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1、(10)申请公布号 CN 103173707 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103173707 A *CN103173707A* (21)申请号 201310054017.0 (22)申请日 2013.02.20 C23C 2/06(2006.01) (71)申请人 国网智能电网研究院 地址 102211 北京市昌平区小汤山镇大东流 村路 270 号 (未来科技城) 申请人 国家电网公司 (72)发明人 孙亮 马光 韩钰 陈新 胡俊鹏 (74)专利代理机构 北京安博达知识产权代理有 限公司 11271 代理人 徐国文 (54) 发明名称 一种钢构件高耐腐蚀性热浸镀锌合金镀。
2、层及 其制备工艺 (57) 摘要 本发明所提供的一种钢构件高耐腐蚀热浸 镀合金镀层, 其改进之处在于合金镀层制备时采 用的合金锭由按重量百分比计的下列成分组成 : Al0.01-2%、 Mg0.01-2%、 Re0.05-3%, Cu0.002-1%, 余量为 Zn ; 该合金镀层具有适用于输电线路钢构 件的高耐腐蚀性、 低锌耗和经济性较好等特点, 且 该合金镀层可以有效提高输电线路钢构件的防腐 寿命, 可以保证在不提高镀层厚度的同时, 使防腐 寿命较工业热浸镀纯锌提高 2 倍以上。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明。
3、专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103173707 A CN 103173707 A *CN103173707A* 1/1 页 2 1. 一种钢构件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层的制备工艺, 包括镀件的酸洗、 水洗、 助镀 和烘干处理, 其特征在于采用浓度为 10 20% 盐酸洗涤镀件 5 30 分钟后经水洗后置于 30 100助镀液中, 助镀 40 60s, 在 120 150下烘干 20 40s, 待镀件表面泛白后 立即将镀件放入合金镀液中, 控制合金镀液温度为440460条件下, 浸镀50200s后, 立即将试样提出合金镀液进行空冷, 即得 ; 所述合金镀液由按。
4、重量百分比计的下列组分制备而成 : Al0.01 2%、 Mg0.01 2%、 Re0.05 3%, Cu0.002 1%, 余量为 Zn。 2. 根据权利要求 1 所述的一种钢构件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层的制备工艺, 特征在 于所述合金镀液由按重量百分比计的下列组分制备而成 : Al0.01 1.5%、 Mg0.01 1.5%、 Re0.05 1.5%, Cu0.002 0.9%, 余量为 Zn。 3. 根据权利要求 1 所述的一种钢构件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层的制备工艺, 其特征 在于所述合金镀液由按重量百分比计的下列组分制备而成 : Al0.02 0.9、 Mg0.02 1.4%、 Re。
5、0.3 1.4%, Cu0.003 0.8%, 余量为 Zn。 4. 根据权利要求 1-3 任一所述的一种钢构件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层的制备工艺, 其特征在于所述 Re 为 La 和 Ce 混合稀土。 5. 根据权利要求 1 所述的一种钢构件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层的制备工艺, 其特征 在于所述助镀液的配方为 : 300 350g ZnCl2, 10 15gNaCl, 20 25gNaF, 溶剂 1 升。 权 利 要 求 书 CN 103173707 A 2 1/4 页 3 一种钢构件高耐腐蚀性热浸镀锌合金镀层及其制备工艺 【技术领域】 0001 本发明涉及金属材料热浸镀工艺, 具体地讲, 。
