控制含硅活性鋼鍍層厚度的預化學鍍鎳后熱鍍鋅方法

專利名稱：：控制含硅活性鋼鍍層厚度的預化學鍍鎳后熱鍍鋅方法
技術領域：
：本發明涉及一種鋼鐵件熱鍍鋅的方法，更具體的，本發明涉及一種控制含硅活性鋼熱鍍鋅層厚度的方法。技術背景熱鍍鋅是一種工藝簡單而有效的鋼鐵防護工藝，被廣泛用于鋼鐵構件的防護上，是保證鋼鐵產品的耐蝕性能，延長使用壽命，減少經濟損失的有效防護方法。熱鍍鋅時，鋼中硅會顯著增加鐵與鋅的反應活性，故又稱為活性鋼。活性鋼鍍件往往會出現灰暗、超厚及粘附性差的鍍層，使產品質量明顯降低。為了解決常規熱鍍鋅方法中出現的含硅活性鋼的鍍層質量問題，發展了各種鍍鋅技術，如高溫熱鍍鋅、合金熱鍍鋅等，其中熱浸鋅鎳合金技術是解決活性鋼熱鍍鋅問題的效方法，并且在生產中得到廣泛應用。但是，這種方法在實際應用中存在一些問題(1)需經常檢測鍍浴中的鎳濃度，隨著鍍浴中鎳的濃度不斷降低，需要定期向鍍浴中添加鋅鎳中間合金，而且需要專門冶煉鋅鎳中間合金；(2)由于鍍浴中鎳的存在而降低了鐵在鋅中的溶解度，增加了鍍浴中鐵鎳鋅三元鋅渣的形成量，并且由于鋅渣中的鎳含量遠高于鍍浴中的鎳含量，降低了鎳的使用效率；(3)鋅鎳合金鍍浴對含硅量《0.25%的鋼有效，而對于含硅量〉0.25。/。的高砝鋼，控制鍍層生長作用不明顯。
發明內容本發明的目的在于提供一種能有效控制含硅活性鋼(特別是鋼中含硅量〉0.25%的高硅鋼)在熱鍍鋅過程中硅引起的熱鍍鋅層超厚生長，獲得厚度適宜、性能良好的鍍層的熱鍍鋅工藝方法。為達上述目的，本發明采用的技術方案是將含硅活性鋼件進行化學鍍鎳前處理，然后鍍上化學鍍鎳層，烘干后再進行熱鍍鋅。具體方法是(1)對含硅鋼件表面進行化學鍍鎳能處理，過程如下在5。/。NaCl水溶液(6070'C)中對所述含硅活性鋼件進行堿洗除油；用溫度50'C清水沖洗；在15%HC1(室溫203(TC)中酸洗除銹；用溫度為203(TC的清水沖洗。(2)對含硅鋼件表面進行化學鍍鎳，采用的配方與工藝為鎳鹽NiS04,6H200.1~0.2mol/L，還原劑NaH2P02'H200.2~0.4mo/L，絡合劑C6H5Na3Or2H200.10.4mol/L，NH4C10.30.8mol/L，pH值:7.58.0，溫度85±2°C，鍍液載荷ldm2/L，鍍速18~20微米/小時。(3)對化學鍍鎳后的含硅活性鋼件表面進行熱鍍鋅，過程如下在溫度12(TC下對含硅活性鋼件進行烘干；在溫度45(TC下進行熱鍍鋅。相對于現有技術，本發明專利的有益效果是工藝簡單，可有效控制含硅活性鋼(特別是含硅量>0.25%的高硅鋼)熱鍍鋅層的超厚生長，獲得厚度適宜，表面光亮，粘附性好的鍍層；消耗的鎳量少，在鋼件上預化學鍍34微米左右的鎳層，即可達到控制含硅活性鋼熱鍍鋅層超厚的目的；預鍍鎳層阻止了鋼件中鐵在鋅浴中的溶解，使鋅渣生成量大幅減少，降低了鋅的損耗。下面結合附圖及具體實施方式對本發明作進一歩的描述。圖1為預化學鍍鎳4微米的4種含硅鋼板在45(TC下熱鍍鋅不同時間后獲得的鍍層厚度的折線圖。圖2為預化學鍍鎳3微米的4種含硅鋼板在45(TC下熱鍍鋅不同時間后獲得的鍍層厚度的折線圖。