專利名稱：一種鋼構(gòu)件高耐腐蝕性熱浸鍍鋅合金鍍層及其制備工藝的制作方法
一種鋼構(gòu)件高耐腐蝕性熱浸鍍鋅合金鍍層及其制備工藝技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料熱浸鍍工藝，具體地講，涉及一種鋼構(gòu)件高耐腐蝕性熱浸鍍鋅合金鍍層及其制備工藝。背景技術(shù)：
鋼構(gòu)件作為一種輸電線路桿塔的通用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件，其工作性能的可靠性直接關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。鋼鐵的腐蝕破壞所帶來的損失是巨大的，有資料表明，中國(guó)每年鋼鐵腐蝕損失約5000億人民幣，占國(guó)民生產(chǎn)總值的6%，由此可見，鋼鐵的腐蝕造成了材料及能源的極大浪費(fèi)。熱浸鍍能夠有效地提高鋼鐵的耐腐蝕性能，從而可使鋼鐵因被腐蝕帶來的損失降低20 30%。
目前，通過在鋅液中添加合金元素，在熱浸鍍過程中在鋼構(gòu)件的表面鍍覆一層合金鍍層的方法被廣泛使用，該合金鍍層的耐腐蝕性能優(yōu)于純鋅鍍層，進(jìn)而能夠提高熱浸鍍合金鍍層鋼構(gòu)件的耐腐蝕壽命，使其滿足鋼構(gòu)件全壽命周期建設(shè)的要求。近年來已經(jīng)開發(fā)的合金鍍層主要有鋅鋁合金鍍層、鋅鎂合金鍍層、鋅鈦合金鍍層等，但是由于鍍層成本高，技術(shù)不成熟等原因，都尚未在輸電線路鋼構(gòu)件中使用，因此有必要針對(duì)該應(yīng)用背景，在現(xiàn)有的合金鍍層研究成果上進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，提高合金鍍層耐腐蝕性的同時(shí)，通過降低合金含量降低合金鍍層的成本。
隨著世界范圍內(nèi)工業(yè)的迅速發(fā)展，全球氣候環(huán)境不斷惡化，大量工業(yè)廢氣的排放使大氣中的硫化物、氮氧化合物等強(qiáng)腐蝕氣體含量大大增加，在酸性氣體環(huán)境下輸電線路桿塔腐蝕迅速，而形成的酸雨更是加快了腐蝕速度，尤其沿海地區(qū)的海洋環(huán)境下，輸電線路鋼構(gòu)件每?jī)赡暌M(jìn)行一次防腐處理，不僅成本高，而且還需停電處理，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。因此，研發(fā)適用于輸電線路桿塔長(zhǎng)效防腐、技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性較好的喝酒鍍層，對(duì)提高輸電線路桿塔的防腐壽命，降低輸電線路桿塔的防腐及運(yùn)行成本具有十分重要的意義。
專利號(hào)為200710179677.6，發(fā)明名稱為一種輸電線路桿塔長(zhǎng)效防腐合金鍍層及其制備工藝中公開了一種輸電線路桿塔長(zhǎng)效防腐合金鍍層及其制備工藝，其合金鍍層由32 55%的鋅，43 65%的鋁，0.5 8%的鎂，0.5 3%的稀土鎳，0.01 0.2%的鈦組成。其制備工藝為將鍍件放到防腐合金鍍層的合金配方的鍍液中，430°C 450°C下浸鍍3 10分鐘。但該專利合金鍍層配方中的Al含量過高，對(duì)目前普遍使用的輸電線路鋼構(gòu)件熱鍍鋅生產(chǎn)設(shè)備(08F鋼制鋅鍋內(nèi)壁)腐蝕嚴(yán)重，鋅鍋需頻繁更換。
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種輸電線路鋼構(gòu)件用的高耐腐蝕性合金鍍層。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種輸電線路鋼構(gòu)件高耐腐蝕性的熱浸鍍合金鍍層的制備工藝。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明所提供的一種鋼構(gòu)件高耐腐性的熱浸鍍合金鍍層，其改進(jìn)之處在于，所述合金鍍層制備時(shí)采用的合金錠由按重量百分比計(jì)的下列組分制備而成:
