一种适用于钢材批量热浸镀锌的方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于钢材批量热浸镀锌的方法，将钢材在由两种二元中间合金配 制的锌合金镀浴中进行批量热浸镀锌。锌合金镀浴成分的配方为：含锰0.3％～0.5％、含铈 0.005％～0.03％，其余为锌。两种二元中间合金成分的配方为：锌锰二元中间合金中，锰含 量为2％～3％，其余为锌；锌铈二元中间合金中，铈含量为2％～3％，其余为锌。该合金镀 层工艺简单，合金锌浴成分容易控制；可有效抑制含硅活性钢的镀层超厚生长，提高镀层 耐腐蚀性能，较大幅度延缓白锈的生成，并消除锌锰合金镀层表面杂乱不均一的颜色，使 得镀层更加光亮平滑；采用廉价的合金元素，可降低生产成本；工艺简单，无需改变原有 热浸镀锌设备，有利于钢材批量热浸镀锌规模化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢材热浸镀锌合金
更具体的，本专利技术涉及适用于钢材批量热浸 镀锌的方法。
技术介绍
钢铁因其高强度、延展性好等诸多优点是世界上产量最大、而又应用最广泛的金属材 料，但其缺点是易腐蚀。热浸镀锌是最传统而又可靠的金属防护方法之一。目前大量用于 热浸镀锌的钢大都是含硅量较高的镇静钢和半镇静钢(称为活性钢)。钢中硅的存在会影响 镀层中各相层的生长，使镀层出现灰暗、超厚和粘附性差等现象，大大降低镀层的外观质 量和性能。近年来，为了解决热镀锌过程中因含硅活性钢引起的镀层超厚生长问题，提出 了多种解决方案，其中很常见的是往锌浴中添加微量合金元素，通过合金元素的作用來控 制铁锌反应，以获得理想的镀层。因此发展了锌铝合金、锌镍合金等热浸镀锌技术。其中， 锌铝合金能得到表面光亮的镀层，但无法抑制含硅活性钢的镀层超厚生长，锌镍合金能抑 制含硅活性钢的镀层超厚生长，但由于镍的价格较高，提高了锌镍中间合金的生产成本。在锌浴中添加价格低廉的锰也能有效抑制含硅活性钢的镀层超厚生长，但是所得到的 锌锰合金镀层虽然具有更佳的耐蚀性及适当的厚度，可是镀层表面的氧化膜偏厚，颜色杂 乱不均一，色泽灰暗，影响了镀层的外观。因此，锌锰合金镀层的推广应用受到了限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过在添加锰的基础上再往锌浴中添加稀土铈的方法，提供一种既 能解决钢中硅对热浸镀锌层质量的不利影响，又能消除由于锰的添加而带来的不均一颜色， 使镀层更加光亮并提高镀锌层耐蚀性能的批量热浸镀锌工艺方法。为达上述目的，本专利技术采用的技术方案是，包括如下步骤和工艺条件 (1) 二元中间合金炼制按重量比例称取二元中间合金锰和锌、铈和锌，分别置于石 墨坩埚中，分别炼制；其中，锌锰二元中间合金中，锰重量含量为2%~3%，其余为锌，锌 锰中间合金的熔炼温度为780~800°C，保温时间3~4小时；锌铈二元中间合金中，铈重量 含量为2%~3%,其余为锌，锌铈中间合金的熔炼温度为760~780°C，保温时间2~3小时；各中间合金液经保温后，再经过搅拌、静置和去除合金液表面的灰渣，浇注成中间合金锭;(2) 锌浴成分配制将锌锅中的锌熔化并保持温度在445-455°C，再加入中间合金， 使得锌浴中含锰0.3% 0.5% (重量)、含铈0.005% 0.03% (重量)；(3) 预处理将钢材进行除油、除锈、助镀和烘干预处理；(4) 热浸镀锌在温度为445 455'C的条件下，将钢材在由锌锰和锌铈中间合金配制 的锌合金镀浴中进行批量热浸镀锌。