【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属表面处理，具体地说是一种环保低成本zn-fe-p化学镀梯度抗磨蚀层及其制备方法。
技术介绍
1、碳钢作为最主要的基础材料，在电力、通信、化工、汽车及国防等工业中被广泛应用，以u型环、球头挂环等电力金具为例，电力金具常年暴露于各种气象条件下，腐蚀无时无刻不在发生，微风振动、舞动、覆冰、次档距振动、导线脱冰跳跃等则在不同程度上导致线路金具的磨损，这使得电力金具需兼具腐蚀与磨损两种工况。普遍采用的热镀锌层在沿海高温、高湿、高氯、大风的环境中既不耐蚀，更不耐磨，致使电力金具磨蚀失效的案例屡见不鲜，所以，具有良好性能的环保低成本抗磨蚀层的开发具有显著的现实意义。
2、为了提高碳钢等构件的耐蚀性，有人研究了zn-ni、zn-co、zn-fe等锌系合金镀层，其中以zn-fe合金层成本最低，且更为环保。结构决定性能，张四方发现随着zn-fe合金镀层中fe含量由小于0.03wt%逐渐增加至95wt%，镀层结构也由η相、ζ相、γ相转变为α相，从而使zn-fe合金层的性能产生很大差异（张四方，锌铁镀层fe含量对产品镀层结构和性能的影响，2013年全国冷轧板带生产技术交流会，2013：125-128）。在fe含量≤1wt%时可通过钝化大幅提高其耐蚀性能，如李雪源等人便对fe含量为0.3wt%～0.9wt%的zn-fe沉积层进行钝化处理，经1488小时中性盐雾实验后未见红锈（李雪源等，zn-fe合金镀层的电沉积及耐蚀性研究，航空学报，2000,21：s58-s61），此时zn-fe呈η相（杨方祖等，锌铁合金镀层铁含量与其性能
3、专利文献cn104120466a、cn105442000a、cn109137016a、cn1162571c等在酸性或碱性槽液中制备了低铁含量的zn-fe合金镀层，专利文献cn117535744a、cn101545125a则分别制备了铁含量达12%～18%、17%～20%的zn-fe合金镀层。虽然现有专利中，低铁含量与高铁含量的zn-fe合金沉积均有研究；但是，一者，单一的zn-fe合金镀层显然难以满足电力金具等碳钢构件在磨蚀工况中要求；二者，上述技术均为电沉积技术，利用化学镀技术制备zn-fe-p合金的相关研究极少。
技术实现思路
1、本专利技术旨在克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种环保低成本zn-fe-p化学镀梯度抗磨蚀层及其制备方法，以提高电力金具等金属构件在磨蚀工况中的服役能力。
2、为此，本专利技术采用如下的技术方案。
3、第一方面，本专利技术提供一种zn-fe-p化学镀梯度抗磨蚀层，其由表及里分为钝化层、低铁zn-fe-p化学镀层和高铁zn-fe-p化学镀层，形成腐蚀电位由低到高的梯度镀层；
4、所述低铁zn-fe-p化学镀层中铁含量为0.03wt%-1.0wt%，厚度为8μm-18μm，硬度为120-130hv；
5、所述高铁zn-fe-p化学镀层中铁含量为5wt%-30wt%，厚度为8μm-18μm，硬度为450-550hv。
