專利名稱：一種鋼構件高耐腐蝕性熱浸鍍鋅合金鍍層及其制備工藝的制作方法
一種鋼構件高耐腐蝕性熱浸鍍鋅合金鍍層及其制備工藝技術領域：
本發明涉及金屬材料熱浸鍍工藝，具體地講，涉及一種鋼構件高耐腐蝕性熱浸鍍鋅合金鍍層及其制備工藝。背景技術：
鋼構件作為一種輸電線路桿塔的通用基礎結構件，其工作性能的可靠性直接關系到電網運行的安全與穩定。鋼鐵的腐蝕破壞所帶來的損失是巨大的，有資料表明，中國每年鋼鐵腐蝕損失約5000億人民幣，占國民生產總值的6%，由此可見，鋼鐵的腐蝕造成了材料及能源的極大浪費。熱浸鍍能夠有效地提高鋼鐵的耐腐蝕性能，從而可使鋼鐵因被腐蝕帶來的損失降低20 30%。
目前，通過在鋅液中添加合金元素，在熱浸鍍過程中在鋼構件的表面鍍覆一層合金鍍層的方法被廣泛使用，該合金鍍層的耐腐蝕性能優于純鋅鍍層，進而能夠提高熱浸鍍合金鍍層鋼構件的耐腐蝕壽命，使其滿足鋼構件全壽命周期建設的要求。近年來已經開發的合金鍍層主要有鋅鋁合金鍍層、鋅鎂合金鍍層、鋅鈦合金鍍層等，但是由于鍍層成本高，技術不成熟等原因，都尚未在輸電線路鋼構件中使用，因此有必要針對該應用背景，在現有的合金鍍層研究成果上進行改進和創新，提高合金鍍層耐腐蝕性的同時，通過降低合金含量降低合金鍍層的成本。
隨著世界范圍內工業的迅速發展，全球氣候環境不斷惡化，大量工業廢氣的排放使大氣中的硫化物、氮氧化合物等強腐蝕氣體含量大大增加，在酸性氣體環境下輸電線路桿塔腐蝕迅速，而形成的酸雨更是加快了腐蝕速度，尤其沿海地區的海洋環境下，輸電線路鋼構件每兩年要進行一次防腐處理，不僅成本高，而且還需停電處理，經濟損失嚴重。因此，研發適用于輸電線路桿塔長效防腐、技術性和經濟性較好的喝酒鍍層，對提高輸電線路桿塔的防腐壽命，降低輸電線路桿塔的防腐及運行成本具有十分重要的意義。
專利號為200710179677.6，發明名稱為一種輸電線路桿塔長效防腐合金鍍層及其制備工藝中公開了一種輸電線路桿塔長效防腐合金鍍層及其制備工藝，其合金鍍層由32 55%的鋅，43 65%的鋁，0.5 8%的鎂，0.5 3%的稀土鎳，0.01 0.2%的鈦組成。其制備工藝為將鍍件放到防腐合金鍍層的合金配方的鍍液中，430°C 450°C下浸鍍3 10分鐘。但該專利合金鍍層配方中的Al含量過高，對目前普遍使用的輸電線路鋼構件熱鍍鋅生產設備(08F鋼制鋅鍋內壁)腐蝕嚴重，鋅鍋需頻繁更換。
發明內容
為克服現有技術中的缺陷，本發明的目的在于提供一種輸電線路鋼構件用的高耐腐蝕性合金鍍層。
本發明的另一目的在于提供一種輸電線路鋼構件高耐腐蝕性的熱浸鍍合金鍍層的制備工藝。
為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
本發明所提供的一種鋼構件高耐腐性的熱浸鍍合金鍍層，其改進之處在于，所述合金鍍層制備時采用的合金錠由按重量百分比計的下列組分制備而成:
A10.01-2%、Mg0.01-2%, Re0.05-3%, Cu0.002_1%，余量為 Zn。
本發明所提供的第一優選的鋼構件高耐腐性的熱浸鍍合金鍍層，所述合金鍍層制備時采用的合金錠由按重量百分比計的下列組分制備而成:
A10.01 1.5%, Mg0.01 1.5%、Re0.05 1.5%, Cu0.002 0.9%，余量為 Zn。
本發明提供的第二優選的鋼構件高耐腐性的熱浸鍍合金鍍層，所述合金鍍層制備時采用的合金錠由按重量百分比計的下列組分制備而成:
A10.02 0.9、Mg0.02 1.4%、Re0.3 1.4%, Cu0.003 0.8%，余量為 Zn。
本發明提供的第三優選的鋼構件高耐腐性的熱浸鍍合金鍍層，所述稀土為La和Ce混合稀土。
本發明所提供的一種鋼構件高耐腐性的熱浸鍍合金鍍層的制備工藝，包含鍍件進行熱浸鍍前的酸洗、水洗、助鍍與烘干處理；其特征在于采用濃度為1(Γ20%鹽酸進行鍍件熱浸鍍前的酸性，酸洗時間5-30分鐘，酸性后經水洗再進行助鍍，助鍍溫度30-100°C，助鍍時間為40-60秒；
鍍件助鍍處理后，在120_150°C溫度下烘干20-40S，待試樣表面泛白后立即將鍍件放入合金鍍液中，控制合金鍍液溫度為440-460°C條件下，浸鍍50-200S后，立即將試樣提出合金液進行空冷，即得產品。
合金鍍層制備所使用的合金錠各組成元素的作用如下:
