一種在低碳鋼表面制備銅鋅合金層的方法
【專利摘要】本發明屬于鋼鐵表面合金化【技術領域】，特別是一種在低碳鋼表面制備銅鋅合金層的方法。本發明是通過球磨得到的納米級鋅粉涂覆到化學鍍銅后低碳鋼表面，利用氫氣氛下高溫環境在低碳鋼表面實現銅鋅合金化，從而達到通過復合簡單工藝提高低碳鋼表面耐腐蝕性能的目的。經過測試，處理后的試樣耐蝕方面均有大幅度提高。
【專利說明】一種在低碳鋼表面制備銅鋅合金層的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鋼鐵表面合金化【技術領域】，特別是一種在低碳鋼表面制備銅鋅合金層的方法。
【背景技術】
[0002]鋼鐵材料是我們所有運用材料中的基礎性材料，是支柱性材料。鐵及其合金就生產規模和利用數量來說，都在金屬中占據著主導地位。此外，鋼鐵材料具有資源豐富、生產簡單、加工容易、成本低廉、性能多樣等特點，所以鋼鐵材料是應用量大、應用面廣的材料。在可以預見的將來，還沒有哪一種材料可以替代鋼鐵材料的作用。然而鋼鐵工程材料都有一定的使用壽命。這是由于它們在使用或者存放過程中受到了不同形式的損壞。其中腐蝕是最常見的一個因素。金屬腐蝕是一個自發的破壞過程，給人們帶來的損失和破壞是很驚人的。根據美國腐蝕工程學會(NACE International)報道，于1999年至2001年調查期間美國每年腐蝕損失已達到2760億美元，約占美國國民生產總值⑶P的3.1%調查結果還表明:如果采取了有效的防腐蝕措施，其中至少20%的損失可以避免。在我國，根據中國工程院咨詢項目“中國工業與自然環境腐蝕問題調查與對策”得出的調查結果:如果采用Hoar方法計算，每年僅化學工業、能源、交通、建筑、機械等行業的直接腐蝕損失就高達2288.43億元。為此研究鋼鐵材料的耐腐蝕性能的提高是一項利國利民的重要研究，對各國經濟社會的發展進步有著重要的作用。
[0003]在鋼鐵材料表面制得一層銅鋅合金層，能夠很好地改善鋼鐵材料的耐腐蝕性、硬度等性能。銅鋅合金具有金黃色的、像金子的顏色。黃銅有較強的耐蝕、耐磨性能，無論在大氣、淡水或蒸汽中都能保持很好的耐蝕性。因此，在鋼鐵材料表面制備一層銅鋅合金具有深遠的意義。
[0004]目前，金屬表面合金化，按實現手段可分類如下:1改變金屬表面的合金成分。2金屬表面覆蓋技術。3改善金屬表面的金相組織，使表層組織強化。目前國內外這方面的研究較少。例如，中國專利200980117220.X提供一種銅鋅合金電鍍浴和使用其的鍍法，該銅鋅合金電鍍浴不使用氰化物，能夠在寬電流密度范圍內形成具有目標組成的均勻的有光澤的鍍層。

【發明內容】

[0005]針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種在低碳鋼表面制備銅鋅合金層的方法。
[0006]為達到上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種在低碳鋼表面制備銅鋅合金層的方法，具有以下工藝過程和步驟:
a.首先將普通冷軋低碳鋼的表面打磨光滑，然后在200-300°C保溫5-10小時進行時效處理，以穩定鋼板的組織和尺寸；
b.將打磨好的低碳鋼片在酸性硫酸鍍銅液中化學鍍銅l_20min，然后用去離子水洗凈、干燥后待用；
C.將球磨好的納米尺寸為50-100nm的鋅粉噴覆于化學鍍銅后的低碳鋼表面，覆蓋厚度為 0.1-1um ；
d.將上述處理好的低碳鋼片置于氫氣氣氛爐內，升溫速率控制在10-20°C /min，升溫至400-600°C，保溫時間2-6h，然后隨爐冷卻。
[0007]所述步驟b中的酸性鍍銅液成分為:CuS04:300g/L, H2SO4:25mL/L, Ph=2.0。
[0008]所述步驟c中的球磨工藝參數為:按Ium鋅粉:無水乙醇=15g:80mL,混合后球磨，轉速為360r/min，時間48h。
[0009]與現有技術相比，本發明具有如下突出的實質性特點和顯著的優點:
本發明方法操作方便，設備簡單，并且整個實驗過程無污染；在低碳鋼表面形成的合金層與基體的結合力良好。通過本發明方法形成的合金層有良好的耐蝕性，顯著地改善了基材使用過程的耐腐蝕性能。
【具體實施方式】
[0010]現將本發明的具體實施例敘述如下:
實施例1 1.首先將普通冷軋低碳鋼的表面打磨光滑，然后在300°c保溫8小時進行時效處理，以穩定鋼板的組織和尺寸；
2.將打磨好的低碳鋼片在酸性硫酸鍍銅液中化學鍍銅lmin，然后用去離子水洗凈、干燥后待用。
[0011]3.將球磨好的納米鋅粉噴覆于化學鍍銅后的低碳鋼表面，覆蓋厚度為0.lum。