所述步骤(3)热浸镀锌后还包括锌浴成分的检测与调整通过检测、调整各二元中间 合金的加入量，维持合金锌浴的成分稳定。所述的检测是采用比色法检测合金锌浴成分。所述的预处理是在60 7(TC温度条件下，5n/。NaCl水溶液中对钢材进行碱洗除油；用温 度5(TC清水对钢材进行水洗；在温度为20 3(TC条件下15%HC1中对钢材进行酸洗除锈； 用20 30'C的清水将钢材进行再水洗；在温度为8(TC的70wt%NH4Cl + 30wt%ZnCl水溶液 助镀剂中对钢材进行助镀，助镀时间2~3分钟；在温度为110 13(TC条件下对钢材进行烘 干，时间2 5分钟。本专利技术中间合金采用二元合金，即分别炼制锌锰、锌铈两种二元中间合金。在浸镀之 前，按比例在锌浴中分别加入二元中间合金。在热浸镀锌过程中，通过定期分析锌浴成分 的变化，调节各二元中间合金的添加量，以使锌浴成分保持稳定。相对于现有技术，本专利技术的有益效果是通过定期锌浴成分检测，采取分别添加二元 中间合金的方式，解决锌浴中各合金元素消耗速度不同的问题，使合金锌浴成分容易控制； 可有效抑制含硅活性钢的镀层超厚生长，提高镀层耐腐蚀性能，较大幅度延缓白锈的生成， 并消除锌锰合金镀层表面杂乱不均一的颜色，使得镀层更加光亮平滑；采用廉价的合金元 素，可降低生产成本；工艺简单，无需改变原有热浸镀锌设备，有利于钢材批量热浸镀锌 规模化生产。 附图说明图1为含0.10%Si钢分别在450。C纯Zn浴、Zn-0.5Q/。Mn合金浴和Zn-0.5%Mn-0.03%Ce 合金浴中热浸镀5min后获得的镀层厚度的柱状图。图2为热浸镀纯Zn、 Zn-0.5%Mn和Zn-0.5%Mn-0.03%Ce镀层在5%NaCl盐雾腐蚀8 小时后镀层白锈覆盖面积的柱状图。图3分别为(a) Zn-0.5。/。Mn和(b) Zn-0.5%Mn-0.03%Ce镀层表面形貌照片。图4为热浸镀纯Zn、 Zn-0.5%Mn和Zn-0.5%Mn-0.03%Ce镀层在5%NaCl溶液中的极 化曲线。具体实施例方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的描述，但是本专利技术要求保护的范围并不局 限于实施例表示的范围。 实施例1镀锌用钢为含0.10。/。Si钢板，化学成分见以下表1。热浸镀锌方法包括如下步骤和工艺条件(1) 二元中间合金炼制按重量比例称取锰和锌、铈和锌，分别置于石墨坩埚中，分别炼制。其中锌锰二元中间合金中的锰重量含量为3%，锌锰中间合金的熔炼温度为800 °C，保温时间3小时；锌铈二元中间合金中的铈重量含量为2.6%，锌铈中间合金的熔炼温 度为77(TC，保温时间2.5小时。各中间合金液经保温后，再经过搅拌、静置和去除合金液 表面的灰渣，然后浇注成中间合金锭。(2) 锌浴成分配制将锌锅中的锌熔化并保持温度在45(TC，再加入中间合金，获得 含锰0. 5%、含铈0.03%的锌浴。(3) 预处理将钢材进行除油、除锈、助镀和烘干预处理；具体是(a)在5%NaCl 水溶液(6(TC)中对钢材进行碱洗除油；(b)用温度50。C清水对钢材进行水洗；(c)在15%HC1(室温25'C)中对钢材进行酸洗除锈；(d)用室温25'C清水将钢材进行再水洗；(e)在温 度为80'C的70wt%NH4Cl + 30wt%ZnCl水溶液助镀剂中对钢材进行助镀，助镀时间2分钟； (f)在温度12(TC下对钢材进行烘干，时间3分钟。(4) 热浸镀锌在温度450'C的合金锌浴中对钢材进行热浸镀锌，时间5分钟。