一种消除热浸镀Zn-Al-Mg-Zr合金镀层漏镀的助镀剂及使用方法

技术领域

本发明属于热浸镀锌铝镁合金技术领域，特别涉及一种消除热浸镀Zn-Al-Mg-Zr合金镀层漏镀的助镀剂及使用方法。

背景技术

热浸镀锌是一种有效提高钢铁材料耐腐蚀性能的表面涂层技术，其凭借低成本、工艺简单、镀层质量好等优点被广泛应用。锌涂层在大气等环境下不易腐蚀且具有电化学保护特性，与一些常见的金属如铁、铜、镍等相比具有较强的电负性，与电解液接触时，会优先牺牲自己，从而保护钢铁。此外，锌涂层长期暴露在外会形成均匀且致密的氧化膜-碱式氯化锌，可以有效地阻止腐蚀系统的继续进行。随着热浸镀锌技术的快速发展，热浸镀锌铝镁合金镀层出现，并因其优异的耐腐蚀性能而成为主流。

助镀是热浸镀过程中非常重要的一步，助镀剂的好坏往往对镀层的表面质量、截面结合力、耐腐蚀性能等综合性能起着决定性作用。在热浸镀锌铝镁合金的生产过程中，助镀剂的作用是使钢件表面黏附上一层助镀剂盐膜，防止酸洗后二次氧化，提高表面的润湿性。常见的锌铝镁合金助镀剂是由NH

此外，近年来不少热浸镀企业为提高自身行业竞争力，加大了热浸镀Zn-Al-Mg-xMe合金镀层的研发投入。在研发过程中发现，其他微量的高熔点金属元素(如Ti、Zr等)的加入，必然会加重漏镀现象。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种消除热浸镀Zn-Al-Mg-Zr合金镀层漏镀的助镀剂及使用方法。

助镀剂包括以下组分：NH

优选的，助镀剂包括以下组分：NH

上述助镀剂的使用方法，包括以下步骤：

(1)将抛光清洗后的基体浸入70-80℃的助镀剂中5-10min，取出烘干；

(2)将Zn-Al-Mg-Zr合金液加热保温，再将步骤(1)助镀后的基体放入合金液中进行热浸镀；热浸镀结束后立刻冷却。

优选的，步骤(1)中抛光清洗的具体方法为：将基体用#400、#2000砂纸打磨抛光后，先用60-70℃的氢氧化钠溶液清洗3-5min，冲洗后吹干；再用室温的盐酸溶液清洗3-5min，冲洗后吹干。

优选的，步骤(1)中烘干的具体操作为：烘干温度120℃，烘干时间5min。

优选的，步骤(2)中加热保温的具体条件为：加热至460-500℃，保温时间10min，使合金液保持稳定；热浸镀时间为30-300s。

优选的，步骤(2)中Zn-Al-Mg-Zr合金液包括以下组分：Al 1-12％，Mg0.5-5％，Zr0.03-1％，其余为Zn。

优选的，步骤(2)中的冷却方式为：在室温条件下，放入水中冷却或在空气中自然冷却。

本发明的有益效果：使用KCl部分替代NH

附图说明：

图1是实施例1热浸镀Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金的试样表面状态照片；

图2是实施例2热浸镀Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金的试样表面状态照片；

图3是实施例3热浸镀Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金的试样表面状态照片；

图4是实施例4热浸镀Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金的试样表面状态照片；

图5是对比例1热浸镀Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金的试样表面状态照片；

图6是对比例2热浸镀Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金的试样表面状态照片；

图7是实施例4热浸镀Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金的镀层截面和镀层表面显微组织图。

具体实施方式

为了更好的展现本发明的优点，以下实施例选取Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金作为热浸镀合金。

实施例1

助镀剂的成分为：NH

助镀剂的使用方法如下：

(1)以10mm×15mm×3mm的Q235为基体，用#400、#2000砂纸打磨抛光后，先用60℃的15wt％氢氧化钠溶液清洗3min，冲洗后吹干；再用室温的10wt％盐酸溶液清洗3min，冲洗后吹干。

(2)将步骤(1)处理后的基体浸入80℃的助镀剂中5min，取出烘干。

(3)将Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金用中频感应炉重熔加热至460℃，保温10min后进行热浸镀，热浸镀时间为60s。

(4)热浸镀结束后，立刻放入室温的水中冷却，得到Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金镀层。

通过上述步骤得到的Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金镀层的试样表面状态照片如图1所示，可以看出：镀层表面均匀致密无漏镀，拥有99.9％以上冶金结合界面，但是因为采用在室温的水中冷却的方式，镀层表面内应力高，组织未得到充分生长，存在一些颗粒，但整体光亮均匀。