6、涉及一种钢构件高耐腐蚀性热浸镀 锌合金镀层及其制备工艺。 【背景技术】 0002 钢构件作为一种输电线路杆塔的通用基础结构件, 其工作性能的可靠性直接关系 到电网运行的安全与稳定。 钢铁的腐蚀破坏所带来的损失是巨大的, 有资料表明, 中国每年 钢铁腐蚀损失约 5000 亿人民币, 占国民生产总值的 6%, 由此可见, 钢铁的腐蚀造成了材料 及能源的极大浪费。热浸镀能够有效地提高钢铁的耐腐蚀性能, 从而可使钢铁因被腐蚀带 来的损失降低 2030%。 0003 目前, 通过在锌液中添加合金元素, 在热浸镀过程中在钢构件的表面镀覆一层合 金镀层的方法被广泛使用, 该合金镀层的耐腐蚀性能优于纯锌镀层,。
7、 进而能够提高热浸镀 合金镀层钢构件的耐腐蚀寿命, 使其满足钢构件全寿命周期建设的要求。近年来已经开发 的合金镀层主要有锌铝合金镀层、 锌镁合金镀层、 锌钛合金镀层等, 但是由于镀层成本高, 技术不成熟等原因, 都尚未在输电线路钢构件中使用, 因此有必要针对该应用背景, 在现有 的合金镀层研究成果上进行改进和创新, 提高合金镀层耐腐蚀性的同时, 通过降低合金含 量降低合金镀层的成本。 0004 随着世界范围内工业的迅速发展, 全球气候环境不断恶化, 大量工业废气的排放 使大气中的硫化物、 氮氧化合物等强腐蚀气体含量大大增加, 在酸性气体环境下输电线路 杆塔腐蚀迅速, 而形成的酸雨更是加快了腐蚀。
8、速度, 尤其沿海地区的海洋环境下, 输电线路 钢构件每两年要进行一次防腐处理, 不仅成本高, 而且还需停电处理, 经济损失严重。 因此, 研发适用于输电线路杆塔长效防腐、 技术性和经济性较好的喝酒镀层, 对提高输电线路杆 塔的防腐寿命, 降低输电线路杆塔的防腐及运行成本具有十分重要的意义。 0005 专利号为 200710179677.6, 发明名称为一种输电线路杆塔长效防腐合金镀层及 其制备工艺中公开了一种输电线路杆塔长效防腐合金镀层及其制备工艺, 其合金镀层由 32 55% 的锌, 43 65% 的铝, 0.5 8% 的镁, 0.5 3% 的稀土镍, 0.01 0.2% 的钛组成。 其制备。
9、工艺为将镀件放到防腐合金镀层的合金配方的镀液中, 430450下浸镀310 分钟。但该专利合金镀层配方中的 Al 含量过高, 对目前普遍使用的输电线路钢构件热镀锌 生产设备 (08F 钢制锌锅内壁) 腐蚀严重, 锌锅需频繁更换。 【发明内容】 0006 为克服现有技术中的缺陷, 本发明的目的在于提供一种输电线路钢构件用的高耐 腐蚀性合金镀层。 0007 本发明的另一目的在于提供一种输电线路钢构件高耐腐蚀性的热浸镀合金镀层 的制备工艺。 0008 为实现上述目的, 本发明采用以下技术方案 : 说 明 书 CN 103173707 A 3 2/4 页 4 0009 本发明所提供的一种钢构件高耐腐性。
10、的热浸镀合金镀层, 其改进之处在于, 所述 合金镀层制备时采用的合金锭由按重量百分比计的下列组分制备而成 : 0010 Al0.01-2%、 Mg0.01-2%、 Re0.05-3%, Cu0.002-1%, 余量为 Zn。 0011 本发明所提供的第一优选的钢构件高耐腐性的热浸镀合金镀层, 所述合金镀层制 备时采用的合金锭由按重量百分比计的下列组分制备而成 : 0012 Al0.01 1.5%、 Mg0.01 1.5%、 Re0.05 1.5%, Cu0.002 0.9%, 余量为 Zn。 0013 本发明提供的第二优选的钢构件高耐腐性的热浸镀合金镀层, 所述合金镀层制备 时采用的合金锭由按。
