專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種適用于鋼材批量熱浸鍍鋅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于鋼材熱浸鍍鋅合金
技術(shù)領(lǐng)域：
。更具體的，本發(fā)明涉及適用于鋼材批量熱浸鍍鋅的方法。
背景技術(shù)：
：鋼鐵因其高強(qiáng)度、延展性好等諸多優(yōu)點(diǎn)是世界上產(chǎn)量最大、而又應(yīng)用最廣泛的金屬材料，但其缺點(diǎn)是易腐蝕。熱浸鍍鋅是最傳統(tǒng)而又可靠的金屬防護(hù)方法之一。目前大量用于熱浸鍍鋅的鋼大都是含硅量較高的鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼(稱(chēng)為活性鋼)。鋼中硅的存在會(huì)影響鍍層中各相層的生長(zhǎng)，使鍍層出現(xiàn)灰暗、超厚和粘附性差等現(xiàn)象，大大降低鍍層的外觀質(zhì)量和性能。近年來(lái)，為了解決熱鍍鋅過(guò)程中因含硅活性鋼引起的鍍層超厚生長(zhǎng)問(wèn)題，提出了多種解決方案，其中很常見(jiàn)的是往鋅浴中添加微量合金元素，通過(guò)合金元素的作用來(lái)控制鐵鋅反應(yīng)，以獲得理想的鍍層。因此發(fā)展了鋅鋁合金、鋅鎳合金等熱浸鍍鋅技術(shù)。其中，鋅鋁合金能得到表面光亮的鍍層，但無(wú)法抑制含硅活性鋼的鍍層超厚生長(zhǎng)，鋅鎳合金能抑制含硅活性鋼的鍍層超厚生長(zhǎng)，但由于鎳的價(jià)格較高，提高了鋅鎳中間合金的生產(chǎn)成本。在鋅浴中添加價(jià)格低廉的錳也能有效抑制含硅活性鋼的鍍層超厚生長(zhǎng)，但是所得到的鋅錳合金鍍層雖然具有更佳的耐蝕性及適當(dāng)?shù)暮穸?，可是鍍層表面的氧化膜偏厚，顏色雜亂不均一，色澤灰暗，影響了鍍層的外觀。因此，鋅錳合金鍍層的推廣應(yīng)用受到了限制。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于通過(guò)在添加錳的基礎(chǔ)上再往鋅浴中添加稀土鈰的方法，提供一種既能解決鋼中硅對(duì)熱浸鍍鋅層質(zhì)量的不利影響，又能消除由于錳的添加而帶來(lái)的不均一顏色，使鍍層更加光亮并提高鍍鋅層耐蝕性能的批量熱浸鍍鋅工藝方法。為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種適用于鋼材批量熱浸鍍鋅的方法，包括如下步驟和工藝條件(1)二元中間合金煉制按重量比例稱(chēng)取二元中間合金錳和鋅、鈰和鋅，分別置于石墨坩堝中，分別煉制；其中，鋅錳二元中間合金中，錳重量含量為2%~3%，其余為鋅，鋅錳中間合金的熔煉溫度為780~800°C，保溫時(shí)間3~4小時(shí)；鋅鈰二元中間合金中，鈰重量含量為2%~3%,其余為鋅，鋅鈰中間合金的熔煉溫度為760~780°C，保溫時(shí)間2~3小時(shí)；各中間合金液經(jīng)保溫后，再經(jīng)過(guò)攪拌、靜置和去除合金液表面的灰渣，澆注成中間合金錠;(2)鋅浴成分配制將鋅鍋中的鋅熔化并保持溫度在445-455°C，再加入中間合金，使得鋅浴中含錳0.3%0.5%(重量)、含鈰0.005%0.03%(重量)；(3)預(yù)處理將鋼材進(jìn)行除油、除銹、助鍍和烘干預(yù)處理；(4)熱浸鍍鋅在溫度為445455'C的條件下，將鋼材在由鋅錳和鋅鈰中間合金配制的鋅合金鍍?cè)≈羞M(jìn)行批量熱浸鍍鋅。