专利名称：一种紧固件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属材料热浸镀工艺，具体地讲，涉及电力行业输电线路紧固件金属 材料的热浸镀合金镀层。
背景技术：
紧固件作为一种通用基础件，其可靠性对主机工作性能和结构安全性起着重要作 用。在电力行业，输电线路铁塔和金具连接设施都大量使用紧固件，因此紧固件的质量好坏 直接关系到电网运行的安全和稳定。输电线路紧固件的防腐技术主要是热浸镀锌，镀锌层相对紧固件钢铁基体是典型 的阳极镀层，对紧固件基体起着电化学保护作用。随着输变电工程建设的不断发展以及工 矿环境的不断恶化，电力行业对紧固件的表面耐腐蚀性能提出了更高的要求，紧固件的表 面处理也愈发受到重视。因此，输电线路紧固件防腐技术水平的提升，对于延长输电线路紧 固件服役年限，提高输电线路的投入产出比，效益十分显著。通过在锌液中添加合金元素的方法，热浸镀过程中在钢铁紧固件表面沉积一层合 金镀层。合金镀层的耐腐蚀性能优于纯锌镀层，从而提高热浸镀合金镀层紧固件的耐腐蚀 寿命，使其满足输变电工程全寿命周期建设的要求。目前已开发出的合金镀层主要有锌铝 合金镀层、锌镁合金镀层、锌钛合金镀层等，但是由于镀层锌耗大，成本高等原因，都尚未在 输电线路紧固件中进行应用，因此有必要针对电力行业紧固件应用背景，在现有的合金镀 层基础上进行改进和创新，提高合金镀层的耐腐蚀性能同时降低合金含量。纵观热浸镀技术的发展历程，开发高耐腐蚀性低锌耗合金镀层不仅是钢铁热浸镀 技术的一个发展方向，而且符合我国可持续发展的战略要求。随着全球气候环境的不断变 化，自然环境对钢铁构件的腐蚀愈发严重，导致电力行业对输电线路紧固件腐蚀防护处理 的投入不断增加，输变电工程建设成本相应提高。因此，开发适合于输电线路紧固件的高耐 腐蚀性、低锌耗和经济性较好的合金镀层，对于提高输电线路紧固件在复杂恶劣环境下的 防腐寿命，降低输电线路运行维护成本具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种输电线路紧固件高耐腐蚀性的热浸镀合金镀层。本发明的另一个目的在于提供一种输电线路紧固件高耐腐蚀性的热浸镀合金镀 层的制备工艺。本发明所提供的一种紧固件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层，具有适合于输电线路紧 固件的高耐腐蚀性、低锌耗和经济性较好等特点，且可以大幅度提高输电线路紧固件在复 杂恶劣环境下的防腐寿命，降低输电线路运行维护成本。本发明所提供的一种紧固件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层，其改进之处在于所述合 金镀层制备时采用的合金锌锭由按重量百分比计的下列组分组成Al 0. 01 1 %、Mg 0. 01 1 %、稀土 0· 01 1 %、Ti 0. 001 0. 05 %、B
30. 001 0. 05%，余量为 Zn。本发明所提供的第一优选的紧固件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层，所述合金镀层制 备时采用的合金锌锭由按重量百分比计的下列组分组成Al 0. 08 0. 7%,Mg 0. 05 0. 7%、稀土 0· 05 0. 7%,Ti 0. 005 0. 035%, B 0. 004 0. 035%，余量为 Zn。本发明所提供的第二优选的紧固件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层，所述合金镀层制 备时采用的合金锌锭由按重量百分比计的下列组分组成Al 0. 1 0. 5%,Mg 0. 08 0. 3%、稀土 0· 1 0. 5%、Ti 0. 01 0. 025%,B 0. 01 0. 02%，余量为 Zn。本发明所提供的第三优选的紧固件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层，所述稀土为La 与Ce混合稀土。