專利名稱：在水溶液中電共沉積鋅鎂合金鍍層的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬表面腐蝕防護技術領域，具體涉及一種在水溶液中電鍍制備鋅鎂合金鍍層的方法。
背景技術：
冷軋電鍍板是 一種耐腐蝕的電鍍產品，現有的大規模生產的冷軋電鍍板主要有電鍍鋅板、電鍍鋅鎳合金板等。由于此類產品有著外觀美麗、鍍層分布均勻、沒有污點等優點被廣泛應用在汽車、家電等行業。電鍍產品相比較熱鍍產品鍍層薄、無鋅花、具有良好的機械性能，易于加工、良好的涂裝性，因此電鍍產品有著很廣泛的應用前景。隨著生產生活的進步，人們對于運輸工具尤其是汽車表面的耐蝕性能提出了更高的要求。尤其在歐美等國家，由于長年路面積雪因素，需要用到融雪劑。大量融雪劑的使用，會對于汽車表面產生很大的腐蝕，需要開發更高更優質的金屬鍍層鋼板。從目前我國的電鍍產品需求來看，每年呈現出日益增加的趨勢。但是由于技術、產量等限制，每年至少大約有50%左右的電鍍用鋼依然需要進口，高檔用電鍍板需求缺口更加明顯。在傳統的電鍍鋼材中，一直以來都是以鋅作為自犧牲陽極保護層對基體進行保護。電鍍鋼一般都在水溶液中利用高電流密度，快速連續的電鍍進行生產。而目前電鍍鋅工藝已經相對比較成熟。隨著現代工業和科學技術的不斷發展，人們對于防護性鍍層的要求也越來越高。一般來說提高鍍層的耐蝕性可以通過提高鍍層厚度來實現，但一味的增加厚度會導致成本不斷上升和資源浪費，尤其是目前市場上鋅的價格不斷攀升。因此“薄鍍層、高耐蝕”才是所研究的方向，鋅基合金有著很好的發展前景。從目前的相關報道來看，鋅鎂合金已成為已知耐蝕性最好的鋅基合金鍍層，據日本某鋼鐵企業利用真空鍍法制造出的鋅鎂合金鍍層鋼板與傳統電鍍鋅鋼板相比，其耐蝕性提高了 23倍。但目前制備鋅鎂合金的技術還是僅在于真空鍍、物理氣相沉積、熔融鹽電沉積法等。這些方法相對于水溶液中電鍍法成本無疑要提高很多。利用現有的設備，在水溶液中進行電沉積制備鋅鎂合金則可以大大降低成本。Nakano. H 等[Tetsu-to-Hagane, 2004，vol. 90 (10) : 51-56]米用十八燒基二甲基芐基氯化銨為表面活性劑，用旋轉圓盤電極得到了含鎂量為O. 4%的鋅鎂合金鍍層，其耐腐蝕性能比普通鍍鋅層提高了 5倍；鍍層耐蝕性隨鎂含量的增大而提高。李謀成等[J-Solid-State-Electrochem, (2010) 14:2235-2240]采用十八烷基二甲基芐基氯化銨和聚乙二醇作為表面活性劑，在水溶液中獲得了 O. 46%的鋅鎂合金鍍層。由于鎂的標準電極電位較負與鋅的沉積電位相差較大加上鎂是非常活潑的元素，因而很難在水溶液與鋅形成共沉積。另外為了滿足科研、生產的需要，要求在鋼板表面能夠快速反應形成均勻致密、滿足耐蝕性要求的合金鍍層，需要很大的電流密度，而電流密度過大則會導致燒焦，使得鍍層易變黑、粉化，鍍層光潔性降低、耐蝕性下降
發明內容
本發明的目的就是要提供一種在水溶液中電共沉積鋅鎂合金鍍層的制備方法，以汽車用冷軋低碳鋼作為陰極材料，通過電共沉積制備鋅鎂合金鍍層。本發明的技術解決方案如下一種在水溶液中電共沉積鋅鎂合金鍍層的制備方法，其特點在于該方法包括如下步驟a.首先配制酸性鍍液，將一定量的硫酸鋅配制成濃度為10(T350g/L的溶液，將一定量的硫酸鎂配制成濃度為5(T200g/L的溶液，用硫酸調節溶液的PH值為廣3 ；b.加入聚乙二醇作為表面活性劑，聚乙二醇的濃度為l 4g/L ；c.加入絡合劑，即加入酒石酸和亞次磷酸鈉兩者混合的絡合劑，酒石酸的濃度為 50g 200gL，亞次磷酸鈉的濃度為5(Tl50g/L，用濃硫酸調節鍍液的PH值到I 2 ；d.采用直流電鍍的方法進行電沉積；在設有上述鍍液的電鍍槽中，用待鍍的材料冷軋低碳鋼板作為陰極，以鉬電極作為陽極，通過直流電流，電流密度為O. 5^2A/cm2,電鍍時間為2飛分鐘；電鍍槽中鍍液的溫度為5(T60°C ;加攪拌器攪拌；最終得到電共沉積鋅鎂合金鍍層，鍍層中鎂的含量在O. 8^2. 0wt%之間。與現有技術相比，本發明的有益效果如下(I)能夠在較短的時間內生成致密的合金化鋅鎂鍍層。(2)鍍液中不含導電鹽維護起來較為簡單(3)使用酒石酸作為絡合劑，可以有效的降低鋅的沉積速度，提高了鍍層中鎂的含量，同時使用亞次磷酸鈉也可以提高鎂的含量。