6、进一步地，所述低铁zn-fe-p化学镀层中铁含量优选为0.1wt%-1.0wt%，所述高铁zn-fe-p化学镀层中铁含量优选为7wt%-20wt%。
7、进一步地，所述高铁zn-fe-p化学镀层由以下的高铁溶液制备得到：
8、所述高铁溶液包括氧化锌、氢氧化钠、六水合硫酸亚铁铵、次亚磷酸钠、多元络合体系、组合光亮剂和稳定剂；
9、所述氧化锌的浓度为8-15g/l；
10、所述氢氧化钠的浓度为50-120g/l；
11、所述六水合硫酸亚铁铵的浓度为18-40g/l；
12、所述次亚磷酸钠的浓度为10-30g/l；
13、所述多元络合体系为碱性体系，其为四乙烯五胺、三乙烯四胺、乙二胺、葡萄糖酸钠和三乙醇胺的混合物；四乙烯五胺的浓度为10-30ml/l，三乙烯四胺的浓度为0-20ml/l，乙二胺的浓度为0-20ml/l，葡萄糖酸钠的浓度为10-30g/l，三乙醇胺的浓度为5-20ml/l。
14、更进一步地，所述的高铁溶液中，所述六水合硫酸亚铁铵的浓度优选为20-30g/l，所述次亚磷酸钠的浓度优选为15-26g/l，四乙烯五胺的浓度优选为15-25ml/l，三乙烯四胺的浓度优选为0-15ml/l，乙二胺的浓度优选为0-15ml/l，葡萄糖酸钠的浓度优选为15-20g/l，三乙醇胺的浓度优选为10-15ml/l。
15、更进一步地，所述组合光亮剂为苄基吡啶嗡羧酸盐与香草醛、胡椒醛、洋茉莉醛、聚乙二醇、丁炔二醇中的一种或多种的混合物；组合光亮剂中，苄基吡啶嗡羧酸盐的浓度为0.05-0.2ml/l（优选0.06-0.12ml/l），香草醛、胡椒醛、洋茉莉醛中的一种或多种的混合物总浓度为50-150mg/l（优选60-100mg/l），聚乙二醇、丁炔二醇中的一种或多种的混合物总浓度为40-120mg/l（优选50-80mg/l）。
16、更进一步地，所述稳定剂为酒石酸钾钠、抗坏血酸钠、亚硫酸钠、二氯化锰、稀土盐等中的一种或多种；稳定剂取酒石酸钾钠8-20g/l（优选10-15g/l），抗坏血酸钠0.5-3g/l（优选0.8-2g/l），亚硫酸钠5-20mg/l（优选8-12mg/l），二氯化锰0-5g/l（优选0-3g/l），稀土盐为稀土元素的硝酸盐、醋酸盐、硫酸盐和氯盐中的一种或多种，取0.001-0.025mol/l。
17、更进一步地，所述的高铁溶液还包括其他添加剂，所述的其他添加剂为四氢噻唑硫酮和表面活性剂；四氢噻唑硫酮0-20mg/l（金属构件的基材为碳钢、铜基材时取0-5mg/l，金属构件的基材为铝基材时取10-20mg/l）；表面活性剂包括新洁尔灭、op乳化剂、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或几种，总浓度为0.04～0.8g/l。
18、进一步地，所述低铁zn-fe-p化学镀层由以下的低铁溶液制备得到：
19、所述的低铁溶液包括氧化锌、氢氧化钠、六水合硫酸亚铁铵、次亚磷酸钠、多元络合体系、组合光亮剂和稳定剂；
20、所述氧化锌的浓度为8-15g/l；...