11、重量百分比计的下列组分制备而成 : 0014 Al0.02 0.9、 Mg0.02 1.4%、 Re0.3 1.4%, Cu0.003 0.8%, 余量为 Zn。 0015 本发明提供的第三优选的钢构件高耐腐性的热浸镀合金镀层, 所述稀土为 La 和 Ce 混合稀土。 0016 本发明所提供的一种钢构件高耐腐性的热浸镀合金镀层的制备工艺, 包含镀件进 行热浸镀前的酸洗、 水洗、 助镀与烘干处理 ; 其特征在于采用浓度为 1020% 盐酸进行镀件 热浸镀前的酸性, 酸洗时间 5-30 分钟, 酸性后经水洗再进行助镀, 助镀温度 30-100, 助镀 时间为 40-60 秒 ; 0017 镀件助镀。
12、处理后, 在 120-150温度下烘干 20-40s, 待试样表面泛白后立即将镀 件放入合金镀液中, 控制合金镀液温度为 440-460条件下, 浸镀 50-200s 后, 立即将试样 提出合金液进行空冷, 即得产品。 0018 合金镀层制备所使用的合金锭各组成元素的作用如下 : 0019 锌 (Zn) : 合金镀层的主要合金成分, 对钢铁基体起到电化学保护作用, 在腐蚀的过 程中作为腐蚀阳极, 通过牺牲自身以保护输电线路杆塔基体金属 ; 0020 铝 (Al) : 微合金化元素, 铝元素在该含量范围内可与锌形成金属间化合物, 形成粘 附镀层的媒介质, 使镀层的附着力增强, 且在合金镀层晶体生。
13、长过程中, 可在镀层表面形成 氧化铝薄膜保护合金镀层, 提高整体镀层的耐腐蚀寿命 ; 0021 镁 (Mg) : 微合金元素, 均匀分布在镀层中, 细化组织和增强镀层与集体的附着力, 提高镀层的耐腐蚀性。 0022 稀土 (La 和 Ce 混合稀土) : 微合金元素, 由于稀土具有突出的化学活性和很强的亲 和力, 使锌铝熔液粘度大为降低, 提高锌液流动性, 降低锌液润湿角和表面张力, 提高镀层 均匀性。且镀液中的杂质得到净化, 从而改善了对钢基体的浸润性。使合金镀层形成光亮 完整的镀层, 表面耐腐蚀性、 成形性大大提高和改善。 0023 铜 (Cu) : 微合金元素, 显著改善镀层的耐大气腐蚀。
14、性能。 0024 本发明是在前期发明名称为 “一种输电线路钢构件热浸镀锌合金镀层及其制备工 艺” 的基础上所做的改进, 本发明新加入了铜元素后, 耐腐蚀性能进一步提高。以盐雾试验 失重作为合金镀层耐腐蚀考核标准, 在 Al0.02%、 Mg0.01%、 Re0.2%, 余量为 Zn 的前期配方 下, 耐蚀性能为纯锌镀层的 2.1 倍, 而在 Al、 Mg、 Re 含量不变, 加入 Cu0.003%, 余量为 Zn 的 本发明中, 耐蚀性能为纯锌镀层的 3.0 倍。本发明所提供的一种钢构件高耐腐性的热浸镀 合金镀层, 具有适用于输电线路角钢塔和钢管塔等钢构件的高耐腐性、 低锌耗和经济性较 好等特。
15、点, 并且可以有效提高输电线路钢构件的防腐寿命, 降低输电线路的运行维护成本。 0025 本发明以盐雾试验第一锈点时间作为合金镀层耐蚀性考核标准。 前期发明名称为 说 明 书 CN 103173707 A 4 3/4 页 5 “一种输电线路钢构件热浸镀锌合金镀层及其制备工艺” 的合金镀层耐腐蚀性较热镀纯锌 镀层提高 1 倍。而铜元素的加入以及其它合金元素配比调整后, 在镀层厚度相同的条件下, 本发明的合金镀层的耐腐蚀性较工业热镀纯锌镀层提高 2 倍。与现有技术相比, 本发明提 供的一种钢构件高耐腐性热浸镀合金镀层及其制备工艺具有以下优点 : 0026 1、 合金镀层具有热浸镀工艺简单, 镀层厚。