本发明所提供的一种紧固件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层的制备工艺，包括镀件进 行热浸镀前的酸洗、水洗、助镀与烘干处理；其特征在于采用浓度为10 20%的盐酸酸洗， 酸洗时间5 30分钟，酸洗后经水洗再进行助镀，助镀温度50 120°C，助镀时间20 120s ；镀件助镀处理后，在120 180°C温度下烘烤20 60s，待镀件表面泛白后立即放 到按照上述合金锌锭配方所制得的镀液中，镀液温度460 570°C，浸镀15 30s后，将镀 件提出镀液进行空冷，即得产品。其中合金锌锭各组成元素的作用如下锌(Zn)主要合金成分，形成合金镀层，对钢铁紧固件基体金属起着电化学保护 作用；铝(Al)微合金化元素，富集于钢基和镀层的界面上，在紧固件钢基表面生成致 密的Fe-Al金属间化合物，阻滞Fe-Zn合金层的反应，防止界面产生裂纹；镁(Mg)微合金化元素，均勻分散在镀层中，细化组织和增强镀层与基体的附着 力，提高镀层的耐腐蚀性能；稀土(La与Ce混合稀土)微合金化元素，可使镀层组织均勻，细化晶粒，同时增 加镀液的流动性，净化紧固件钢基表面，提高镀液的浸润性和镀层的附着力；钛(Ti)微合金化元素，提高镀层耐蚀性，降低镀层的轻脆性；硼(B)微合金化元素，可使镀层组织均勻，细化镀层晶粒，提高镀层的耐腐蚀寿 命。460 570°C范围，钛和硼可以发生反应，生成金属间化物及有限固溶体，使得合 金镀层的耐蚀性寿命显著提高，本发明是在申请号为=201010268765. 5，发明名称为“一种输电线路紧固件合金镀 层及其制备工艺”的基础上所做的改进，将铜元素替换为钛，另外增加了硼元素，效果显著 提高，之前所做申请，没有以盐雾腐蚀试验第一锈点时间作为合金镀层耐蚀性考核标准，合 金镀层的耐蚀性较工业螺栓纯锌镀层提高5-8倍，以原现有技术为背景合金镀层的耐蚀性 较工业螺栓纯锌镀层提高8倍较为理想，而钛和硼的增加，以盐雾腐蚀试验第一锈点时间 作为合金镀层耐蚀性考核标准，合金镀层的耐蚀性较工业螺栓纯锌镀层提高12 15倍。与现有技术相比，本发明提供的一种紧固件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层及其制备工艺具有以下优点1、合金镀层具有热浸镀工艺简单，浸镀时间短，镀层厚度均勻，合金含量低、表面 质量好，耐盐雾腐蚀性能高的特点；2、以盐雾腐蚀试验第一锈点时间作为合金镀层耐蚀性考核标准，合金镀层的耐蚀 性较工业螺栓纯锌镀层提高12 15倍；3、在保证与现有工业螺栓紧固件镀层相同腐蚀寿命或更高腐蚀寿命的前提下，合 金镀层的厚度最低可降低至10 μ m ；4、制备工艺简单，易操作；5、制造成本低，可以进行大规模生产。
具体实施例方式以下实施方式均采用现有的热浸镀工业设备，按照前面所叙述的步骤进行实施例1本实施例的紧固件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层，合金镀层制备时采用的合金锌锭 由按重量百分比计的下列组分组成Al 0. 01%,Mg 0. 01 %、稀土 0. 01%,Ti 0. 001%,B 0. 001%,余量为 Zn。稀土为La与Ce混合稀土，两者1 2比例混合。合金镀层的制备工艺，包括镀件进行热浸镀前的酸洗、水洗、助镀与烘干处理；其 特征在于采用浓度为10%的盐酸酸洗，酸洗时间5分钟，酸洗后经水洗再进行助镀，助镀温 度50°C，助镀时间20s ；镀件助镀处理后，在120°C温度下烘烤20s，待镀件表面泛白后立即放到按照上述 合金锌锭配方所制得的镀液中，镀液温度460°C，浸镀15s后，将镀件提出镀液进行空冷，即
