[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101045980A
[43]公开日2007年10月3日[21]申请号200710098357.8
[22]申请日2007.04.23[21]申请号200710098357.8
[71]申请人刘国林
地址100029北京市朝阳区安贞西里二区1号楼3
门12号
共同申请人李明义 孟宪成[72]发明人刘国林 李明义 孟宪成
[51]Int.CI.
C23C 2/04 (2006.01)C23C 2/02 (2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 3 页
[54]发明名称
[57]摘要
本发明是一种钢铁制品热浸镀高铝锌合金工艺，适用于钢铁型材、异型件、结构件、连接紧固件等金属制品的热浸镀表面处理。本工艺采用碱洗—水洗—酸洗—水洗—助镀—烘干—热浸镀—冷却—钝化等工序，特别是采用了适合于热浸镀高铝锌合金的水溶性助镀剂和高铝锌合金液配方。此工艺可通过对传统热镀锌工艺稍加变动便可实现。投资少，易操作，热镀产品表面质量好，其耐腐蚀性能优于传统的热镀锌，且镀层厚度可以控制。又由于热浸镀铝锌合金液中铝含量可高达10％－60％，从而使得生产成本大大降低(目前铝的价格远低于锌的价格)。 200710098357.8权 利 要 求 书第1/1页
1、一种钢铁制品热浸镀高铝锌合金工艺，工艺流程为：碱洗-水洗-酸洗-水洗-助镀-烘干-热浸镀-冷却-钝化等工序。其特征在于：在上述工艺中采用适合于热浸镀高铝锌合金用水溶性助镀剂和高铝锌合金液配方。
2、按权利要求1所述的钢铁制品热浸镀高铝锌合金工艺，其特征是水溶性助镀剂的成分、重量比及使用条件为：
氯化铵 4-10％
氯化锌 27-33％
氯化稀土 0.04-0.1％
乙二醇 0.4-0.8％
水 余量
助镀温度 50--90℃
助镀时间 1-2分钟
3、按权利要求1所述的钢铁制品热浸镀高铝锌合金工艺，其特征是高铝锌合金液的成分、重量比(根据所镀金属及要求进行调整)及使用条件为：
铝 10-60％
锌 40-90％
硅 0.55-1.65％
锑 0.03-0.1％
浸镀温度 470-650℃
热镀锌合金浸镀时间 1-3分钟
200710098357.8说 明 书第1/3页
钢铁制品热浸镀高铝锌合金工艺
技术领域：
本发明属于钢铁制品热浸镀高铝锌合金技术领域，特别提供了钢铁制品热浸镀高铝锌合金工艺以及适合于热浸镀高铝锌合金的水溶性助镀剂和高铝锌合金液配方。 背景技术：
为防止金属材料在使用过程中被腐蚀，常采用热镀层方式加以保护。而目前，钢铁制品表面的热浸镀处理方式，主要还是靠传统的热镀锌来解决。热镀锌层虽然对金属基材有一定的保护作用，但在酸性环境、海洋气候等特殊的使用环境中，其耐蚀性能就会变差。同时，由于原材料锌锭的价格在近几年飞涨，使得热镀锌成本大幅上扬，而热镀锌产品的价格却几乎没有变动，结果导致热镀锌企业的利润大幅下滑，甚至有些企业到了停产或破产的地步。 鉴于以上热镀锌层的耐蚀性差和生产成本高两方面的原因，近几年热浸镀铝锌合金技术得到了快速发展。因为热镀铝锌合金的耐蚀性既优于热镀锌的耐蚀性，同时又可大幅度降低生产成本。比如技术比较成熟的美国伯利恒钢铁公司发明的森吉米尔法(氧化还原法)热镀铝锌合金工艺(55％Al+43.4％Zn+1.6％Si)，已在国内多个厂家生产使用；还有锌铝稀土(Z n+5％A l+R e)、锌铝镁稀土(Z n+A l+M g+R e)等热浸镀技术也得到了较为广泛的应用。 但是值得注意的是：森吉米尔法只适用于连续化的大生产，生产钢带和钢板等单一产品，且此技术投资高、规模大、镀层偏薄，不适用于非连续化的各类钢铁制品的热浸镀；而锌铝稀土、锌铝镁稀土等类似的热浸镀技术，也只应用于钢丝、钢绞线等连续式单一产品生产，而不适用于形状大小各异、表面积较大的各类钢铁制品，并且其镀液中的铝含量也较低(≤5％)，镀层也偏薄。
另据报道还有电解活化助镀法热镀铝锌合金(55％Al+43.4％Zn+1.6％Si)工艺和氧化钝化助镀法热镀铝