所述步驟(3)熱浸鍍鋅后還包括鋅浴成分的檢測(cè)與調(diào)整通過(guò)檢測(cè)、調(diào)整各二元中間合金的加入量，維持合金鋅浴的成分穩(wěn)定。所述的檢測(cè)是采用比色法檢測(cè)合金鋅浴成分。所述的預(yù)處理是在607(TC溫度條件下，5n/。NaCl水溶液中對(duì)鋼材進(jìn)行堿洗除油；用溫度5(TC清水對(duì)鋼材進(jìn)行水洗；在溫度為203(TC條件下15%HC1中對(duì)鋼材進(jìn)行酸洗除銹；用2030'C的清水將鋼材進(jìn)行再水洗；在溫度為8(TC的70wt%NH4Cl+30wt%ZnCl水溶液助鍍劑中對(duì)鋼材進(jìn)行助鍍，助鍍時(shí)間2~3分鐘；在溫度為11013(TC條件下對(duì)鋼材進(jìn)行烘干，時(shí)間25分鐘。本發(fā)明中間合金采用二元合金，即分別煉制鋅錳、鋅鈰兩種二元中間合金。在浸鍍之前，按比例在鋅浴中分別加入二元中間合金。在熱浸鍍鋅過(guò)程中，通過(guò)定期分析鋅浴成分的變化，調(diào)節(jié)各二元中間合金的添加量，以使鋅浴成分保持穩(wěn)定。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是通過(guò)定期鋅浴成分檢測(cè)，采取分別添加二元中間合金的方式，解決鋅浴中各合金元素消耗速度不同的問(wèn)題，使合金鋅浴成分容易控制；可有效抑制含硅活性鋼的鍍層超厚生長(zhǎng)，提高鍍層耐腐蝕性能，較大幅度延緩白銹的生成，并消除鋅錳合金鍍層表面雜亂不均一的顏色，使得鍍層更加光亮平滑；采用廉價(jià)的合金元素，可降低生產(chǎn)成本；工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需改變?cè)袩峤冧\設(shè)備，有利于鋼材批量熱浸鍍鋅規(guī)?；a(chǎn)。圖1為含0.10%Si鋼分別在450。C純Zn浴、Zn-0.5Q/。Mn合金浴和Zn-0.5%Mn-0.03%Ce合金浴中熱浸鍍5min后獲得的鍍層厚度的柱狀圖。圖2為熱浸鍍純Zn、Zn-0.5%Mn和Zn-0.5%Mn-0.03%Ce鍍層在5%NaCl鹽霧腐蝕8小時(shí)后鍍層白銹覆蓋面積的柱狀圖。圖3分別為(a)Zn-0.5。/。Mn和(b)Zn-0.5%Mn-0.03%Ce鍍層表面形貌照片。圖4為熱浸鍍純Zn、Zn-0.5%Mn和Zn-0.5%Mn-0.03%Ce鍍層在5%NaCl溶液中的極化曲線。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。實(shí)施例1鍍鋅用鋼為含0.10。/。Si鋼板，化學(xué)成分見(jiàn)以下表1。熱浸鍍鋅方法包括如下步驟和工藝條件(1)二元中間合金煉制按重量比例稱(chēng)取錳和鋅、鈰和鋅，分別置于石墨坩堝中，分別煉制。其中鋅錳二元中間合金中的錳重量含量為3%，鋅錳中間合金的熔煉溫度為800°C，保溫時(shí)間3小時(shí)；鋅鈰二元中間合金中的鈰重量含量為2.6%，鋅鈰中間合金的熔煉溫度為77(TC，保溫時(shí)間2.5小時(shí)。各中間合金液經(jīng)保溫后，再經(jīng)過(guò)攪拌、靜置和去除合金液表面的灰渣，然后澆注成中間合金錠。(2)鋅浴成分配制將鋅鍋中的鋅熔化并保持溫度在45(TC，再加入中間合金，獲得含錳0.5%、含鈰0.03%的鋅浴。(3)預(yù)處理將鋼材進(jìn)行除油、除銹、助鍍和烘干預(yù)處理；具體是(a)在5%NaCl水溶液(6(TC)中對(duì)鋼材進(jìn)行堿洗除油；(b)用溫度50。