圖3為4種含硅鋼板在45(TC下直接熱鍍鋅不同時間后獲得的鍍層厚度的折線圖。圖4為含0.09%Si鋼板表面預化學鍍不同厚度的鎳層后，在45(TC下熱鍍鋅得到的熱鍍鋅層厚度與預化學鍍鎳層厚度關系的折線圖。具體實施方式實施例1:對化學成分如下表1的含硅0.04%的活性鋼板分別進行了預化學鍍4微米和3微米的鎳后再熱鍍鋅的處理，包括以下工藝歩驟(1)對含硅鋼板表面進行化學鍍鎳前處理在溫度為6(TC的5%NaCl水溶液中對含硅鋼板進行堿洗除油；用溫度5(TC清水沖洗；在溫度為20。C，濃度為15%的HC1中酸洗除銹；用溫度為20。C清水沖洗。(2)對含硅鋼板表面進行化學鍍鎳，采用的配方與工藝為鎳鹽為NiS(V6H20，濃度為O.lmol/L，還原劑為NaH2P02-H20，濃度為0.25mol/L;絡合劑為C6H5Na3Or2H20禾卩NH4C1，濃度分別為0.15mol/L和0.4mol/L;pH值為7.5，溫度85°C，鍍液載荷ldm2/L，鍍速為18微米/小時。稱取相應的試劑后，用60°C的蒸餾水分別溶解C6H5Na3Or2H20、NH4C1和NiSCV6H20，先將前兩者混合，邊攪拌邊注入NiS04，6H20中，施鍍前將其過濾后倒入盛有熱水溶解的NaH2POrH20的另一容器中，加入氨水將pH值調至7.5左右，加熱至85'C,然后對鋼板進行施鍍。(3)在溫度120。C下對化學鍍鎳后的含硅鋼板進行烘干，時間3分鐘；在溫度45(TC下進行熱鍍鋅，時間分別為3、5、7、IO分鐘。實施例2對化學成分如下表1的含硅0.09%的活性鋼板分別進行了預化學鍍4微米和3微米的鎳后再熱鍍鋅的處理，包括以下工藝歩驟(1)對含硅鋼板表面進行化學鍍鎳前處理在溫度為60'C的5%NaCl水溶液中對含硅鋼板進行堿洗除油；用溫度5(TC清水沖洗；在溫度為25'C，濃度為15%的HC1中酸洗除銹；用溫度為25'C清水沖洗。(2)對含硅鋼板表面進行化學鍍鎳，采用的配方與工藝為鎳鹽為NiS04'6H20，濃度為O.15mol/L，還原劑為NaH2POrH20，濃度為O.3mol/L;絡合劑為C6H5Na307.2H20和NH4C1，濃度分別為0.25mol/L和0.35mol/L;pH值為7.5，溫度85°C，鍍液載荷ldm2/L，鍍速為18微米/小時。稱取相應的試劑后，用6(TC的蒸餾水分別溶解C6H5Na3(V2H20、NH4C1和NiS04'6H20，先將前兩者混合，邊攪拌邊注入NiSCV6H20中，施鍍前將其過濾后倒入盛有熱水溶解的NaH2P02'H20的另一容器中，加入氨水將pH值調至7.5左右，加熱至85。C，然后對鋼板進行施鍍。(3)在溫度12(TC下對化學鍍鎳后的含硅鋼板進行烘干，時間3分鐘；在溫度45(TC下進行熱鍍鋅，時間分別為3、5、7、IO分鐘。實施例3對化學成分如下表1的含硅0.18%的活性鋼板分別進行了預化學鍍4微米和3微米的鎳后再熱鍍鋅的處理，包括以下工藝歩驟(1)對含硅鋼板表面進行化學鍍鎳前處理在溫度為70'C的5%NaCl水溶液中對含硅鋼板進行堿洗除油；用溫度50'C清水沖洗；在溫度為25°C，濃度為15%的HC1中酸洗除銹；用溫度為25。