專利名稱：鋼鐵熱浸鍍鋁鋅合金工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵熱浸鍍技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于鋼鐵熱浸鍍含鋁50～80％的鋁鋅合金。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種鋼鐵熱浸鍍鋁鋅合金工藝，包括(1)消除工件表面的油脂及進(jìn)行酸洗；(2)將經(jīng)酸洗表面潔凈的工件通過(guò)鈍化劑溶液進(jìn)行預(yù)膜處理，鈍化劑溶液由0.2～5％的三氧化鉻、0.05～3％的高錳酸鉀、0.05～6％的亞硝酸鈉和水配制而成，或由0.2～5％的三氧化鉻、0.05～3％的高錳酸鉀和水配制而成，或由0.2～5％的三氧化鉻、0.05～6％的亞硝酸鈉和水配制而成，或由0.05～3％的高錳酸鉀、0.05～6％的亞硝酸鈉和水配制而成，上述鈍化劑溶液的組分含量為質(zhì)量百分含量；(3)吹干、預(yù)熱經(jīng)過(guò)鈍化預(yù)膜處理后的工件；(4)將工件浸入加有微量抗氧化合金的鋁鋅合金鍍液中，抗氧化合金由70～80％的鋁、4～10％的稀土、8～10％的硅、3～5％的鎳和3～5％的鋅組成。
下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
除油脂采用化學(xué)除油或加熱除油。工件表面油污較少時(shí)，采用化學(xué)除油，除油液由20～25％NaOH和少量洗潔劑組成，除油溫度為80～100℃，除油時(shí)間一般為15～20min。表面油污較多時(shí)，采用加熱除油，將工件置于400～500℃的加熱爐中，保溫15～25min?；瘜W(xué)除油后的工件要水沖洗后才能酸洗，而加熱除油后的工件可直接進(jìn)行酸洗。
先用20～25％H2SO4加少量緩蝕劑的酸洗液在70～80℃下酸洗15～20min，水洗后再放入2～5％的稀鹽酸溶液中在室溫下浸泡幾分種。先用加熱硫酸酸洗可提高酸洗效率，并避免硫酸和鹽酸混合加熱酸洗時(shí)鹽酸易揮發(fā)的弊病。后用稀鹽酸室溫浸泡去除工件表面殘留的難溶鐵鹽，避免熱浸鍍時(shí)出現(xiàn)局部漏鍍或虛鍍現(xiàn)象。
工件酸洗后進(jìn)行鈍化預(yù)膜處理。鈍化劑溶液可由0.2～5％的三氧化鉻CrO3、0.05～3％的高錳酸鉀K2MnO4、0.05～6％的亞硝酸鈉NaNO2和水配制而成；或由0.2～5％的三氧化鉻CrO3、0.05～3％的高錳酸鉀K2MnO4和水配制而成；或由0.2～5％的三氧化鉻CrO3、0.05～6％的亞硝酸鈉NaNO2和水配制而成；或由0.05～3％的高錳酸鉀K2MnO4、0.05～6％的亞硝酸鈉NaNO2和水配制而成。上述鈍化劑溶液的組分含量為質(zhì)量百分含量。配制溶液時(shí)，先加水溶解三氧化鉻，然后加入高錳酸鉀，加熱攪拌溶解，最后溶解亞硝酸鈉。
使用本發(fā)明配制的鈍化劑溶液對(duì)工件進(jìn)行鈍化處理時(shí)，無(wú)需對(duì)溶液加熱，在室溫下處理時(shí)間在0.5～5分鐘，都能獲得均勻而易被鋁還原的四氧化三鐵Fe3O4薄膜。配好的鈍化劑溶液可長(zhǎng)期保存和使用。使用一段時(shí)間后如果因濃度降低而不能得到滿意的助鍍效果時(shí)，可按上述配制過(guò)程用蒸餾水配制高濃度的鈍化劑溶液，然后加到舊鈍化劑溶液中攪拌即可再使用。
鈍化助鍍后，將工件預(yù)熱到100～250℃，等待鍍鋁鋅合金。