【技术保护点】
1.一种Zn-Fe-P化学镀梯度抗磨蚀层，其特征在于，由表及里分为钝化层、低铁Zn-Fe-P化学镀层和高铁Zn-Fe-P化学镀层，形成腐蚀电位由低到高的梯度镀层；
2.根据权利要求1所述的Zn-Fe-P化学镀梯度抗磨蚀层，其特征在于，所述低铁Zn-Fe-P化学镀层中铁含量为0.1wt%～1.0wt%，所述高铁Zn-Fe-P化学镀层中铁含量为7wt%～20wt%。
3.根据权利要求1或2所述的Zn-Fe-P化学镀梯度抗磨蚀层，其特征在于，所述高铁Zn-Fe-P化学镀层由以下的高铁溶液制备得到：
4.根据权利要求3所述的Zn-Fe-P化学镀梯度抗磨蚀层，其特征在于，所述的高铁溶液中，所述六水合硫酸亚铁铵的浓度为20～30g/L，所述次亚磷酸钠的浓度为15～26g/L，四乙烯五胺的浓度为15～25mL/L，三乙烯四胺的浓度为0～15mL/L，乙二胺的浓度为0～15mL/L，葡萄糖酸钠的浓度为15～20g/L，三乙醇胺的浓度为10～15mL/L。
5.根据权利要求3所述的Zn-Fe-P化学镀梯度抗磨蚀层，其特征在于，所述的高铁溶液还包括其他
6.根据权利要求3所述的Zn-Fe-P化学镀梯度抗磨蚀层，其特征在于，所述低铁Zn-Fe-P化学镀层由以下的低铁溶液制备得到：
7.根据权利要求6所述的Zn-Fe-P化学镀梯度抗磨蚀层，其特征在于，所述的低铁溶液中，六水合硫酸亚铁铵的浓度为2～8g/L，次亚磷酸钠的浓度为15～26g/L，水杨酸钠的浓度为5～12g/L，柠檬酸钠或柠檬酸铵的浓度为12～25g/L，吡啶的浓度为0～12g/L，葡萄糖酸钠的浓度为15～20g/L，三乙醇胺的浓度为15～25mL/L。
8.根据权利要求6所述的Zn-Fe-P化学镀梯度抗磨蚀层，其特征在于，所述的低铁溶液还包括表面活性剂；表面活性剂包括新洁尔灭、OP乳化剂、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或几种，总浓度为0.04～0.8g/L。
9.根据权利要求1所述的Zn-Fe-P化学镀梯度抗磨蚀层，其特征在于，所述的钝化层由九水硝酸铬、硝酸钠、草酸钠、丙二酸钠、马来酸酐、六水硝酸钴和氨基硅组成的溶液制备得到：所述九水硝酸铬的浓度为40～80g/L；所述硝酸钠的浓度为5～20g/L；所述草酸钠的浓度为10～20g/L；所述丙二酸钠的浓度为10～20g/L；所述马来酸酐的浓度为1～2g/L；所述六水硝酸钴的浓度为5～8g/L；所述氨基硅的浓度为3～5mL/L。
10.权利要求6-8任一项所述Zn-Fe-P化学镀梯度抗磨蚀层的制备方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种zn-fe-p化学镀梯度抗磨蚀层，其特征在于，由表及里分为钝化层、低铁zn-fe-p化学镀层和高铁zn-fe-p化学镀层，形成腐蚀电位由低到高的梯度镀层；
2.根据权利要求1所述的zn-fe-p化学镀梯度抗磨蚀层，其特征在于，所述低铁zn-fe-p化学镀层中铁含量为0.1wt%～1.0wt%，所述高铁zn-fe-p化学镀层中铁含量为7wt%～20wt%。
3.根据权利要求1或2所述的zn-fe-p化学镀梯度抗磨蚀层，其特征在于，所述高铁zn-fe-p化学镀层由以下的高铁溶液制备得到：
4.根据权利要求3所述的zn-fe-p化学镀梯度抗磨蚀层，其特征在于，所述的高铁溶液中，所述六水合硫酸亚铁铵的浓度为20～30g/l，所述次亚磷酸钠的浓度为15～26g/l，四乙烯五胺的浓度为15～25ml/l，三乙烯四胺的浓度为0～15ml/l，乙二胺的浓度为0～15ml/l，葡萄糖酸钠的浓度为15～20g/l，三乙醇胺的浓度为10～15ml/l。
5.根据权利要求3所述的zn-fe-p化学镀梯度抗磨蚀层，其特征在于，所述的高铁溶液还包括其他添加剂，所述的其他添加剂为四氢噻唑硫酮和表面活性剂；四氢噻唑硫酮0-20mg/l；表面活性剂包括新洁尔灭、op乳化剂、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或几种，总浓度为0.04～0.8g/l。
6.根据权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：周海飞，李凤瑞，陆伟，冒新国，谢惠芬，温小涵，陈旋，宋琦华，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。