又耗費(fèi)大 量能源和原材料。本發(fā)明優(yōu)選的單鍍型鋅鋁鎂稀土防護(hù)鍍層的厚度為85-120 ym。
[0022] 上述方法制備的單鍍型鋅鋁鎂稀土防護(hù)鍍層在制造電網(wǎng)輸電鐵塔防護(hù)中的應(yīng)用。
[0023] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果：
[0024] 1.本發(fā)明針對(duì)單鍍型鋅鋁鎂防護(hù)技術(shù)，提供具有高鋁、高鎂含量、高耐蝕性、結(jié)合 致密、鍍層形貌優(yōu)良、結(jié)合強(qiáng)度高、實(shí)現(xiàn)金屬材料表面單次鍍即可制備鋅鋁鎂鍍層。該制備 方法成本低，易工業(yè)化生產(chǎn)制備。
[0025] 2.本發(fā)明制備的防護(hù)鍍層，進(jìn)行了中性鹽霧試驗(yàn)測(cè)試，結(jié)果表明出現(xiàn)銹點(diǎn)時(shí)間為 2060h，而傳統(tǒng)熱鍍鋅出現(xiàn)銹點(diǎn)時(shí)間僅為140h，因此，具備了在極端惡劣條件下使用的要求， 在制造電網(wǎng)輸電鐵塔中得到廣泛應(yīng)用。
[0026] 3.本發(fā)明制備的鋅鋁鎂稀土防護(hù)鍍層中A1 5-12%、Mg 1-6%，所制備的鋅鋁鎂 稀土防護(hù)鍍層形成Zn/Al/MgZn2S元共晶以及多種類型的二元共晶體，是共滲層具有高耐 蝕性能的主要原因。
[0027] 4.本發(fā)明的單鍍型鋅鋁鎂稀土防護(hù)鍍層工藝可以利用單次熱浸鍍方法在金屬表 面獲得鋅鋁鎂合金鍍層。鍍層與金屬基體各自保持原有的性能，但是擁有99. 9%以上冶金 結(jié)合界面，同時(shí)鍍層結(jié)構(gòu)致密、成分穩(wěn)定、無漏鍍，耐蝕性能優(yōu)異，鹽霧腐蝕達(dá)2060h。合金鍍 層耐蝕性能較普通熱浸鍍純鋅層好，提高了使用壽命。該單鍍型工藝，可重復(fù)使用和工業(yè)化 生產(chǎn)，克服了金屬與鋅鋁鎂合金液助鍍困難，兩者之間難形成優(yōu)異結(jié)合界面、易產(chǎn)生漏鍍等 不足，能廣泛適用于金屬表面制備5% -12% Al、l % -6% Mg含量的鋅鋁鎂合金鍍液。
【附圖說明】
[0028] 圖1單鍍型鋅鋁鎂稀土鍍層截面形貌
【具體實(shí)施方式】：
[0029] 下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明：
[0030] 實(shí)施例1 : 一種高耐蝕性單鍍型鋅鋁鎂稀土防護(hù)鍍層，包括如下步驟：
[0031] 1)去污金屬材料表面的污垢、于85°C下用NaOH溶液和清水分別清洗金屬材料3 次，去除金屬材料表面的油脂；
[0032] 2)對(duì)步驟1)處理后的金屬材料進(jìn)行打磨除銹處理，除銹等級(jí)為不低于Sa21/2級(jí)；
[0033] 3)將單鍍型助鍍劑為 ZnCl230%;NaF 1%;KHF25%;PC130. 5%;SnCl22%;BeCl2l%; Si020. 5% ;ZnMn040 . 05% ;復(fù)合表面活性劑1%，其余為水，其中ZnMn04作用是與其他成分 形成水合物，促進(jìn)熱浸鍍過程；復(fù)合表面活性劑為烷基磺酸鹽、脂肪醇醚磷酸酯鹽、N-烷基 氨基二丙酸的復(fù)合物。和步驟2)處理后的金屬材料置于容器中，加熱0.5min，加熱溫度為 70 °C ；
[0034] 4)將步驟3)處理后的金屬材料置于鋅鋁鎂稀土合金液中，加熱3min，加熱溫度為 4KTC，即得；
[0035] 所獲得單鍍型鋅鋁鎂稀土防護(hù)鍍層的各組分的重量份數(shù)為：A1 5%、