实施例2

助镀剂的成分为：NH

助镀剂的使用方法如下：

(1)以10mm×15mm×3mm的Q235为基体，用#400、#2000砂纸打磨抛光后，先用60℃的15wt％氢氧化钠溶液清洗3min，冲洗后吹干；再用室温的10wt％盐酸溶液清洗3min，冲洗后吹干。

(2)将步骤(1)处理后的基体浸入80℃的助镀剂中5min，取出烘干。

(3)将Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金用中频感应炉重熔加热至460℃，保温10min后进行热浸镀，热浸镀时间为60s。

(4)热浸镀结束后，立刻放入室温的水中冷却，得到Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金镀层。

通过上述步骤得到的Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金镀层的试样表面状态照片如图2所示，可以看出：镀层表面均匀致密无漏镀，拥有99.9％以上冶金结合界面，但是因为KCl含量较高，NH

实施例3

助镀剂的成分为：NH

助镀剂的使用方法如下：

(1)以10mm×15mm×3mm的Q235为基体，用#400、#2000砂纸打磨抛光后，先用60℃的15wt％氢氧化钠溶液清洗3min，冲洗后吹干；再用室温的10wt％盐酸溶液清洗3min，冲洗后吹干。

(2)将步骤(1)处理后的基体浸入80℃的助镀剂中5min，取出烘干。

(3)将Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金用中频感应炉重熔加热至460℃，保温10min后进行热浸镀，热浸镀时间为60s。

(4)热浸镀结束后，立刻放入室温的水中冷却，得到Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金镀层。

通过上述步骤得到的Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金镀层的试样表面状态照片如图3所示，可以看出：镀层表面均匀致密无漏镀，拥有99.9％以上冶金结合界面，但是因为KCl含量低，表面镀层虽存在较少颗粒，但整体较暗。

实施例4

助镀剂的成分为：NH

助镀剂的使用方法如下：

(1)以10mm×15mm×3mm的Q235为基体，用#400、#2000砂纸打磨抛光后，先用60℃的15wt％氢氧化钠溶液清洗3min，冲洗后吹干；再用室温的10wt％盐酸溶液清洗3min，冲洗后吹干。

(2)将步骤(1)处理后的基体浸入80℃的助镀剂中5min，取出烘干。

(3)将Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金用中频感应炉重熔加热至460℃，保温10min后进行热浸镀，热浸镀时间为60s。

(4)热浸镀结束后，室温下在空气中自然冷却，得到Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金镀层。

通过上述步骤得到的Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金镀层的试样表面状态照片如图4所示，可以看出：镀层表面均匀致密无漏镀，拥有99.9％以上冶金结合界面。与实施例1相比，室温下空气中自然冷却速度慢，镀层组织稳定，得到的镀层表面无颗粒，更加均匀平整光亮。从图7中可以观察到镀层的表层组织分布均匀，表面未出现裂纹。

对比例1

助镀剂的成分为：NH

助镀剂的使用方法如下：

(1)以10mm×15mm×3mm的Q235为基体，用#400、#2000砂纸打磨抛光后，先用60℃的15wt％氢氧化钠溶液清洗3min，冲洗后吹干；再用室温的10wt％盐酸溶液清洗3min，冲洗后吹干。

(2)将步骤(1)处理后的基体浸入80℃的助镀剂中5min，取出烘干。

(3)将Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金用中频感应炉重熔加热至460℃，保温10min后进行热浸镀，热浸镀时间为60s。

(4)热浸镀结束后，立刻放入室温的水中冷却，得到Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金镀层。

通过上述步骤得到的Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金镀层的试样表面状态照片如图5所示，可以看出：使用市面上最常用的助镀剂制备Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金镀层时漏镀现象严重，镀层表面粗糙，光洁度差。

对比例2

助镀剂的成分为：NH

助镀剂的使用方法如下：

(1)以10mm×15mm×3mm的Q235为基体，用#400、#2000砂纸打磨抛光后，先用60℃的15wt％氢氧化钠溶液清洗3min，冲洗后吹干；再用室温的10wt％盐酸溶液清洗3min，冲洗后吹干。

(2)将步骤(1)处理后的基体浸入80℃的助镀剂中5min，取出烘干。

(3)将Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金用中频感应炉重熔加热至460℃，保温10min后进行热浸镀，热浸镀时间为60s。

(4)热浸镀结束后，立刻放入室温的水中冷却，得到Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金镀层。

通过上述步骤得到的Zn-6Al-3Mg-0.15Zr合金镀层的试样表面状态照片如图6所示，可以看出：镀层表面无漏镀，拥有99.9％以上冶金结合界面，但颗粒较多，整体明暗不均。与对比例1相比，在实验过程中降低NH