鋅(Zn):合金鍍層的主要合金成分，對鋼鐵基體起到電化學保護作用，在腐蝕的過程中作為腐蝕陽極，通過犧牲自身以保護輸電線路桿塔基體金屬；
鋁(Al):微合金化元素，鋁元素在該含量范圍內可與鋅形成金屬間化合物，形成粘附鍍層的媒介質，使鍍層的附著力增強，且在合金鍍層晶體生長過程中，可在鍍層表面形成氧化鋁薄膜保護合金鍍層，提高整體鍍層的耐腐蝕壽命；
鎂(Mg):微合金元素，均勻分布在鍍層中，細化組織和增強鍍層與集體的附著力，提高鍍層的耐腐蝕性。
稀土( La和Ce混合稀土):微合金元素，由于稀土具有突出的化學活性和很強的親和力，使鋅鋁熔液粘度大為降低，提高鋅液流動性，降低鋅液潤濕角和表面張力，提高鍍層均勻性。且鍍液中的雜質得到凈化，從而改善了對鋼基體的浸潤性。使合金鍍層形成光亮完整的鍍層，表面耐腐蝕性、成形性大大提高和改善。
銅(Cu):微合金元素，顯著改善鍍層的耐大氣腐蝕性能。
本發明是在前期發明名稱為“一種輸電線路鋼構件熱浸鍍鋅合金鍍層及其制備工藝”的基礎上所做的改進，本發明新加入了銅元素后，耐腐蝕性能進一步提高。以鹽霧試驗失重作為合金鍍層耐腐蝕考核標準，在A10.02%、Mg0.01%、Re0.2%，余量為Zn的前期配方下，耐蝕性能為純鋅鍍層的2.1倍，而在Al、Mg、Re含量不變，加入Cu0.003%，余量為Zn的本發明中，耐蝕性能為純鋅鍍層的3.0倍。本發明所提供的一種鋼構件高耐腐性的熱浸鍍合金鍍層，具有適用于輸電線路角鋼塔和鋼管塔等鋼構件的高耐腐性、低鋅耗和經濟性較好等特點，并且可以有效提高輸電線路鋼構件的防腐壽命，降低輸電線路的運行維護成本。
本發明以鹽霧試驗第一銹點時間作為合金鍍層耐蝕性考核標準。前期發明名稱為“一種輸電線路鋼構件熱浸鍍鋅合金鍍層及其制備工藝”的合金鍍層耐腐蝕性較熱鍍純鋅鍍層提高I倍。而銅元素的加入以及其它合金元素配比調整后，在鍍層厚度相同的條件下，本發明的合金鍍層的耐腐蝕性較工業熱鍍純鋅鍍層提高2倍。與現有技術相比，本發明提供的一種鋼構件高耐腐性熱浸鍍合金鍍層及其制備工藝具有以下優點:
1、合金鍍層具有熱浸鍍工藝簡單，鍍層厚度均勻，合金含量低、表面質量好，耐鹽霧腐蝕性能高的特點；
2、鹽霧試驗第一銹點時間作為合金鍍層耐蝕性考核標準，在鍍層厚度相同的條件下，合金鍍層的耐腐蝕性較工業熱浸鍍純鋅鍍層提高2倍。
3、制備成本低，可以進行大規模生產。具體實施方式
以下實施方式均采用現有的熱浸鍍設備，按照前面所述的步驟進行，下面對本發明提供的一種鋼構件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層及其制備工藝做進一步更詳細的說明。
實施例1
本實施例的鋼構件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層，合金鍍層制備時采用的合金錠由按重量百分比計的下列組分組成:
A10.01%、Mg0.01%、Re0.05%, Cu0.002%,余量為 Zn。
稀土為La和Ce混合稀土，兩者混合比例為1:2
合金鍍層的制備工藝，包括鍍件進行熱浸鍍前的酸洗、水洗、助鍍與烘干處理，其特征在于采用濃度為10%的鹽酸酸洗，酸洗5分鐘，酸洗后經水洗在進行助鍍，助鍍溫度為50°C熱浸鍍，助鍍時間為40s ；
鍍件助鍍處理后，在120°C溫度下烘干20s，待試樣表面泛白后立即將鍍件放入合金鍍液中，控制合金鍍液溫度為440°C條件下，浸鍍90s后，立即將試樣提出合金液進行空冷，即得產品。
采用本實施例的合金錠配方的合金浸鍍液，鍍件為L63X6角鋼，鍍層厚度為lOOum，鹽霧腐蝕實驗，以第一銹點作為考核標準，耐腐蝕性較熱浸鍍純鋅鍍層提高約2倍。
實施例2
本實施例的鋼構件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層，合金鍍層制備時采用的合金錠由按重量百分比計的下列組分組成:
A10.015%、M g0.01%、Re0.1%，Cu0.003%,余量為 Zn。
稀土為La和Ce混合稀土，兩者混合比例為2:1
合金鍍層的制備工藝，包括鍍件進行熱浸鍍前的酸洗、水洗、助鍍與烘干處理，其特征在于采用濃度為15%的鹽酸酸洗，酸洗10分鐘，酸洗后經水洗在進行助鍍，助鍍溫度為70°C熱浸鍍，助鍍時間為50s ；