得广品。采用本实施例的合金锌锭配方的合金浸镀液，镀件为工业生产的未热镀螺栓，镀 层厚度 ο μ m ；中性盐雾腐蚀试验，以第一锈点时间作为考核标准，耐腐蚀性较工业螺栓镀 层提高约12倍。实施例2本实施例的紧固件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层，合金镀层制备时采用的合金锌锭 由按重量百分比计的下列组分组成Al 1 %,Mg :1%、稀土 :l%,Ti 0. 05%,B 0. 05%，余量为 Zn。稀土为La与Ce混合稀土，两者6 1比例混合。合金镀层的制备工艺，包括镀件进行热浸镀前的酸洗、水洗、助镀与烘干处理；其 特征在于采用浓度为20%的盐酸酸洗，酸洗时间30分钟，酸洗后经水洗再进行助镀，助镀 温度120°C，助镀时间120s ；镀件助镀处理后，在180°C温度下烘烤60s，待镀件表面泛白后立即放到按照上述 合金锌锭配方所制得的镀液中，镀液温度570°C，浸镀30s后，将镀件提出镀液进行空冷，即
得广品。采用本实施例的合金锌锭配方的合金浸镀液，镀件为工业生产的未热镀螺栓，镀 层厚度12 μ m ；中性盐雾腐蚀试验，以第一锈点时间作为考核标准，耐腐蚀性较工业螺栓镀
5层提高约12倍。实施例3本实施例的紧固件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层，合金镀层制备时采用的合金锌锭 由按重量百分比计的下列组分组成Al 0. l%,Mg 0. 08%、稀土 0. 1 %、Ti :0· 01 %、B 0. 01%，余量为 Zn。稀土为La与Ce混合稀土。合金镀层的制备工艺，包括镀件进行热浸镀前的酸洗、水洗、助镀与烘干处理；其 特征在于采用浓度为15%的盐酸酸洗，酸洗时间20分钟，酸洗后经水洗再进行助镀，助镀 温度100°C，助镀时间IOOs ；镀件助镀处理后，在160°C温度下烘烤40s，待镀件表面泛白后立即放到按照上述 合金锌锭配方所制得的镀液中，镀液温度560°C，浸镀20s后，将镀件提出镀液进行空冷，即
得广品。采用本实施例的合金锌锭配方的合金浸镀液，镀件为工业生产的未热镀螺栓，镀 层厚度18 μ m ；中性盐雾腐蚀试验，以第一锈点时间作为考核标准，耐腐蚀性较工业螺栓镀 层提高约15倍。实施例4本实施例的紧固件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层，合金镀层制备时采用的合金锌锭 由按重量百分比计的下列组分组成Al 0. 5%,Mg 0. 3%、稀土 0. 5%,Ti 0. 025%,B 0. 02%，余量为 Zn。稀土为La与Ce混合稀土，两者1 7比例混合。合金镀层的制备工艺，包括镀件进行热浸镀前的酸洗、水洗、助镀与烘干处理；其 特征在于采用浓度为20%的盐酸酸洗，酸洗时间30分钟，酸洗后经水洗再进行助镀，助镀 温度120°C，助镀时间120s ；镀件助镀处理后，在120°C温度下烘烤20s，待镀件表面泛白后立即放到按照上述 合金锌锭配方所制得的镀液中，镀液温度460°C，浸镀15s后，将镀件提出镀液进行空冷，即
得广品。采用本实施例的合金锌锭配方的合金浸镀液，镀件为工业生产的未热镀螺栓，镀 层厚度15 μ m ；中性盐雾腐蚀试验，以第一锈点时间作为考核标准，耐腐蚀性较工业螺栓镀 层提高约15倍。实施例5本实施例的紧固件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层，合金镀层制备时采用的合金锌锭 由按重量百分比计的下列组分组成Al 0. 08%,Mg 0. 05%、稀土 0. 05%,Ti 0. 005%,B 0. 004%，余量为 Zn。稀土为La与Ce混合稀土，两者3 1比例混合。合金镀层的制备工艺，包括镀件进行热浸镀前的酸洗、水洗、助镀与烘干处理；其 特征在于采用浓度为20%的盐酸酸洗，酸洗时间5分钟，酸洗后经水洗再进行助镀，助镀温 度50°C，助镀时间20s ；镀件助镀处理后，在180°C温度下烘烤60s，待镀件表面泛白后立即放到按照上述 合金锌锭配方所制得的镀液中，镀液温度570°C，浸镀30s后，将镀件提出镀液进行空冷，即得广品。采用本实施例的合金锌锭配方的合金浸镀液，镀件为工业生产的未热镀螺栓，镀 层厚度25 μ m ；中性盐雾腐蚀试验，以第一锈点时间作为考核标准，耐腐蚀性较工业螺栓镀 层提高约14倍。