A10.01-2%、Mg0.01-2%, Re0.05-3%, Cu0.002_1%，余量為 Zn。
本發(fā)明所提供的第一優(yōu)選的鋼構(gòu)件高耐腐性的熱浸鍍合金鍍層，所述合金鍍層制備時(shí)采用的合金錠由按重量百分比計(jì)的下列組分制備而成:
A10.01 1.5%, Mg0.01 1.5%、Re0.05 1.5%, Cu0.002 0.9%，余量為 Zn。
本發(fā)明提供的第二優(yōu)選的鋼構(gòu)件高耐腐性的熱浸鍍合金鍍層，所述合金鍍層制備時(shí)采用的合金錠由按重量百分比計(jì)的下列組分制備而成:
A10.02 0.9、Mg0.02 1.4%、Re0.3 1.4%, Cu0.003 0.8%，余量為 Zn。
本發(fā)明提供的第三優(yōu)選的鋼構(gòu)件高耐腐性的熱浸鍍合金鍍層，所述稀土為L(zhǎng)a和Ce混合稀土。
本發(fā)明所提供的一種鋼構(gòu)件高耐腐性的熱浸鍍合金鍍層的制備工藝，包含鍍件進(jìn)行熱浸鍍前的酸洗、水洗、助鍍與烘干處理；其特征在于采用濃度為1(Γ20%鹽酸進(jìn)行鍍件熱浸鍍前的酸性，酸洗時(shí)間5-30分鐘，酸性后經(jīng)水洗再進(jìn)行助鍍，助鍍溫度30-100°C，助鍍時(shí)間為40-60秒；
鍍件助鍍處理后，在120_150°C溫度下烘干20-40S，待試樣表面泛白后立即將鍍件放入合金鍍液中，控制合金鍍液溫度為440-460°C條件下，浸鍍50-200S后，立即將試樣提出合金液進(jìn)行空冷，即得產(chǎn)品。
合金鍍層制備所使用的合金錠各組成元素的作用如下:
鋅(Zn):合金鍍層的主要合金成分，對(duì)鋼鐵基體起到電化學(xué)保護(hù)作用，在腐蝕的過程中作為腐蝕陽(yáng)極，通過犧牲自身以保護(hù)輸電線路桿塔基體金屬；
鋁(Al):微合金化元素，鋁元素在該含量范圍內(nèi)可與鋅形成金屬間化合物，形成粘附鍍層的媒介質(zhì)，使鍍層的附著力增強(qiáng)，且在合金鍍層晶體生長(zhǎng)過程中，可在鍍層表面形成氧化鋁薄膜保護(hù)合金鍍層，提高整體鍍層的耐腐蝕壽命；
鎂(Mg):微合金元素，均勻分布在鍍層中，細(xì)化組織和增強(qiáng)鍍層與集體的附著力，提高鍍層的耐腐蝕性。
稀土( La和Ce混合稀土):微合金元素，由于稀土具有突出的化學(xué)活性和很強(qiáng)的親和力，使鋅鋁熔液粘度大為降低，提高鋅液流動(dòng)性，降低鋅液潤(rùn)濕角和表面張力，提高鍍層均勻性。且鍍液中的雜質(zhì)得到凈化，從而改善了對(duì)鋼基體的浸潤(rùn)性。使合金鍍層形成光亮完整的鍍層，表面耐腐蝕性、成形性大大提高和改善。
銅(Cu):微合金元素，顯著改善鍍層的耐大氣腐蝕性能。
本發(fā)明是在前期發(fā)明名稱為“一種輸電線路鋼構(gòu)件熱浸鍍鋅合金鍍層及其制備工藝”的基礎(chǔ)上所做的改進(jìn)，本發(fā)明新加入了銅元素后，耐腐蝕性能進(jìn)一步提高。以鹽霧試驗(yàn)失重作為合金鍍層耐腐蝕考核標(biāo)準(zhǔn)，在A10.02%、Mg0.01%、Re0.2%，余量為Zn的前期配方下，耐蝕性能為純鋅鍍層的2.1倍，而在Al、Mg、Re含量不變，加入Cu0.003%，余量為Zn的本發(fā)明中，耐蝕性能為純鋅鍍層的3.0倍。本發(fā)明所提供的一種鋼構(gòu)件高耐腐性的熱浸鍍合金鍍層，具有適用于輸電線路角鋼塔和鋼管塔等鋼構(gòu)件的高耐腐性、低鋅耗和經(jīng)濟(jì)性較好等特點(diǎn)，并且可以有效提高輸電線路鋼構(gòu)件的防腐壽命，降低輸電線路的運(yùn)行維護(hù)成本。
本發(fā)明以鹽霧試驗(yàn)第一銹點(diǎn)時(shí)間作為合金鍍層耐蝕性考核標(biāo)準(zhǔn)。前期發(fā)明名稱為“一種輸電線路鋼構(gòu)件熱浸鍍鋅合金鍍層及其制備工藝”的合金鍍層耐腐蝕性較熱鍍純鋅鍍層提高I倍。而銅元素的加入以及其它合金元素配比調(diào)整后，在鍍層厚度相同的條件下，本發(fā)明的合金鍍層的耐腐蝕性較工業(yè)熱鍍純鋅鍍層提高2倍。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種鋼構(gòu)件高耐腐性熱浸鍍合金鍍層及其制備工藝具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、合金鍍層具有熱浸鍍工藝簡(jiǎn)單，鍍層厚度均勻，合金含量低、表面質(zhì)量好，耐鹽霧腐蝕性能高的特點(diǎn)；
