[發(fā)明專利]一種鋼帶表面鎘-鉛合金鍍層的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010908257.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN111945197B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃菲;周慧;毛云飛;束影;金黨琴;錢琛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): C25D3/60
• 分類號(hào): C25D3/60;C23C28/02;C23C14/48;C23C14/16;C21D1/74;C21D1/26
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 段姣姣

一種鋼帶表面鎘?鉛合金鍍層的制備方法：以?shī)W氏體不銹鋼冷軋鋼帶為基材，常規(guī)的堿液脫脂除油；常規(guī)水洗并烘干至表面無水分；在全氫保護(hù)氣氛下退火；鍍覆：電鍍Sn?In合金；雙離子注入Cd及Pb；物理氣相沉積In?Ag合金；自然冷卻至室溫。本發(fā)明鋼帶表面生成一層厚度為8.8~11.5μm的Sn?In/Cd?Pb/In?Ag復(fù)合鍍層，硬度34~41 HV，表面粗糙度0.018~0.028μm，孔隙率不超過2個(gè)/cm²；在30℃海水環(huán)境中連續(xù)放置3600d后，表面腐蝕面積不超過0.05%；在300℃高溫下連續(xù)放置500d后，表面氧化面積不超過0.1%；在100 KHz超聲波環(huán)境下連續(xù)放置10000h后，鍍層厚度無明顯變化及脫落和裂紋，且未發(fā)現(xiàn)重金屬暴露現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種鋼帶表面鎘-鉛合金鍍層的制備方法。

背景技術(shù)

鎘(Cd)和鉛(Pb)是兩種重要的低熔點(diǎn)重金屬，可塑性好，易于成形。特別是在海洋或高溫大氣環(huán)境中，兩者都具有優(yōu)異的耐蝕性能和抗氧化性能，鍍?cè)阡撹F產(chǎn)品表面后形成防護(hù)性鍍層，從而保護(hù)鋼基不被腐蝕。

然而，現(xiàn)實(shí)中鎘鍍層和鉛鍍層的應(yīng)用卻受到極大限制，主要是因?yàn)椋?/p>

第一，鎘與鉛都是有毒重金屬元素，鍍覆過程中，無論是它們的蒸氣、熔融液態(tài)金屬還是可溶性鹽，污染嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境和人體傷害極大。

第二，在鋼件表面直接鍍鎘或鍍鉛的過程中，在一定的溫度和應(yīng)力同時(shí)作用下，會(huì)發(fā)生“鎘脆”或“鉛脆”現(xiàn)象，且電鍍過程中還可能產(chǎn)生“氫脆”問題，容易導(dǎo)致鋼件出現(xiàn)斷裂，引發(fā)安全事故。

因此，目前工業(yè)上傳統(tǒng)的電鍍鎘、電鍍鉛和熱浸鍍鉛工藝，其既不符合國(guó)家節(jié)能及環(huán)保政策的要求，鍍層性能也難以滿足行業(yè)日益嚴(yán)苛的使用標(biāo)準(zhǔn)，屬于落后工藝，已逐漸被淘汰或禁止。

盡管如此，因鎘鍍層和鉛鍍層優(yōu)異的耐蝕性能和抗氧化性能，在海洋、航空等特殊環(huán)境下仍有一定的用武之地。如果能形成鎘-鉛合金鍍層，則可以整合兩者的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，進(jìn)一步提高鍍層的使用性能。其關(guān)鍵問題在于兩個(gè)方面：一是如何有效地形成鎘-鉛合金鍍層，避免出現(xiàn)“鎘脆”、“鉛脆”和“氫脆”現(xiàn)象。二是在鍍覆過程中，如何顯著降低鎘和鉛的毒性，以保護(hù)環(huán)境。

經(jīng)檢索：

中國(guó)專利公開號(hào)為CN108166031A的文獻(xiàn)，其公開了《一種鋅合金無氰鍍鎘環(huán)保型鍍層結(jié)構(gòu)的制備方法》，包括鋅合金基體和在鋅合金基體表面上從內(nèi)到外依次制備的鋅鎳合金預(yù)鍍層、無氰鍍鎘層、及稀土改性鉻酸鹽低鉻鈍化層。所述鋅鎳合金預(yù)鍍層采用堿性鋅鎳合金電鍍工藝、或采用酸性鋅鎳合金電鍍工藝制備。該文獻(xiàn)提供的鍍層結(jié)構(gòu)，按照GB/T10125-1997《人造氣氛腐蝕試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)》進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)2880h，鍍件表面無白色腐蝕物生成。這種鍍層結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的耐蝕性和良好的結(jié)合力，克服了傳統(tǒng)制備工藝高污染的技術(shù)缺陷，具有較好的市場(chǎng)前景。盡管如此，該文獻(xiàn)卻存在兩個(gè)明顯不足：一是雖然采用新型氯化鉀無氰鍍鎘工藝，但本質(zhì)上仍是傳統(tǒng)的電鍍鎘方式，能耗高。電鍍過程使用了可溶性的劇毒物質(zhì)氯化鎘，污染性大；所得鍍層厚度不易精確控制，易產(chǎn)生“鎘脆”或“氫脆”現(xiàn)象。二是鈍化過程中所采用的鈍化劑含有高污染性的有毒物質(zhì)三氧化鉻、硝酸鉻和硝酸，環(huán)保性很差。