(4)通過極化曲線以及NSS實驗測定制備的合金鍍層，相比較傳統的電鍍鋅鋼板，耐蝕性能提高了 3 10倍，大大提高了鋼板的耐蝕性能。(5)加入聚乙二醇可以大大提高的陰極表面的吸附性，抑制析氫反應，提高了電流效率。(6)磷元素的引入使得鎂元素的析出電位變正，可以使用較小的電流密度來形成共沉積。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。實施例I本實施例制備步驟如下a.配制酸性鍍液稱取IOOg的七水合硫酸鋅和50g的七水合硫酸鎂，將其溶于蒸餾水當中，配制成IL的鍍液。b.在鍍液中加入2. 5g/L的聚乙二醇作為表面活性劑。c.在鍍液中加入50g/L的酒石酸和100g/L的亞次磷酸鈉，然后用濃硫酸調節鍍液的PH值到I。將鍍液放置在60°C的水浴槽中。磁力攪拌。d.采用直流電鍍方法進行沉積；利用汽車用冷軋低碳鋼板作為為陰極電鍍材料，以鉬電極為陽極，通入2A/cm2的直流電流；電鍍2min ;最終通過測量、換算得到O. 878被％鎂的合金鍍層。實施例2
本實施例制備步驟如下
a.配制酸性鍍液稱取150g的七水合硫酸鋅和IOOg的七水合硫酸鎂，將其溶于蒸餾水當中，配制成IL的鍍液。b.在鍍液中加入lg/L的聚乙二醇作為表面活性劑。c.再在鍍液中加入200g/L的酒石酸和500g/L的亞次磷酸鈉，然后用濃硫酸調節鍍液的PH值到I. 5。將鍍液放置在60°C的水浴槽中。磁力攪拌。d.采用直流電鍍方法進行沉積；利用鋼板做為陰極電鍍材料，以鉬電極為陽極，通入O. 5A/cm2的直流電流；電鍍5min ;最終通過測量、換算得到I. 024wt%鎂的合金鍍層。實施例3本實施例制備步驟如下a.配制酸性鍍液稱取350g的七水合硫酸鋅和200g的七水合硫酸鎂，將其溶于蒸餾水當中，配制成IL的鍍液。b.在鍍液中加入4g/L的聚乙二醇作為表面活性劑。c.在鍍液中加入120g/L的酒石酸和100g/L的亞次磷酸鈉，然后用濃硫酸調節鍍液的PH值到2。將鍍液放置在60°C的水浴槽中。磁力攪拌。d.采用直流電鍍方法進行沉積；利用汽車用冷軋低碳鋼板作為為陰極電鍍材料，以鉬電極為陽極，通入lA/cm2的直流電流；電鍍3. 5min ;最終通過測量、換算得到I. 987wt%鎂的合金鍍層。
權利要求
1.一種在水溶液中電共沉積鋅鎂合金鍍層的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟 a.首先配制酸性鍍液，將一定量的硫酸鋅配制成濃度為10(T350g/L的溶液，將一定量的硫酸鎂配制成濃度為5(T200g/L的溶液，用硫酸調節溶液的PH值為廣3 ； b.加入聚乙二醇作為表面活性劑，聚乙二醇的濃度為l 4g/L; c.加入絡合劑，即加入酒石酸和亞次磷酸鈉兩者混合的絡合劑，酒石酸的濃度為50g 200g/L，亞次磷酸鈉的濃度為5(Tl50g/L，用濃硫酸調節鍍液的PH值到I 2 ； d.用直流電鍍的方法進行電沉積；在設有上述鍍液的電鍍槽中，用待鍍的材料冷軋低碳鋼板作為陰極，以鉬電極作為陽極，通過直流電流，電流密度為O. 5^2A/cm2,電鍍時間為2飛分鐘；電鍍槽中鍍液的溫度為5(T60°C ;加攪拌器攪拌；最終得到電共沉積鋅鎂合金鍍層，鍍層中鎂的含量在O. 8^2. Owt%之間。
全文摘要
一種在水溶液中電共沉積鋅鎂合金鍍層的制備方法，步驟是a.配制酸性鍍液，將一定量的硫酸鋅配制成濃度為100~350g/L的溶液，將一定量的硫酸鎂配制成濃度為50~200g/L的溶液，用硫酸調節溶液的PH值為1~3；b.加入聚乙二醇作為表面活性劑，聚乙二醇的濃度為1~4g/L；c.加入絡合劑，即加入酒石酸和亞次磷酸鈉兩者混合的絡合劑，酒石酸的濃度為50g~200g/L，亞次磷酸鈉的濃度為50~150g/L，d.用直流電鍍的方法進行電沉積，最終得到電共沉積鋅鎂合金鍍層，鍍層中鎂的含量在0.8~2.0wt%之間。本發明工藝穩定、易于操作，鋅鎂合金鍍層其耐腐蝕能力要提高3~10倍。
文檔編號C25D3/56GK102644097SQ20121015354
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月15日 優先權日2012年5月15日
發明者何美鳳, 唐成龍, 李俊, 湯廣瑞, 胡文彬, 黃勝標 申請人:上海交通大學