2、鹽霧試驗(yàn)第一銹點(diǎn)時(shí)間作為合金鍍層耐蝕性考核標(biāo)準(zhǔn)，在鍍層厚度相同的條件下，合金鍍層的耐腐蝕性較工業(yè)熱浸鍍純鋅鍍層提高2倍。
3、制備成本低，可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。具體實(shí)施方式

以下實(shí)施方式均采用現(xiàn)有的熱浸鍍?cè)O(shè)備，按照前面所述的步驟進(jìn)行，下面對(duì)本發(fā)明提供的一種鋼構(gòu)件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層及其制備工藝做進(jìn)一步更詳細(xì)的說明。
實(shí)施例1
本實(shí)施例的鋼構(gòu)件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層，合金鍍層制備時(shí)采用的合金錠由按重量百分比計(jì)的下列組分組成:
A10.01%、Mg0.01%、Re0.05%, Cu0.002%,余量為 Zn。
稀土為L(zhǎng)a和Ce混合稀土，兩者混合比例為1:2
合金鍍層的制備工藝，包括鍍件進(jìn)行熱浸鍍前的酸洗、水洗、助鍍與烘干處理，其特征在于采用濃度為10%的鹽酸酸洗，酸洗5分鐘，酸洗后經(jīng)水洗在進(jìn)行助鍍，助鍍溫度為50°C熱浸鍍，助鍍時(shí)間為40s ；
鍍件助鍍處理后，在120°C溫度下烘干20s，待試樣表面泛白后立即將鍍件放入合金鍍液中，控制合金鍍液溫度為440°C條件下，浸鍍90s后，立即將試樣提出合金液進(jìn)行空冷，即得產(chǎn)品。
采用本實(shí)施例的合金錠配方的合金浸鍍液，鍍件為L(zhǎng)63X6角鋼，鍍層厚度為lOOum，鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn)，以第一銹點(diǎn)作為考核標(biāo)準(zhǔn)，耐腐蝕性較熱浸鍍純鋅鍍層提高約2倍。
實(shí)施例2
本實(shí)施例的鋼構(gòu)件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層，合金鍍層制備時(shí)采用的合金錠由按重量百分比計(jì)的下列組分組成:
A10.015%、M g0.01%、Re0.1%，Cu0.003%,余量為 Zn。
稀土為L(zhǎng)a和Ce混合稀土，兩者混合比例為2:1
合金鍍層的制備工藝，包括鍍件進(jìn)行熱浸鍍前的酸洗、水洗、助鍍與烘干處理，其特征在于采用濃度為15%的鹽酸酸洗，酸洗10分鐘，酸洗后經(jīng)水洗在進(jìn)行助鍍，助鍍溫度為70°C熱浸鍍，助鍍時(shí)間為50s ；
鍍件助鍍處理后，在120°C溫度下烘干40s，待試樣表面泛白后立即將鍍件放入合金鍍液中，控制合金鍍液溫度為450°C條件下，浸鍍120s后，立即將試樣提出合金液進(jìn)行空冷，即得產(chǎn)品。
采用本實(shí)施例的合金錠配方的合金浸鍍液，鍍件為L(zhǎng)63X6角鋼，鍍層厚度為120um，鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn)，以第一銹點(diǎn)作為考核標(biāo)準(zhǔn)，耐腐蝕性較熱浸鍍純鋅鍍層提高約2倍。
實(shí)施例3
本實(shí)施例的鋼構(gòu)件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層，合金鍍層制備時(shí)采用的合金錠由按重量百分比計(jì)的下列組分組成:
A10.02%、Mg0.01%、Re0.2%, Cu0.005%,余量為 Zn。
稀土為L(zhǎng)a和Ce混合稀土，兩者混合比例為6:1。
