[發明專利]一種在低碳鋼表面制備銅鋅合金層的方法

有效

• 申請號: 201310471156.3
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103540932A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 鐘慶東;鐘齊軍;郁利彬;王毅;勒霞文;顧帥帥
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C23C26/00
• 分類號: C23C26/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

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

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GDP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。

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。

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

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。

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℃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1-20min，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℃/min，升溫至400-600℃，保溫時間2-6h，然后隨爐冷卻。

所述步驟b中的酸性鍍銅液成分為：CuSO₄：300g/L，H₂SO₄：25mL/L，Ph=2.0。

所述步驟c中的球磨工藝參數為：按1um鋅粉：無水乙醇=15g：80mL，混合后球磨，轉速為360r/min，時間48h。

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

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℃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1min，然后用去離子水洗凈、干燥后待用。

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0.1um。

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10℃/min，升溫至400℃，保溫時間2h，然后隨爐冷卻。

然后將處理后的鋼板通過塔菲爾試驗測其腐蝕性能。

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℃保溫8小時進行時效處理，以穩定鋼板的組織和尺寸；