[發明專利]一種鋅鋁合金粉機械化學沉積方法

在審

• 申請號: 202310329422.2
• 申請日: 2023-03-30
• 公開（公告）號: CN116288296A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 王勝民;趙凱;趙曉軍;趙慶虛
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C23C18/48
• 分類號: C23C18/48;C23C24/04
• 代理公司: 昆明隆合知識產權代理事務所(普通合伙) 53220
• 代理人: 龍燕

本發明公開了一種鋅鋁合金粉機械化學沉積方法，屬于鋼鐵制件表面防護領域。主要工藝流程包括：待鍍工件的前處理、鋅鋁合金粉的活化、基礎層的制備、熱處理、鋅鋁合金鍍層的循環增厚、強化、后處理等工藝；本發明與傳統的機械鍍工藝不同，先對合金粉進行活化處理，破壞掉鋅鋁合金粉表面的惰性氧化層，促使鋅鋁合金粉吸附、沉積到鋼鐵制件表面，制備出基礎層之后進行熱處理，增強鍍層和基材之間的結合強度，循環增厚完成之后，最終在基材表面制備出均勻、致密、的鋅鋁合金鍍層。

技術領域

本發明涉及一種鋅鋁合金粉機械化學沉積方法，屬于表面防護技術領域。

背景技術

隨著現代工業的迅速發展，人們對材料的耐腐蝕性能逐漸提高，傳統的單一鍍層已經達不到人們的要求，合金鍍層成為研究者們廣泛研究的對象；鋁在自然環境中處于鈍態，在鋁表面形成一層致密的氧化鋁薄膜，這種薄膜具有優良的耐腐蝕性能，因此鋁在很多耐腐蝕鍍層中常被用作添加金屬。其中鋅鋁合金鍍層憑借著其優異的耐腐蝕性能受到了國內外廣泛重視。目前制備鋅鋁合金鍍層的主要方法有：電弧噴涂、熱浸鍍來制備；而在電弧噴涂、熱浸鍍過程中存在會產生金屬蒸汽、一氧化碳、二氧化氮等有害氣體，并且鍍層的厚度難以精準控制、不適用于結構較為復雜的小五金產品等問題。

機械化學沉積鍍是在常溫常壓下，金屬粉利用化學沉積和物理沉積作用，再經過變形、致密化在工件表面形成的金屬顆粒堆垛層；利用機械化學沉積鋅鋁合金粉具有室溫下控制、無回火軟化、鍍層厚度易控制等優點；而且在機械化學沉積鍍的過程中不存在冶金反應。利用傳統的機械鍍鋅的工藝和活化劑機制備鋅鋁合金鍍層得不到滿意的鋅鋁合金鍍層。其原因為在鋅鋁合金粉表面存在難以破壞的惰性氧化鋁薄膜，鋅鋁合金粉難以得到活化，而且鋁、鋅的電極電位不同，鋅鋁合金粉在鍍液中的活化程度難以控制，并不能有效的吸附、沉積在工件表面。而且利用傳統的機械鍍鋅工藝制備出的鋅鋁合金鍍層與基材之間的結合強度不好，鍍層存在局部脫落現象，故機械鍍鋅鋁合金鍍層并不能照搬傳統機械鍍鋅的工藝。檢索發現，與制備機械鍍鋅鋁合金鍍層相關的文獻甚少。鑒于此，研究出一種合適的鋁合金粉沉積的工藝是該技術相關研究者亟待解決的問題。

發明內容

本發明主要目的是解決目前單一鍍鋅層的耐腐蝕性不足的問題，發明一種鋅鋁合金粉機械化學沉積方法，該工藝通過特定的活化過程，再經過熱處理使得鋅鋁合金基層與基材之間的結合強度增加，最終在鋼鐵制品表面獲得一種致密、均勻且大幅度提高耐腐蝕性的鋅鋁合金鍍層。

本發明所用的添加劑均為市售的工業級化工原料。

本工藝所用的機械鍍鋅鋁合金粉及沉積促進劑所需添加質量w為：

W＝(60～70)×R×S

W：鋅鋁合金粉的添加量，單位g。

R：預鍍鍍層厚度，單位mm。

S：待鍍工件的表面積，單位m²。

本發明所述鋅鋁合金粉機械化學沉積方法，具體包括以下步驟：

(1)預處理：將工件表面打磨至光滑之后，采用傳統除油脂的方法，將待鍍工件放入170～200℃的干燥爐中25～35min脫脂；脫脂后將工件放入質量分數為12～18％的鹽酸溶液酸洗25～35min，酸洗完的工件放入鍍筒中并加入清洗、玻璃珠，將鍍筒轉速調為40～50r/min，反復清洗，直至鍍筒內的水變清，取出工件備用。

(2)活化：按1∶0.5∶0.5∶0.5：100的質量比將鋅鋁合金粉、氟化氫銨、乙二胺四乙酸(EDTA)、氯化鈉、水加入沉積槽中，充分攪拌3～5min后，待化學藥品充分溶解后加入適量濃硫酸調節活化液pH至1～2之間，之后超聲波處理25～35min。