鍍件助鍍處理后，在120°C溫度下烘干40s，待試樣表面泛白后立即將鍍件放入合金鍍液中，控制合金鍍液溫度為450°C條件下，浸鍍120s后，立即將試樣提出合金液進行空冷，即得產品。
采用本實施例的合金錠配方的合金浸鍍液，鍍件為L63X6角鋼，鍍層厚度為120um，鹽霧腐蝕實驗，以第一銹點作為考核標準，耐腐蝕性較熱浸鍍純鋅鍍層提高約2倍。
實施例3
本實施例的鋼構件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層，合金鍍層制備時采用的合金錠由按重量百分比計的下列組分組成:
A10.02%、Mg0.01%、Re0.2%, Cu0.005%,余量為 Zn。
稀土為La和Ce混合稀土，兩者混合比例為6:1。
合金鍍層的制備工藝，包括鍍件進行熱浸鍍前的酸洗、水洗、助鍍與烘干處理，其特征在于采用濃度為20%的鹽酸酸洗，酸洗10分鐘，酸洗后經水洗在進行助鍍，助鍍溫度為70°C熱浸鍍，助鍍時間為60s ；
鍍件助鍍處理后，在120°C溫度下烘干40s，待試樣表面泛白后立即將鍍件放入合金鍍液中，控制合金鍍液溫度為460°C條件下，浸鍍150s后，立即將試樣提出合金液進行空冷，即得產品。
采用本實施例的合金錠配方的合金浸鍍液，鍍件為L100X 10角鋼，鍍層厚度為120um，鹽霧腐蝕 實驗，以第一銹點作為考核標準，耐腐蝕性較熱浸鍍純鋅鍍層提高約2倍。
權利要求
1.一種鋼構件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層的制備工藝，包括鍍件的酸洗、水洗、助鍍和烘干處理，其特征在于采用濃度為10 20%鹽酸洗滌鍍件5 30分鐘后經水洗后置于30 100°C助鍍液中，助鍍40 60s，在120 150°C下烘干20 40s，待鍍件表面泛白后立即將鍍件放入合金鍍液中，控制合金鍍液溫度為440 460°C條件下，浸鍍50 200s后，立即將試樣提出合金鍍液進行空冷，即得； 所述合金鍍液由按重量百分比計的下列組分制備而成:A10.01 2%、Mg0.01 2%、Re0.05 3%, Cu0.002 1%，余量為 Zn。
2.根據權利要求1所述的一種鋼構件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層的制備工藝，特征在于所述合金鍍液由按重量百分比計的下列組分制備而成:A10.01 1.5%, Mg0.01 1.5%、Re0.05 1.5%, Cu0.002 0.9%，余量為 Zn。
3.根據權利要求1所述的一種鋼構件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層的制備工藝，其特征在于所述合金鍍液由按重量百分比計的下列組分制備而成:A10.02 0.9、Mg0.02 1.4%、Re0.3 1.4%, Cu0.003 0.8%,余量為 Zn。
4.根據權利要求1-3任一所述的一種鋼構件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層的制備工藝，其特征在于所述Re為La和Ce混合稀土。
5.根據權利要求1所述的一種鋼構件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層的制備工藝，其特征在于所述助鍍液的配方為:300 350g ZnCl2,10 15gNaCl，20 25gNaF，溶劑I升。
全文摘要
本發明所提供的一種鋼構件高耐腐蝕熱浸鍍合金鍍層，其改進之處在于合金鍍層制備時采用的合金錠由按重量百分比計的下列成分組成Al0.01-2%、Mg0.01-2%、Re0.05-3%，Cu0.002-1%，余量為Zn；該合金鍍層具有適用于輸電線路鋼構件的高耐腐蝕性、低鋅耗和經濟性較好等特點，且該合金鍍層可以有效提高輸電線路鋼構件的防腐壽命，可以保證在不提高鍍層厚度的同時，使防腐壽命較工業熱浸鍍純鋅提高2倍以上。
文檔編號C23C2/06GK103173707SQ20131005401
公開日2013年6月26日 申請日期2013年2月20日 優先權日2013年2月20日
發明者孫亮, 馬光, 韓鈺, 陳新, 胡俊鵬 申請人:國網智能電網研究院, 國家電網公司