抗氧化合金在熔煉鋁鋅合金時(shí)一次性加入?？寡趸辖鹗怯啥喾N抗氧化元素組成的以鋁為載體的中間合金，其加入量為0.5～1.5％?？寡趸辖鹩射X、稀土、硅、鎳和鋅組成，其含量為70～80％鋁、4～10％稀土、8～10％硅、3～5％鎳和3～5％鋅。為了除低成本，由純鋁、混合稀土或稀土鋁合金、鋁硅合金、鋁鎳合金和純鋅熔煉成不同配比的抗氧化合金。
抗氧化合金的一種熔煉步驟如下(1)先按抗氧化合金各元素含量比例要求稱量純鋁、混合稀土、鋁硅合金、鋁鎳合金和純鋅；(2)將純鋁、鋁硅合金和鋁鎳合金進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為350～450℃，預(yù)熱時(shí)間2～3小時(shí)；(3)在石墨坩堝中一次性加入經(jīng)預(yù)熱的純鋁、鋁硅合金和鋁鎳合金，再加熱熔化，控制合金液溫度不超過(guò)730℃；(4)拔渣，加入覆蓋劑，如光鹵石；(5)將混合稀土和純鋅進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為200～250℃，預(yù)熱時(shí)間2～3小時(shí)；(6)將經(jīng)過(guò)預(yù)熱的混合稀土和純鋅加入上述合金液中，當(dāng)合金液溫度在710～730℃之間時(shí)，精煉除氣，靜置10～15min，拔渣，澆注成薄的錠塊即得到抗氧化合金。
熱浸鍍鋁鋅合金的溫度和時(shí)間由所需鍍層的厚度及鍍層中鐵鋁鋅合金層厚度確定。通常熱浸鍍鋁鋅合金液溫度為650～730℃，時(shí)間為7～15分鐘。熱浸鍍鋁鋅合金后工件最表層為鋁鋅合金層，厚度在50～80μm之間，鋼鐵基體與鋁鋅合金層之間的鐵鋁鋅合金層厚度在20～45μm之間。
工件熱浸鍍鋁鋅合金后即可直接使用。根據(jù)需要可對(duì)工件進(jìn)行鉻酸鹽表面氧化后處理，以進(jìn)一步提高其耐蝕性能，也可經(jīng)鉻酸鹽處理后進(jìn)行涂裝，提高其外觀質(zhì)量和裝飾效果。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)鍍液表面無(wú)需覆蓋熔鹽，操作時(shí)無(wú)氟鹽蒸汽揮發(fā)污染空氣，工件鍍鋁鋅合金后不需進(jìn)行后處理清洗熔鹽，改善了勞動(dòng)條件，實(shí)現(xiàn)了無(wú)污染排放；抗氧化合金無(wú)毒、無(wú)公害。
(2)在鍍液中加入少量抗氧化合金，減少鍍液表面氧化皮形成，降低氧化皮生長(zhǎng)速度，抗氧化合金具有凈化鍍液，除渣、去氧、去氣的作用，鍍液質(zhì)量大大提高；所得鍍層表面光亮平滑，達(dá)到裝飾美觀效果；鍍層無(wú)漏鍍、虛鍍、針孔和色差等缺陷。
(3)在鍍液中加入微量抗氧化合金可使鍍層組織細(xì)化，耐蝕性和綜合力學(xué)性能明顯提高。
(4)由于抗氧化合金隨熔煉過(guò)程一次性投入和無(wú)鍍后的表面熔鹽消除工序，故本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，工藝易實(shí)施，操作簡(jiǎn)便。
(5)鈍化劑溶液放置時(shí)長(zhǎng)，可長(zhǎng)期重復(fù)使用。
(6)成本低。
實(shí)施例2.20號(hào)碳鋼件，100×40×3mm。用實(shí)施例1的方法進(jìn)行除油脂和酸洗。用鈍化劑溶液(0.3％CrO3+2.2％K2MnO4+水)，室溫下處理4.5min，水洗，吹干。150℃下預(yù)熱保溫12min。熔煉鋁鋅合金時(shí)，一次性加入抗氧化合金，其含量是75％鋁、8％混合稀土、10％硅、4％鎳和3％鋅。所得鋁鋅合金鍍液的化學(xué)成分為55％鋁、43％鋅、1.5％硅、0.3％混合稀土和0.2％鎳。熱浸鍍鋁鋅合金液溫度為680℃，熱浸時(shí)間為14min，鍍件提出爐后空冷。鍍件的鍍層總厚106μm，其中鐵鋁鋅合金層厚44μm。