实施例6本实施例的紧固件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层，合金镀层制备时采用的合金锌锭 由按重量百分比计的下列组分组成Al 0. 7%,Mg 0. 7%、稀土 0. 7%,Ti 0. 035%,B 0. 035%，余量为 Zn。稀土为La与Ce混合稀土，两者1 1比例混合。合金镀层的制备工艺，包括镀件进行热浸镀前的酸洗、水洗、助镀与烘干处理；其 特征在于采用浓度为20%的盐酸酸洗，酸洗时间30分钟，酸洗后经水洗再进行助镀，助镀 温度50°C，助镀时间20s ；镀件助镀处理后，在180°C温度下烘烤60s，待镀件表面泛白后立即放到按照上述 合金锌锭配方所制得的镀液中，镀液温度500°C，浸镀15s后，将镀件提出镀液进行空冷，即
得广品。采用本实施例的合金锌锭配方的合金浸镀液，镀件为工业生产的未热镀螺栓，镀 层厚度13 μ m ；中性盐雾腐蚀试验，以第一锈点时间作为考核标准，耐腐蚀性较工业螺栓镀 层提高约14倍。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽 管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解技术 人员阅读本中请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式
进行修改或者等同替换，但这 些修改或变更均未脱离本发明中请待批的权利要求保护范围。
权利要求
一种紧固件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层，其特征在于所述合金镀层制备时采用的合金锌锭由按重量百分比计的下列组分组成Al0.01～1％、Mg0.01～1％、稀土0.01～1％、Ti0.001～0.05％、B0.001～0.05％，余量为Zn。
2.根据权利要求1所述的合金镀层，其特征在于所述合金镀层制备时采用的合金锌锭 由按重量百分比计的下列组分组成Al 0. 08 0. 7%, Mg 0. 05 0. 7%、稀土 0· 05 0. 7%, Ti 0. 005 0. 035%, B 0. 004 0. 035%，余量为 Zn。
3.根据权利要求1所述的合金镀层，其特征在于所述合金镀层制备时采用的合金锌锭 由按重量百分比计的下列组分组成Al :0· 1 0. 5 %、Mg :0· 08 0. 3 %、稀土 0· 1 0. 5 %、Ti :0· 01 0. 025 %、B 0. 01 0. 02%，余量为 Zn。
4.根据权利要求1-3所述的合金镀层，其特征在于所述稀土为La与Ce混合稀土。
5.根据权利要求1所述的合金镀层的制备工艺，包括镀件进行热浸镀前的酸洗、水洗、 助镀与烘干处理；其特征在于采用浓度为10 20%的盐酸酸洗，酸洗时间5 30分钟，酸 洗后经水洗再进行助镀，助镀温度50 120°C，助镀时间20 120s ；镀件助镀处理后，在120 180°C温度下烘烤20 60s，待镀件表面泛白后立即放到按 照上述合金锌锭配方所制得的镀液中，镀液温度460 570°C，浸镀15 30s后，将镀件提 出镀液进行空冷，即得产品。
全文摘要
本发明所提供的一种紧固件高耐腐蚀性热浸镀合金镀层，其改进之处在于所述合金镀层制备时采用的合金锌锭由按重量百分比计的下列组分组成Al0.01～1％、Mg0.01～1％、稀土0.01～1％、Ti0.001～0.05％、B0.001～0.05％，余量为Zn；该合金镀层具有适合于输电线路紧固件的高耐腐蚀性、低锌耗和经济性较好等特点，且可以大幅度提高输电线路紧固件在复杂恶劣环境下的防腐寿命，降低输电线路运行维护成本。
文档编号C23C2/06GK101984130SQ20101051239
公开日2011年3月9日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者李现兵, 杨富尧, 祝志祥, 聂京凯, 陈新, 韩钰, 马光 申请人:中国电力科学研究院