C清水對(duì)鋼材進(jìn)行水洗；(c)在15%HC1(室溫25'C)中對(duì)鋼材進(jìn)行酸洗除銹；(d)用室溫25'C清水將鋼材進(jìn)行再水洗；(e)在溫度為80'C的70wt%NH4Cl+30wt%ZnCl水溶液助鍍劑中對(duì)鋼材進(jìn)行助鍍，助鍍時(shí)間2分鐘；(f)在溫度12(TC下對(duì)鋼材進(jìn)行烘干，時(shí)間3分鐘。(4)熱浸鍍鋅在溫度450'C的合金鋅浴中對(duì)鋼材進(jìn)行熱浸鍍鋅，時(shí)間5分鐘。表l實(shí)驗(yàn)用鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)cSiMnPsFe0.170.100.230扁o扁綠對(duì)比測(cè)試1將上述0.10%Si鋼板分別在45(TC純鋅浴以及含錳0.5%的合金鋅浴中熱浸鍍5分鐘的試驗(yàn)。步驟和工藝條件與實(shí)施例1相同。對(duì)實(shí)施例1以及對(duì)比測(cè)試1的鍍鋅鋼板進(jìn)行鍍層厚度測(cè)試，從鍍鋅鋼板上鋸出小塊樣品，對(duì)其橫截面進(jìn)行磨制、拋光、腐蝕，在金相顯微鏡下用帶有刻度的目鏡，測(cè)量樣品中的鍍層厚度。三種鍍鋅結(jié)果如圖1所示，可以看出在純鋅浴中加入錳后，起到了減薄鍍層的作用。再加入鈰后，鍍層厚度稍有增加，但減薄效果得到維持。5用鹽霧腐蝕試驗(yàn)法評(píng)價(jià)鍍層耐腐蝕性能，試驗(yàn)采用YWX/Q-150型鹽霧箱，參照ISO-3768標(biāo)準(zhǔn)，腐蝕溶液為5%NaCl水溶液，溶液的pH值為6.57.2，鹽霧箱內(nèi)溫度為35±2°C，噴霧量的大小為l2mL/(80cm2'h)。結(jié)果如圖2所示，可以看出Zn-0.5%Mn-0.03%Ce合金鍍層可以較大幅度延緩白銹的生成，耐腐蝕性能明顯提高。Zn-0.5。/。Mn鍍層和Zn-0.5。/。Mn-0.03。/。Ce鍍層表面形貌照片比較如圖3所示，可以看出，添加鈰可消除鋅錳鍍層表面的不均一的顏色，獲得光亮的鍍層。鍍層的電化學(xué)極化曲線的比較如圖4所示，表2為相應(yīng)的電化學(xué)極化參數(shù)。從圖4和表2可以看出，鋅浴添加合金元素后使鍍層表面的自腐蝕電位&^提高，極化電阻增大，腐蝕電流密度4。,,減小。表明本實(shí)施例Zn-0.5%Mn-0.03%Ce合金鍍層在5%NaCl溶液中發(fā)生自發(fā)腐蝕的傾向比純鋅鍍層小，合金元素對(duì)鍍鋅層的電化學(xué)腐蝕具有抑制作用。表2熱浸鍍鋅及鋅合金鍍層電化學(xué)極化參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例2鍍鋅用鋼為Q235含(0.22%Si)鋼板，采用的方法包括如下步驟和工藝條件(1)二元中間合金煉制按重量比例稱(chēng)取錳和鋅、鈰和鋅，分別置于石墨坩堝中，分別煉制。其中鋅錳二元中間合金中的錳含量為2%，鋅錳中間合金的熔煉溫度為79(TC，保溫時(shí)間3小時(shí)；鋅鈰二元中間合金中的鈰含量為3%，鋅鈰中間合金的熔煉溫度為760°C，保溫時(shí)間3小時(shí)。各中間合金液經(jīng)保溫后，再經(jīng)過(guò)攪拌、靜置和去除合金液表面的灰渣，然后澆注成中間合金錠。(2)鋅浴成分配制將鋅鍋中的鋅熔化并保持溫度在445'C，再加入中間合金，獲得含錳0.4%、含鈰0.005%的鋅浴。