16、度均匀, 合金含量低、 表面质量好, 耐盐 雾腐蚀性能高的特点 ; 0027 2、 盐雾试验第一锈点时间作为合金镀层耐蚀性考核标准, 在镀层厚度相同的条件 下, 合金镀层的耐腐蚀性较工业热浸镀纯锌镀层提高 2 倍。 0028 3、 制备成本低, 可以进行大规模生产。 【具体实施方式】 0029 以下实施方式均采用现有的热浸镀设备, 按照前面所述的步骤进行, 下面对本发 明提供的一种钢构件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层及其制备工艺做进一步更详细的说明。 0030 实施例 1 0031 本实施例的钢构件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层, 合金镀层制备时采用的合金锭由 按重量百分比计的下列组分组成 : 0032 。
17、Al0.01%、 Mg0.01%、 Re0.05%, Cu0.002%, 余量为 Zn。 0033 稀土为 La 和 Ce 混合稀土, 两者混合比例为 1 : 2 0034 合金镀层的制备工艺, 包括镀件进行热浸镀前的酸洗、 水洗、 助镀与烘干处理, 其 特征在于采用浓度为 10% 的盐酸酸洗, 酸洗 5 分钟, 酸洗后经水洗在进行助镀, 助镀温度为 50热浸镀, 助镀时间为 40s ; 0035 镀件助镀处理后, 在 120温度下烘干 20s, 待试样表面泛白后立即将镀件放入合 金镀液中, 控制合金镀液温度为 440条件下, 浸镀 90s 后, 立即将试样提出合金液进行空 冷, 即得产品。 。
18、0036 采用本实施例的合金锭配方的合金浸镀液, 镀件为 L636 角钢, 镀层厚度为 100um, 盐雾腐蚀实验, 以第一锈点作为考核标准, 耐腐蚀性较热浸镀纯锌镀层提高约 2 倍。 0037 实施例 2 0038 本实施例的钢构件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层, 合金镀层制备时采用的合金锭由 按重量百分比计的下列组分组成 : 0039 Al0.015%、 Mg0.01%、 Re0.1%, Cu0.003%, 余量为 Zn。 0040 稀土为 La 和 Ce 混合稀土, 两者混合比例为 2:1 0041 合金镀层的制备工艺, 包括镀件进行热浸镀前的酸洗、 水洗、 助镀与烘干处理, 其 特征在于采用。
19、浓度为15%的盐酸酸洗, 酸洗10分钟, 酸洗后经水洗在进行助镀, 助镀温度为 70热浸镀, 助镀时间为 50s ; 0042 镀件助镀处理后, 在 120温度下烘干 40s, 待试样表面泛白后立即将镀件放入合 金镀液中, 控制合金镀液温度为 450条件下, 浸镀 120s 后, 立即将试样提出合金液进行空 冷, 即得产品。 0043 采用本实施例的合金锭配方的合金浸镀液, 镀件为 L636 角钢, 镀层厚度为 120um, 盐雾腐蚀实验, 以第一锈点作为考核标准, 耐腐蚀性较热浸镀纯锌镀层提高约 2 倍。 说 明 书 CN 103173707 A 5 4/4 页 6 0044 实施例 3 0。
20、045 本实施例的钢构件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层, 合金镀层制备时采用的合金锭由 按重量百分比计的下列组分组成 : 0046 Al0.02%、 Mg0.01%、 Re0.2%, Cu0.005%, 余量为 Zn。 0047 稀土为 La 和 Ce 混合稀土, 两者混合比例为 6 : 1。 0048 合金镀层的制备工艺, 包括镀件进行热浸镀前的酸洗、 水洗、 助镀与烘干处理, 其 特征在于采用浓度为20%的盐酸酸洗, 酸洗10分钟, 酸洗后经水洗在进行助镀, 助镀温度为 70热浸镀, 助镀时间为 60s ; 0049 镀件助镀处理后, 在 120温度下烘干 40s, 待试样表面泛白后立即将镀件放入合 金镀液中, 控制合金镀液温度为 460条件下, 浸镀 150s 后, 立即将试样提出合金液进行空 冷, 即得产品。 0050 采用本实施例的合金锭配方的合金浸镀液, 镀件为 L10010 角钢, 镀层厚度为 120um, 盐雾腐蚀实验, 以第一锈点作为考核标准, 耐腐蚀性较热浸镀纯锌镀层提高约 2 倍。 说 明 书 CN 103173707 A 6 。