[发明专利]一种适用于钢材批量热浸镀锌的方法

说明书

技术领域

本发明属于钢材热浸镀锌合金技术领域。更具体的，本发明涉及适用于钢材批量热浸镀锌的方法。

背景技术

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来控制铁锌反应，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。

发明内容

本发明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，本发明采用的技术方案是：

一种适用于钢材批量热浸镀锌的方法，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。

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60～70℃温度条件下，5％NaCl水溶液中对钢材进行碱洗除油；用温度50℃清水对钢材进行水洗；在温度为20～30℃条件下15％HCl中对钢材进行酸洗除锈；用20～30℃的清水将钢材进行再水洗；在温度为80℃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110～130℃条件下对钢材进行烘干，时间2～5分钟。

本发明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，本发明的有益效果是：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℃纯Zn浴、Zn-0.5％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。