锌合金工艺，但这两种方法都存在着不同程度的问题。电解活化助镀法热镀铝锌合金，需要在助镀池中添加电解装置，这不但需要增大投资并且使操作复杂化，而且由于电解装置对电极材料、电极形状和大小、电流密度、电解池形状及大小等不同参数的特殊要求，决定了电解活化助镀法热镀铝锌合金只适用于型材、标准件等统一规格产品，使得产品单一化，变通性太差。而氧化钝化助镀法热镀铝锌合金，操作较为复杂，尤其是前处理、助镀和热浸镀的用时比较长(其中热浸镀就耗时至少10分钟以上)，严重影响了生产效率；另外，由于镀件从钝化液中提出时所粘附的钝化剂的颜可能不会完全洗掉，在热浸镀时就会污染合金液和镀层，且污染程度随着生产的进行会越来越严重，影响产品的表观质量。
总之，除本发明外，到目前为止还没有发现有一种方法，可在原有成熟的传统热镀锌工艺的基础上，稍加变动，就可生产出浸镀铝锌合金液中铝含量高达10％--60％，镀层厚度可通过助镀剂配方及合金液成分的配比的调整加以控制，基材为任意大小、形状的钢铁制品热镀铝锌合金产品。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种钢铁制品热浸镀高铝锌合金工艺，特别发明了适合于钢铁制品热浸镀高铝锌合金的水溶性助镀剂和高铝锌合金液配方。
1、本发明提供的钢铁制品热浸镀高铝锌合金工艺流程为：
碱洗—水洗—酸洗—水洗—助镀—烘干—热浸镀—冷却—钝化
2、适合于钢铁制品热浸镀高铝锌合金的水溶性助镀剂，助镀剂组成(w％)为： 氯化铵 4-10％
氯化锌 27-33％
氯化稀土 0.04-0.1％
乙二醇 0.4-0.8％
水 余量
经过碱洗、酸洗等处理后的钢铁制品在上述50--90℃的助镀剂中助镀1-2分钟，提出后在100--150℃之间烘干，其表面就会形成一层均匀、致密的干溶剂薄膜，然后再浸入熔融的铝锌合金液中进行热浸镀。使用本助镀剂，工件在助镀后一定要烘干，且防止在热镀铝锌合金前再次吸潮。
3、高铝锌合金液配比(w％)如下：
铝 10-60％
锌 40-90％
硅 0.55-1.65％
锑 0.03-0.1％
根据合金液配比的不同，浸镀温度在470--650℃之间，浸镀时间为1-3分钟。铝、锌、硅、锑既可以以单质形式加入，也可以以中间合金的形式加入。
本发明具有以下优点：
1、铝锌合金镀层的耐蚀性能远高于纯镀锌层，若在达到同一耐蚀标准要求时，铝锌合金镀层厚度可大大降低，节省大量的镀层金属用量。
2、用水溶性助镀剂助镀，操作简便，省时省力且成本低，助镀效果好，无漏镀、虚镀等
现象。避免了电解活化助镀法须增添电解装置，投资大，操作复杂且产品单一的弊端；避免了森吉米尔法投资规模大且只适合于连续化大生产的弊端；也避免了氧化钝化助镀法操作复杂、操作周期长、生产效率低以及产品镀层和镀液易被钝化剂颜污染等缺陷。
3、铝锌合金液中铝的含量较高，考虑到铝的比表面积比较大，且目前铝的市场价格远远低于锌的市场价格，所以使用含铝量较高的合金液热浸镀，可大大降低生产成本。
4、本工艺可在传统的热镀锌工艺基础上稍加变动就可实现，设备投资少、操作简便、材料易取。适合新建企业及现有镀锌企业的转型。
5、产品表面质量好，平整光洁，无漏镀、虚镀、针孔及差等缺陷。
6、产品各方面性能优良且生产成本大幅度降低，经济效益和社会效益可观，极具推广价值。
具体实施方式：
将100m m×50m m×3m m的Q345钢样和100m m×50m m×3m m的Q235钢样经碱洗、水洗、酸洗、水洗后，浸入如表1所示的助镀剂中助镀，烘干后在如表2所示的铝锌合金液中热浸镀，得到如表3所示的数据。所得镀件表面平整、光洁、无漏镀、针孔等缺陷。镀层耐蚀性能好。
表1 助镀剂组成
表2 铝锌合金液组成
表3 不同钢样实验数据
组分氯化铵氯化锌氯化稀土乙二醇水
含量(w％)8280.080.6余量
组分铝硅锑锌
含量(w％)40 1.00.05余量
钢样助镀温度
(℃)
助镀时间
(min)
热镀温度
(℃)
热镀时间
(min)
镀层厚度
(μm)
Q34565 1.5555 1.578
Q23580 1.2565295
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