實(shí)施例3.20號(hào)碳鋼件，100×40×3mm。用實(shí)施例1的方法進(jìn)行除油脂和酸洗。用鈍化劑溶液(1.2％CrO3+0.1％NaNO2+水)，室溫下處理3min，水洗，吹干。180℃下預(yù)熱保溫15min。熔煉鋁鋅合金時(shí)，一次性加入抗氧化合金，其含量是78％鋁、6％混合稀土、8％硅、4％鎳和4％鋅，所得鋁鋅合金鍍液的化學(xué)成分為70％鋁、28％鋅、1.5％硅、0.3％混合稀土和0.2％鎳。熱浸鍍鋁鋅合金液溫度為680℃，熱浸時(shí)間為12min，鍍件以6m/min的速度提升出爐，空冷。得到光亮平整、無(wú)漏鍍、無(wú)虛鍍的鍍層。鍍件最表層為鋁鋅合金層，其厚為64μm，鋼基體與鋁鋅合金層之間的鐵鋁鋅合金層厚34μm。
實(shí)施例4.碳鋼(Q235)鋼板，760×13×1.5mm。用實(shí)施例1的方法進(jìn)行除油脂和酸洗。用鈍化劑溶液(0.05％K2MnO4+5.2％NaNO2+水)，室溫下處理1min，水洗，吹干。200℃下預(yù)熱保溫10min。熔煉鋁鋅合金時(shí)，一次性加入抗氧化合金，其含量是80％鋁、5％混合稀土、8％硅、3％鎳和4％鋅。所得鋁鋅合金鍍液的化學(xué)成分為60％鋁、37.8％鋅、1.6％硅、0.34％混合稀土和0.26％鎳。熱浸鍍鋁鋅合金液溫度為670℃，熱浸時(shí)間為12min，鍍件提出爐后空冷。鍍件的鍍層總厚89μm，其中鐵鋁鋅合金層厚30μm。
權(quán)利要求
1.一種鋼鐵熱浸鍍鋁鋅合金工藝，其特征在于包括(1)消除工件表面的油脂及進(jìn)行酸洗；(2)將經(jīng)酸洗表面潔凈的工件通過(guò)鈍化劑溶液進(jìn)行預(yù)膜處理，鈍化劑溶液由0.2～5％的三氧化鉻、0.05～3％的高錳酸鉀、0.05～6％的亞硝酸鈉和水配制而成，或由0.2～5％的三氧化鉻、0.05～3％的高錳酸鉀和水配制而成，或由0.2～5％的三氧化鉻、0.05～6％的亞硝酸鈉和水配制而成，或由0.05～3％的高錳酸鉀、0.05～6％的亞硝酸鈉和水配制而成，上述鈍化劑溶液的組分含量為質(zhì)量百分含量；(3)吹干、預(yù)熱經(jīng)過(guò)鈍化預(yù)膜處理后的工件；(4)將工件浸入加有微量抗氧化合金的鋁鋅合金鍍液中，抗氧化合金由70～80％的鋁、4～10％的稀土、8～10％的硅、3～5％的鎳和3～5％的鋅組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵熱浸鍍鋁鋅合金工藝，其特征在于所述預(yù)熱溫度為100～250℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼鐵熱浸鍍鋁鋅合金工藝，屬于熱浸鍍鋁鋅合金領(lǐng)域。該工藝是熱浸鍍前，用鈍化劑溶液對(duì)鋼鐵件進(jìn)行助鍍處理；熱浸鍍時(shí)，在鋁鋅合金鍍液中加入微量的抗氧化合金。鈍化劑溶液可由0.2～5％的三氧化鉻CrO
文檔編號(hào)C23C2/02GK1392284SQ0213876
公開日2003年1月22日 申請(qǐng)日期2002年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月9日
發(fā)明者李華飛, 劉根凡 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)