[發(fā)明專利]一種鋼帶表面鎘-錫或鎘-鈦合金鍍層的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010909081.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111876803B
• 公開(kāi)（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): C25D3/56
• 分類號(hào): C25D3/56;C25D5/36;C23C14/48;C23C14/16;C23C14/22;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?錫或鎘?鈦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(wú)水分；在全氫保護(hù)氣氛下退火；鍍覆：電鍍Zn?Sn合金；雙離子注入Cd及Sn或Cd及Ti；物理氣相沉積In?Zn合金；自然冷卻。本發(fā)明鋼帶表面生成一層厚度11.2~14.7μm的Zn?Sn/Cd?Sn/In?Zn或者Zn?Sn/Cd?Ti/In?Zn復(fù)合鍍層，硬度35~40HV，表面粗糙度0.013~0.023μm，孔隙率不超過(guò)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(guò)0.01%；在300℃高溫下連續(xù)放置500d后，表面氧化面積不超過(guò)0.04%；在100 KHz超聲波環(huán)境下連續(xù)放置10000h后，鍍層厚度無(wú)明顯變化，也無(wú)出現(xiàn)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-錫或鎘-鈦合金鍍層的制備方法。

背景技術(shù)

鎘(Cd)是一種重要的低熔點(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，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)中鎘鍍層的應(yīng)用卻受到極大限制，主要是因?yàn)椋?/p>

第一，鎘是有毒重金屬元素，鍍覆過(guò)程中，無(wú)論是它的蒸氣、熔融液態(tài)金屬還是可溶性鹽，污染性強(qiáng)，對(duì)環(huán)境和人體的傷害極大。

第二，在鋼件表面直接鍍鎘的過(guò)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”現(xiàn)象，且電鍍過(guò)程中還可能產(chǎn)生“氫脆”問(wèn)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)界主要使用鎘基合金鍍層來(lái)代替單純的鎘鍍層，究其原因，在于：

一是鎘基合金鍍層中的鎘含量要低于純鎘，可以降低鎘的用量，減少對(duì)環(huán)境的污染。

二是鎘基合金鍍層由于集中整合了各組分的優(yōu)點(diǎn)，其使用性能一般要優(yōu)于單純的鎘鍍層。

業(yè)內(nèi)現(xiàn)在使用最多的鎘基合金主要是鎘-錫合金或鎘-鈦合金，這兩類合金具有較低的氫脆性和較高的耐蝕性能，可用作代鎘層，因而大量應(yīng)用于海洋和航空環(huán)境。

當(dāng)前，這兩類鎘基合金鍍層的制備主要通過(guò)電鍍工藝實(shí)現(xiàn)，其存在三個(gè)不足：一是能耗高，鍍層厚度不易精確控制，原料浪費(fèi)大。二是需要使用劇毒的可溶性鎘鹽，甚至還要使用氰化物作為鍍液，這會(huì)對(duì)環(huán)境和人體產(chǎn)生極大毒害作用。三是電鍍過(guò)程中，“氫脆”現(xiàn)象依然無(wú)法避免，且操作過(guò)程必須精確控制，而這額外增加了作業(yè)難度，延長(zhǎng)了流程，降低了工作效率。

因此，目前工業(yè)上傳統(tǒng)的電鍍鎘-錫或鎘-鈦工藝，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)。

盡管如此，由于鎘基合金鍍層優(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。其關(guān)鍵問(wèn)題在于兩個(gè)方面：一是如何有效地形成鎘基合金鍍層，避免出現(xiàn)“鎘脆”、“氫脆”現(xiàn)象。二是在鍍覆過(guò)程中，如何顯著降低鎘的毒性以保護(hù)環(huán)境。

經(jīng)檢索：

中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)為CN107245732A的文獻(xiàn)，其公開(kāi)了《一種在304或316L不銹鋼表面電鍍高強(qiáng)度耐腐蝕鎘錫鈦合金的方法》，其主要處理步驟包括：(1)加熱消除應(yīng)力；(2)噴砂；(3)化學(xué)除油；(4)陽(yáng)極氧化處理；(5)大電流沖擊無(wú)氰電鍍鎘；(6)小電流無(wú)氰電鍍鎘-錫-鈦鍍層；(7)加熱；(8)鈍化-熱水清洗；(9)老化-自然冷卻。所得鍍層耐蝕性高于鍍鎘層6～7倍，其鍍層均勻-細(xì)致可匹敵氰化物鍍鎘，其雖通過(guò)表面預(yù)處理和預(yù)先鍍鎘后鍍鎘錫鈦合金鍍層的結(jié)合力遠(yuǎn)高于同類鍍鎘錫合金和鍍鎘層，且鎘錫鈦鍍層多孔，有利于氫的逸出，更擁有良好的上漆性、可焊性、成形性以及低氫脆性，整個(gè)制備工藝簡(jiǎn)單，無(wú)氰電鍍，安全環(huán)保，但該文獻(xiàn)還存在如下不足：