[发明专利]一种用于锌铝镁稀土共渗层的共渗剂

说明书

技术领域：

本发明涉及金属材料表面化学热处理领域，特别涉及一种用于锌铝镁稀土共渗层的共渗剂。

背景技术：

在金属表面渗锌、渗铝或锌铝合金是重要的金属材料表面化学热处理技术。合金渗层在许多环境中具有比渗锌、渗铝更好的耐腐蚀性能，目前获得合金渗层的有效方法有液体渗和粉末渗等，但都有工艺时间长、难工业化生产的缺点。渗铝、渗锌以及锌铝镁稀土合金共渗均需较高的处理温度，导致金属材料的强度下降，较长的工艺时间造成时间和能源的巨大浪费。多元金属间相互反应及其与基体金属的冶金结合，形成多元共渗层，厚度、硬度、耐磨性、耐蚀性能均显著提高，成为目前的研究热点。

Samuel R.Cross.等[Computational design and optimization of multilayered and functionally graded corrosion coatings.Corrosion Science.2013,77,297-307]研究了锌铝镁合金层耐腐蚀影响，指出Al、Mg对防护层表面影响和防护层整体的耐蚀性能提升。S.Schürz等[Chemistry of corrosion products on Zn-Al-Mg alloy coated steel.Corrosion Science.2010,52(10),3271-3279]制备的高Al、Mg配比锌铝镁层，具有优异的耐蚀性能。

常规的锌铝合金共渗方法包括两个主要过程：热浸过程和扩散过程，其中扩散过程一般为数小时，耗能高，工艺时间长，且共渗层比例不明显。

因此实现快速、高效制备锌铝镁共渗层，实现其工业化生产，成为目前锌铝镁共渗工艺的难点。本发明主要是为解决现有技术中热浸镀锌铝镁存在的工艺要求高、镀层表面不均匀、无法形成高性能渗层等不足与问题。

发明内容：

本发明提供了一种适用于金属材料的铝、镁含量高、高厚度、渗层形貌优良、结合强度高、适用于工业化推广生产的锌铝镁稀土共渗层及制备方法

本发明是通过以下措施实现的：

一种用于锌铝镁稀土共渗层的共渗剂，各组分的重量百分数如下：

ZnCl₂ 15％-25％；CaF₂ 3％-6％；NaF 10％-15％；CeCl₂ 0.5-3.5％；SnCl₂ 6％-10％；CaCl₂4.5％-6.5％；H₂O₂ 0.5-2％；K₂MnO₄ 0.1％-0.4％；复合表面活性剂1％-2.5％，其余为水。

其中，锌铝镁稀土合金共渗层中各组分含量如下：35％-48％Al、5％-9％Mg、26％-53％Zn、1％-3％含Ce混合稀土(稀土为市售Al-RE合金)、其余为金属基材。

优选的是，所述复合表面活性剂为脂肪醇醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、全氟辛基磺酰季碘化物或脂肪酸二乙醇胺中的一种及其混合物。

当制备锌-35％、铝-8％、Mg-1％、含Ce混合稀土共渗层时，所述共渗剂的优选配比为：

ZnCl₂ 15％；CaF₂ 3％；NaF 10％；CeCl₂ 0.5％；SnCl₂ 6％；CaCl₂ 4.5％；H₂O₂ 0.5％；K₂MnO₄0.1％；复合表面活性剂1％，其余为水。

当制备锌-41％、铝-10％、Mg-2％、含Ce混合稀土共渗层时，所述共渗剂的优选配比为：

ZnCl₂ 20％；CaF₂ 4.5％；NaF 13％；CeCl₂ 2％；SnCl₂ 8％；CaCl₂ 5％；H₂O₂ 1.2％；K₂MnO₄0.2％；复合表面活性剂1.8％，其余为水。

当制备锌-48％、铝-13％、Mg-3％、含Ce混合稀土共渗层时，所述共渗剂的优选配比为：