C清水沖洗。(2)對含硅鋼板表面進行化學鍍鎳，采用的配方與工藝為鎳鹽為NiSCV6H20，濃度為0.2mol/L，還原劑為NaH2PCVH20，濃度為O.35mol/L;絡合劑為C6H5Na307'2H20和NH4C1，濃度分別為0.3mol/L和0.6mol/L;pH值為8，溫度85°C，鍍液載荷ldm2/L，鍍速為20微米/小時。稱取相應的試劑后，用60'C的蒸餾水分別溶解C6H5Na3Or2H20、NH4C1和NiS04'6H20，先將前兩者混合，邊攪拌邊注入NiS04'6H20中，施鍍前將其過濾后倒入盛有熱水溶解的NaH2POrH20的另一容器中，加入氨水將pH值調至8左右，加熱至85'C，然后對鋼板進行施鍍。(3)在溫度12(TC下對化學鍍鎳后的含硅鋼板進行烘干，時間3分鐘；在溫度450"C下進行熱鍍鋅，時間分別為3、5、7、IO分鐘。實施例4對化學成分如下表1的含硅0.36%的活性鋼板分別進行了預化學鍍4微米和3微米的鎳后再熱鍍鋅的處理，包括以下工藝歩驟(1)對含硅鋼板表面進行化學鍍鎳前處理在溫度為70'C的5%NaCl水溶液中對含硅鋼板進行堿洗除油；用溫度5(TC清水沖洗；在溫度為3(TC，濃度為15%的HC1中酸洗除銹；用溫度為3(TC清水沖洗。(2)對含硅鋼板表面進行化學鍍鎳，采用的配方與工藝為鎳鹽為NiSCV6H20，濃度為0.2mol/L，還原劑為NaH2P02'H20，濃度為0.4mol/L;絡合劑為C6H5Na3Or2H20和NH4C1，濃度分別為0.35mol/L和0.8mol/L;pH值為8，溫度85°C，鍍液載荷ldm2/L，鍍速為20微米/小時。稱取相應的試劑后，用60'C的蒸餾水分別溶解C6H5Na3(V2H20、NH4C1和NiS(V6H20，先將前兩者混合，邊攪拌邊注入NiS04'6H20中，施鍍前將其過濾后倒入盛有熱水溶解的NaH2POrH20的另一容器中，加入氨水將pH值調至8左右，加熱至85°C，然后對鋼板進行施鍍。(3)在溫度12(TC下對化學鍍鎳后的含硅鋼板進行烘干，時間3分鐘；在溫度450'C下進行熱鍍鋅，時間分別為3、5、7、10分鐘。表1鋼板的化學成分(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>對比實施例1~4將上述實施例14中的4種含硅活性鋼板不經過預化學鍍鎳而直接進行熱鍍鋅的處理，包括以下工藝歩驟(1)對含硅鋼板表面進行熱鍍鋅前處理在溫度為7(TC的5。/。NaCl水溶液中對含硅鋼板進行堿洗除油；用溫度5(TC清水沖洗；在溫度為25°C，濃度為15%的HC1中酸洗除銹；用溫度為25'C清水沖洗。(2)在溫度為8(TC的70%NH4C1+30%ZnCl水溶液助鍍劑中對含硅鋼板進行助鍍，助鍍時間2分鐘。(3)在溫度12(TC下對化學鍍鎳后的含硅鋼板進行烘干，時間3分鐘；(4)在溫度45(TC下進行熱鍍鋅，時間分別為3、5、7、10分鐘。