[0012]4.將上述處理好的低碳鋼片置于氫氣氣氛爐內，在此氣氛下升溫速率控制在IO0C /min，升溫至400°C，保溫時間2h，然后隨爐冷卻。
[0013]然后將處理后的鋼板通過塔菲爾試驗測其腐蝕性能。
[0014]實施例2
1.首先將普通冷軋低碳鋼的表面打磨光滑，然后在300°C保溫8小時進行時效處理，以穩定鋼板的組織和尺寸；
2.將打磨好的低碳鋼片在酸性硫酸鍍銅液中化學鍍銅5min，然后用去離子水洗凈、干燥后待用。
[0015]3.將球磨好的納米鋅粉噴覆于化學鍍銅后的低碳鋼表面，覆蓋厚度為0.5um。
[0016]4.將上述處理好的低碳鋼片置于氫氣氣氛爐內，在此氣氛下升溫速率控制在IO0C /min，升溫至400°C，保溫時間4h，然后隨爐冷卻。
[0017]然后將處理后的鋼板通過塔菲爾試驗測其腐蝕性能。
[0018]實施例3
1.首先將普通冷軋低碳鋼的表面打磨光滑，然后在300°C保溫8小時進行時效處理，以穩定鋼板的組織和尺寸；
2.將打磨好的低碳鋼片在酸性硫酸鍍銅液中化學鍍銅lOmin，然后用去離子水洗凈、干燥后待用。
[0019]3.將球磨好的納米鋅粉噴覆于化學鍍銅后的低碳鋼表面，覆蓋厚度為0.6um。[0020]4.將上述處理好的低碳鋼片置于氫氣氣氛爐內，在此氣氛下升溫速率控制在IO0C /min，升溫至500°C，保溫時間6h，然后隨爐冷卻。
[0021]然后將處理后的鋼板通過塔菲爾試驗測其腐蝕性能。
[0022]實施例4
1.首先將普通冷軋低碳鋼的表面打磨光滑，然后在300°C保溫8小時進行時效處理，以穩定鋼板的組織和尺寸 ；
2.將打磨好的低碳鋼片在酸性硫酸鍍銅液中化學鍍銅15min，然后用去離子水洗凈、干燥后待用。
[0023]3.將球磨好的納米鋅粉噴覆于化學鍍銅后的低碳鋼表面，覆蓋厚度為0.Sum。
[0024]4.將上述處理好的低碳鋼片置于氫氣氣氛爐內，在此氣氛下升溫速率控制在IO0C /min，升溫至500°C，保溫時間2h，然后隨爐冷卻。
[0025]然后將處理后的鋼板通過塔菲爾試驗測其腐蝕性能。
[0026]實施例5
1.首先將普通冷軋低碳鋼的表面打磨光滑，然后在300°C保溫8小時進行時效處理，以穩定鋼板的組織和尺寸；
2.將打磨好的低碳鋼片在酸性硫酸鍍銅液中化學鍍銅20min，然后用去離子水洗凈、干燥后待用。
[0027]3.將球磨好的納米鋅粉噴覆于化學鍍銅后的低碳鋼表面，覆蓋厚度為0.9um。
[0028]4.將上述處理好的低碳鋼片置于氫氣氣氛爐內，在此氣氛下升溫速率控制在IO0C /min，升溫至600°C，保溫時間4h，然后隨爐冷卻。
[0029]然后將處理后的鋼板通過塔菲爾試驗測其腐蝕性能。
[0030]實施例6
1.首先將普通冷軋低碳鋼的表面打磨光滑，然后在300°C保溫8小時進行時效處理，以穩定鋼板的組織和尺寸；
2.將打磨好的低碳鋼片在酸性硫酸鍍銅液中化學鍍銅20min，然后用去離子水洗凈、干燥后待用。
[0031]3.將球磨好的納米鋅粉噴覆于化學鍍銅后的低碳鋼表面，覆蓋厚度為lum。
[0032]4.將上述處理好的低碳鋼片置于氫氣氣氛爐內，在此氣氛下升溫速率控制在IO0C /min，升溫至600°C，保溫時間6h，然后隨爐冷卻。
[0033]然后將處理后的鋼板通過塔菲爾試驗測其腐蝕性能。
【權利要求】
1.一種在低碳鋼表面制備銅鋅合金層的方法，其特征在于，具有以下工藝過程和步驟: a.首先將普通冷軋低碳鋼的表面打磨光滑，然后在200-300°C保溫5-10小時進行時效處理，以穩定鋼板的組織和尺寸； b.將打磨好的低碳鋼片在酸性硫酸鍍銅液中化學鍍銅l_20min，然后用去離子水洗凈、干燥后待用； c.將球磨好的納米尺寸為50-100nm的鋅粉噴覆于化學鍍銅后的低碳鋼表面，覆蓋厚度為 0.1-1um ； d.將上述處理好的低碳鋼片置于氫氣氣氛爐內，升溫速率控制在10-20°C/min，升溫至400-600°C，保溫時間2-6h，然后隨爐冷卻。
2.根據權利要求1所述的一種在低碳鋼表面制備銅鋅合金層的方法，其特征在于，所述步驟b中的酸性鍍銅液成分為=CuSO4:300g/L, H2SO4:25mL/L, Ph=2.0。
3.根據權利要求1所述的一種在低碳鋼表面制備銅鋅合金層的方法，其特征在于，所述步驟c中的球磨工藝參數為:按Ium鋅粉:無水乙醇=15g:80mL,混合后球磨，轉速為360r/min,時間 48h。
【文檔編號】C23C26/00GK103540932SQ201310471156
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月11日 優先權日:2013年10月11日
【發明者】鐘慶東, 鐘齊軍, 郁利彬, 王毅, 勒霞文, 顧帥帥 申請人:上海大學