(3)預(yù)處理將鋼材進(jìn)行除油、除銹、助鍍和烘干預(yù)處理；具體是(a)在5%NaCl水溶液(7(TC)中對(duì)鋼材進(jìn)行堿洗除油；(b)用溫度50'C清水對(duì)鋼材進(jìn)行水洗；(c)在15%HC1(室溫25'C)中對(duì)鋼材進(jìn)行酸洗除銹；(d)用室溫25'C清水將鋼材進(jìn)行再水洗；(e)在溫度為80'C的70wt%NH4Cl+30wt%ZnCl水溶液助鍍劑中對(duì)鋼材進(jìn)行助鍍，助鍍時(shí)間2分鐘；(f)在溫度125'C下對(duì)鋼材進(jìn)行烘干，時(shí)間3分鐘。(4)熱浸鍍鋅在溫度445'C的合金鋅浴中對(duì)鋼材進(jìn)行熱浸鍍鋅，時(shí)間5分鐘。實(shí)施例3鍍鋅用鋼為含Q235含(0.22%Si)鋼板，采用的方法包括如下步驟和工藝條件(1)二元中間合金煉制按重量比例稱(chēng)取錳和鋅、鈰和鋅，分別置于石墨坩堝中，分別煉制。其中鋅錳二元中間合金中的錳含量為2.5%，鋅錳中間合金的熔煉溫度為78(TC，保溫時(shí)間4小時(shí)；鋅鈰二元中間合金中的鈰含量為2%，鋅鈰中間合金的熔煉溫度為780°C，保溫時(shí)間2小時(shí)。各中間合金液經(jīng)保溫后，再經(jīng)過(guò)攪拌、靜置和去除合金液表面的灰渣，然后澆注成中間合金錠。(2)鋅浴成分配制將鋅鍋中的鋅熔化并保持溫度在455'C，再加入中間合金，獲得含錳0.3%、含鈰0.02%的鋅浴。(3)預(yù)處理將鋼材進(jìn)行除油、除銹、助鍍和烘干預(yù)處理；具體是(a)在5%NaCl水溶液(65。C)中對(duì)鋼材進(jìn)行堿洗除油；(b)用溫度5(TC清水對(duì)鋼材進(jìn)行水洗；(c)在15%HC1(室溫25。C)中對(duì)鋼材進(jìn)行酸洗除銹；(d)用室溫25"清水將鋼材進(jìn)行再水洗；(e)在溫度為8(TC的70wt%NH4Cl+30wt%ZnCl水溶液助鍍劑中對(duì)鋼材進(jìn)行助鍍，助鍍時(shí)間2分鐘；(f)在溫度110'C下對(duì)鋼材進(jìn)行烘干，時(shí)間4分鐘。(4)熱浸鍍鋅在溫度455'C的合金鋅浴中對(duì)鋼材進(jìn)行熱浸鍍鋅，時(shí)間5分鐘。對(duì)比測(cè)試2~3對(duì)實(shí)施例2和實(shí)施例3的鍍鋅鋼板進(jìn)行鍍層厚度測(cè)試，從鍍鋅鋼板上鋸出小塊樣品，對(duì)其橫截面進(jìn)行磨制、拋光、腐蝕，在金相顯微鏡下用帶有刻度的目鏡，測(cè)量樣品中的鍍層厚度。結(jié)果見(jiàn)表3所示。綜合實(shí)施例1~3的鍍層厚度測(cè)量值，可以看出，不同含硅量的鋼在純鋅浴中熱浸鍍時(shí)，鍍層較厚，在鋅浴中加入錳、鈰后，有效地降低了鍍層厚度。用鹽霧腐蝕試驗(yàn)法評(píng)價(jià)鍍層耐腐蝕性能，試驗(yàn)采用YWX/Q-150型鹽霧箱，參照ISO-3768標(biāo)準(zhǔn)，腐蝕溶液為5%NaCl水溶液，溶液的pH值為6.5~7.2，鹽霧箱內(nèi)溫度為35±2'C，噴霧量的大小為l~2mL/(80Cm2>h)。各鍍層的白銹的出現(xiàn)結(jié)果見(jiàn)表2，可以看出，在鋅浴中加入0.3%~0.5%錳、0.005%~0.03%鈰后，可以較大幅度延緩白銹的出現(xiàn)，耐腐蝕性能明顯提高。'