表l实验用钢的化学成分(质量分数，％)cSiMnPsFe0.170.100.230扁o扁綠对比测试1将上述0.10%Si钢板分别在45(TC纯锌浴以及含锰0.5%的合金锌浴中热浸镀5分钟的 试验。步骤和工艺条件与实施例1相同。对实施例1以及对比测试1的镀锌钢板进行镀层厚度测试，从镀锌钢板上锯出小块样 品，对其横截面进行磨制、抛光、腐蚀，在金相显微镜下用带有刻度的目镜，测量样品中 的镀层厚度。三种镀锌结果如图1所示，可以看出在纯锌浴中加入锰后，起到了减薄镀层 的作用。再加入铈后，镀层厚度稍有增加，但减薄效果得到维持。5用盐雾腐蚀试验法评价镀层耐腐蚀性能，试验采用YWX/Q-150型盐雾箱，参照 ISO-3768标准，腐蚀溶液为5%NaCl水溶液，溶液的pH值为6.5 7.2，盐雾箱内温度为35±2 °C，喷雾量的大小为l 2mL/(80cm2'h)。结果如图2所示，可以看出Zn-0.5%Mn-0.03%Ce 合金镀层可以较大幅度延缓白锈的生成，耐腐蚀性能明显提高。Zn-0.5。/。Mn镀层和Zn-0.5。/。Mn-0.03。/。Ce镀层表面形貌照片比较如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于钢材批量热浸镀锌的方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：　（１）二元中间合金炼制：按重量比例称取二元中间合金锰和锌、铈和锌，分别置于石墨坩埚中，分别炼制；其中，锌锰二元中间合金中，锰重量含量为２％～３％，其余为锌，锌锰中间合金的熔炼温度为７８０～８００℃，保温时间３～４小时；锌铈二元中间合金中，铈重量含量为２％～３％，其余为锌，锌铈中间合金的熔炼温度为７６０～７８０℃，保温时间２～３小时；各中间合金液经保温后，再经过搅拌、静置和去除合金液表面的灰渣，浇注成中间合金锭；　（２）锌浴成分配制：将锌锅中的锌熔化并保持温度在４４５～４５５℃，再加入中间合金，使得锌浴中含锰０．３％～０．５％（重量）、含铈０．００５％～０．０３％（重量）；　（３）预处理：将钢材进行除油、除锈、助镀和烘干预处理；　（４）热浸镀锌：在温度为４４５～４５５℃的条件下，将钢材在由锌锰和锌铈中间合金配制的锌合金镀浴中进行批量热浸镀锌。

【技术特征摘要】
1、一种适用于钢材批量热浸镀锌的方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件(1)二元中间合金炼制按重量比例称取二元中间合金锰和锌、铈和锌，分别置于石墨坩埚中，分别炼制；其中，锌锰二元中间合金中，锰重量含量为2％～3％，其余为锌，锌锰中间合金的熔炼温度为780～800℃，保温时间3～4小时；锌铈二元中间合金中，铈重量含量为2％～3％，其余为锌，锌铈中间合金的熔炼温度为760～780℃，保温时间2～3小时；各中间合金液经保温后，再经过搅拌、静置和去除合金液表面的灰渣，浇注成中间合金锭；(2)锌浴成分配制将锌锅中的锌熔化并保持温度在445～455℃，再加入中间合金，使得锌浴中含锰0.3％～0.5％(重量)、含铈0.005％～0.03％(重量)；(3)预处理将钢材进行除油、除锈、助镀和烘干预处理；(4)热浸镀锌在温度为445～455℃的条件下，将钢材在由锌锰和锌铈中间合金配制的锌...

【专利技术属性】
技术研发人员：许乔瑜，曾秋红，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81