對實施例14以及對比實施例14的鍍鋅鋼板進行測試，從鍍鋅鋼板上鋸出小塊樣品，對其橫截面進行磨制、拋光、腐蝕，在金相顯微鏡下用帶有刻度的目鏡，測量樣品中的鍍層厚度。結果如圖13所示，可以看出，未預化學鍍鎳的4種含硅鋼板直接進行熱鍍鋅時，得到厚的鍍層，鍍層厚度隨浸鍍時間的增加而增加(圖3)，其中含硅量為0.09%和0,36%的鋼分別出現厚度峰值；當4種含硅鋼板預化學鍍4微米和3微米鎳層后再進行熱鍍鋅，鍍層厚度明顯降低，并且不隨鋼中含硅量而變化，鍍層厚度隨浸鍍時間的增加而略有增加(圖中12)，有效抑制了含硅鋼熱鍍鋅層的超厚生長。從圖4可以看出，當熱浸鍍時間分別為5分鐘和10分鐘時，熱鍍鋅層厚度隨預化學鍍鎳層厚度增加而降低，在預化學鍍鎳層厚度超過4微米以后，熱鍍鋅層厚度變化較小。在熱鍍鋅生產實際中，大多數鋼件的浸鍍時間一般不超過IO分鐘，因此，在鋼件上預化學鍍3~4微米左右的鎳層，即可達到控制含硅活性鋼熱鍍鋅層超厚的目的。權利要求1、控制含硅活性鋼鍍層厚度的預化學鍍鎳后熱鍍鋅方法，其特征在于包括如下步驟(1)對含硅鋼件表面進行化學鍍鎳前預處理；(2)對含硅鋼件表面進行化學鍍鎳，采用的配方與工藝為鎳鹽NiSO4·6H2O0.1～0.2mol/L，還原劑NaH2PO2·H2O0.2～0.4mol/L，絡合劑C6H5Na3O7·2H2O0.1～0.4mol/L，NH4Cl0.3～0.8mol/L，pH值7.5～8.0，溫度85±2℃，鍍液載荷1dm2/L，鍍速18～20微米/小時；(3)對化學鍍鎳后的含硅活性鋼件表面進行熱鍍鋅在溫度為120℃下對含硅活性鋼件進行烘干后，再在溫度為450℃下進行熱鍍鋅。2、根據權利要求1所述的控制含硅活性鋼鍍層厚度的預化學鍍鎳后熱鍍鋅方法，其特征在于所述歩驟(1)的預處理是指在溫度為607(TC的5。/。NaCl水溶液中對含硅活性鋼件進行堿洗除油；然后用溫度5(TC清水沖洗；再在溫度為203(TC的15%HC1中酸洗除銹；最后用溫度為203(TC的清水沖洗。3、根據權利要求l所述的控制含硅活性鋼鍍層厚度的預化學鍍鎳后熱鍍鋅方法，其特征在于所述歩驟(3)的熱鍍鋅時間為310分鐘。全文摘要本發明公開了一種控制含硅活性鋼鍍層厚度的預化學鍍鎳后熱鍍鋅方法。該方法將含硅活性鋼件化學鍍鎳后再熱鍍鋅。其工藝為(1)對含硅鋼件表面進行化學鍍鎳前處理；(2)對含硅鋼件表面進行化學鍍鎳，其中，鎳鹽為NiSO₄·6H₂O；還原劑為NaH₂PO₂·H₂O，絡合劑為C₆H₅Na₃O₇·2H₂O；(3)對化學鍍鎳后的含硅活性鋼件經烘干后進行熱鍍鋅。本發明有效控制含硅活性鋼熱鍍鋅層的超厚生長，獲得厚度適宜，表面光亮，粘附性好的鍍層；消耗的鎳量少，在鋼件上預化學鍍3～4微米左右的鎳層，即可達到控制含硅活性鋼熱鍍鋅層超厚的目的。預鍍鎳層阻止了鋼件中鐵在鋅浴中的溶解，使鋅渣生成量大幅減少，降低了鋅的損耗。文檔編號C23C28/02GK101225518SQ20071003253公開日2008年7月23日申請日期2007年12月14日優先權日2007年12月14日發明者盧錦堂,綱孔,許喬瑜,車淳山申請人:華南理工大學