表3實(shí)施例13熱浸鍍鋅層厚度及腐蝕數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、一種適用于鋼材批量熱浸鍍鋅的方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件(1)二元中間合金煉制按重量比例稱(chēng)取二元中間合金錳和鋅、鈰和鋅，分別置于石墨坩堝中，分別煉制；其中，鋅錳二元中間合金中，錳重量含量為2％～3％，其余為鋅，鋅錳中間合金的熔煉溫度為780～800℃，保溫時(shí)間3～4小時(shí)；鋅鈰二元中間合金中，鈰重量含量為2％～3％，其余為鋅，鋅鈰中間合金的熔煉溫度為760～780℃，保溫時(shí)間2～3小時(shí)；各中間合金液經(jīng)保溫后，再經(jīng)過(guò)攪拌、靜置和去除合金液表面的灰渣，澆注成中間合金錠；(2)鋅浴成分配制將鋅鍋中的鋅熔化并保持溫度在445～455℃，再加入中間合金，使得鋅浴中含錳0.3％～0.5％(重量)、含鈰0.005％～0.03％(重量)；(3)預(yù)處理將鋼材進(jìn)行除油、除銹、助鍍和烘干預(yù)處理；(4)熱浸鍍鋅在溫度為445～455℃的條件下，將鋼材在由鋅錳和鋅鈰中間合金配制的鋅合金鍍?cè)≈羞M(jìn)行批量熱浸鍍鋅。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于鋼材批量熱浸鍍鋅的方法，其特征在于所述步驟(3)熱浸鍍鋅后還包括鋅浴成分的檢測(cè)與調(diào)整通過(guò)檢測(cè)、調(diào)整各二元中間合金的加入量，維持合金鋅浴的成分穩(wěn)定。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于鋼材批量熱浸鍍鋅的方法，其特征在于所述的檢測(cè)是采用比色法檢測(cè)合金鋅浴成分。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于鋼材批量熱浸鍍鋅的方法，其特征在于所述的預(yù)處理是在6070。C溫度條件下，5%NaCl水溶液中對(duì)鋼材進(jìn)行堿洗除油；用溫度50"C清水對(duì)鋼材進(jìn)行水洗；在溫度為203(TC條件下15%HC1中對(duì)鋼材進(jìn)行酸洗除銹；用203(TC的清水將鋼材進(jìn)行再水洗；在溫度為80°C的70wt%NH4Cl+30wt%ZnCl水溶液助鍍劑中對(duì)鋼材進(jìn)行助鍍，助鍍時(shí)間23分鐘；在溫度為11013(TC條件下對(duì)鋼材進(jìn)行烘干，時(shí)間25分鐘。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于鋼材批量熱浸鍍鋅的方法，將鋼材在由兩種二元中間合金配制的鋅合金鍍?cè)≈羞M(jìn)行批量熱浸鍍鋅。鋅合金鍍?cè)〕煞值呐浞綖楹i0.3％～0.5％、含鈰0.005％～0.03％，其余為鋅。兩種二元中間合金成分的配方為鋅錳二元中間合金中，錳含量為2％～3％，其余為鋅；鋅鈰二元中間合金中，鈰含量為2％～3％，其余為鋅。該合金鍍層工藝簡(jiǎn)單，合金鋅浴成分容易控制；可有效抑制含硅活性鋼的鍍層超厚生長(zhǎng)，提高鍍層耐腐蝕性能，較大幅度延緩白銹的生成，并消除鋅錳合金鍍層表面雜亂不均一的顏色，使得鍍層更加光亮平滑；采用廉價(jià)的合金元素，可降低生產(chǎn)成本；工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需改變?cè)袩峤冧\設(shè)備，有利于鋼材批量熱浸鍍鋅規(guī)?；a(chǎn)。文檔編號(hào)C23C2/06GK101476099SQ20091003689公開(kāi)日2009年7月8日申請(qǐng)日期2009年1月22日優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日發(fā)明者曾秋紅,許喬瑜申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)