合金鍍層的制備工藝，包括鍍件進(jìn)行熱浸鍍前的酸洗、水洗、助鍍與烘干處理，其特征在于采用濃度為20%的鹽酸酸洗，酸洗10分鐘，酸洗后經(jīng)水洗在進(jìn)行助鍍，助鍍溫度為70°C熱浸鍍，助鍍時(shí)間為60s ；
鍍件助鍍處理后，在120°C溫度下烘干40s，待試樣表面泛白后立即將鍍件放入合金鍍液中，控制合金鍍液溫度為460°C條件下，浸鍍150s后，立即將試樣提出合金液進(jìn)行空冷，即得產(chǎn)品。
采用本實(shí)施例的合金錠配方的合金浸鍍液，鍍件為L(zhǎng)100X 10角鋼，鍍層厚度為120um，鹽霧腐蝕 實(shí)驗(yàn)，以第一銹點(diǎn)作為考核標(biāo)準(zhǔn)，耐腐蝕性較熱浸鍍純鋅鍍層提高約2倍。
權(quán)利要求
1.一種鋼構(gòu)件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層的制備工藝，包括鍍件的酸洗、水洗、助鍍和烘干處理，其特征在于采用濃度為10 20%鹽酸洗滌鍍件5 30分鐘后經(jīng)水洗后置于30 100°C助鍍液中，助鍍40 60s，在120 150°C下烘干20 40s，待鍍件表面泛白后立即將鍍件放入合金鍍液中，控制合金鍍液溫度為440 460°C條件下，浸鍍50 200s后，立即將試樣提出合金鍍液進(jìn)行空冷，即得； 所述合金鍍液由按重量百分比計(jì)的下列組分制備而成:A10.01 2%、Mg0.01 2%、Re0.05 3%, Cu0.002 1%，余量為 Zn。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼構(gòu)件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層的制備工藝，特征在于所述合金鍍液由按重量百分比計(jì)的下列組分制備而成:A10.01 1.5%, Mg0.01 1.5%、Re0.05 1.5%, Cu0.002 0.9%，余量為 Zn。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼構(gòu)件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層的制備工藝，其特征在于所述合金鍍液由按重量百分比計(jì)的下列組分制備而成:A10.02 0.9、Mg0.02 1.4%、Re0.3 1.4%, Cu0.003 0.8%,余量為 Zn。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種鋼構(gòu)件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層的制備工藝，其特征在于所述Re為L(zhǎng)a和Ce混合稀土。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼構(gòu)件高耐腐蝕性熱浸鍍合金鍍層的制備工藝，其特征在于所述助鍍液的配方為:300 350g ZnCl2,10 15gNaCl，20 25gNaF，溶劑I升。
全文摘要
本發(fā)明所提供的一種鋼構(gòu)件高耐腐蝕熱浸鍍合金鍍層，其改進(jìn)之處在于合金鍍層制備時(shí)采用的合金錠由按重量百分比計(jì)的下列成分組成Al0.01-2%、Mg0.01-2%、Re0.05-3%，Cu0.002-1%，余量為Zn；該合金鍍層具有適用于輸電線路鋼構(gòu)件的高耐腐蝕性、低鋅耗和經(jīng)濟(jì)性較好等特點(diǎn)，且該合金鍍層可以有效提高輸電線路鋼構(gòu)件的防腐壽命，可以保證在不提高鍍層厚度的同時(shí)，使防腐壽命較工業(yè)熱浸鍍純鋅提高2倍以上。
文檔編號(hào)C23C2/06GK103173707SQ20131005401
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月20日
發(fā)明者孫亮, 馬光, 韓鈺, 陳新, 胡俊鵬 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司