一种对耐海洋气候工程零件进行浸镀的方法

摘要

本发明涉及一种对耐海洋气候工程零件进行浸镀的方法，包括：第一步：对零件表面进行除锈处理；第二步：对零件进行表面活化处理；第三步：将零件放在气氛保护炉内预热；第四步：将经预热的零件浸入镀液中，浸没过程中对零件施以旋转，其中所述镀液主要由Zn、Al、Si、RE和微合金元素组成，所述微合金元素选自Mg、Ti、Ni中的一种或任意几种，并且各组成成份占镀液总质量百分比为：Zn：35～58％，Si：0.3～4.0％，RE：0.02～1.0％，微合金元素总的含量：0.01～6.0％，Al：余量，本发明热浸镀技术处理过的零件，可在海洋气候条件下赋予其充分耐腐蚀性能和抗冲刷侵蚀性能。

权利要求

1.一种对耐海洋气候工程零件进行浸镀的方法，包括：第一步：对零件表面进行除锈处理；

第二步：对零件进行表面活化处理；

第三步：将零件放在气氛保护炉内预热；

第四步：将经预热的零件浸入镀液中，浸没过程中对零件施以旋转，其中所述镀液主要由Zn、A1、Si、RE和微合金元素组成，所述微合金元素选自Mg、Ti、Ni中的一种或任意几种，并且各组成成份占镀液总质量百分比为：Zn：35～58％，Si：0.3～4.0％，RE：0.02～

1.0％，微合金元素总的含量：0.01～6.0％，Al：余量，其中第四步中所述镀液中还添加了纳米氧化物颗粒增强剂，所述纳米氧化物颗粒增强剂的含量占总的质量百分比0.01～

1.0％，其中所述纳米氧化物颗粒增强剂选自TiO2、CeO2中的一种或两种。

2.根据权利要求1所述的方法，其中第一步的除锈处理是先将零件清洗、除油后，通过酸洗进行除锈处理，再去离子水漂洗。

3.根据权利要求1所述的方法，其中第二步中表面活化处理的处理温度为40～60℃，时间为30～40min，所述表面活化处理的活化液的配方为：

4.根据权利要求1所述的方法，其中第三步中将所述零件放在气氛保护炉内经500～

650℃预热10～20分钟。

5.根据权利要求1所述的方法，其中第四步中将经预热的零件浸入镀液中浸没1～5分钟。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述纳米氧化物颗粒增强剂的平均粒径为15～

60nm。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述微合金元素中各组成成份的具体加入量占总质量百分比为：Mg：0.1～5.0％，Ti：0.01～0.5％，Ni：0.1～3.0％。

8.根据权利要求1所述的方法，其中第四步中所述镀液各组成成份占镀液总质量百分比为：Zn：40～50％，Si：1～3.0％，RE：0.3～0.8％，微合金元素总的含量：0.5～4.0％，Al：余量。

说明书

一种对耐海洋气候工程零件进行浸镀的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种对耐海洋气候工程零件进行浸镀的方法。

背景技术

[0002] 随着科学技术的迅猛发展，应用于近海和海洋中的工程装备越来越多，其服役条件按ISO 9225环境评价标准一般＞C5级，属于极端恶劣环境。所述环境大气多雨、高温、多盐雾和强风流，裸露在外的零件将受到强烈的大气腐蚀、电化学腐蚀以及气流冲刷侵蚀的综合作用，各种钢结构的使用寿命远低于一般内陆户外环境。如在海洋气候条件下服役的典型工程装备之一风力发电设备，由于风力发电机组是利用风能发电，而在海岸线、离岸海洋中具有丰富的风力资源，风电场的建设有很大比例是选址在近海岸或离岸海洋中。然而，由于机组的外部构件如机舱、引擎罩、塔架等直接裸露于极端的腐蚀大气中，采用常规的防护措施，往往仅数个月便产生严重的腐蚀，这带来了巨大的损失，据统计，海洋腐蚀的损失约占总腐蚀损失的1/3，不仅如此，因为海洋腐蚀带来的事故更是无法计算损失。如1969年日本一艘5万吨级矿石专用运输船，因为腐蚀脆性破坏而突然沉没。因此，加强腐蚀控制、减少金属材料的损耗，避免设备在海洋环境中遭到过早的或意外的损坏，有着非常重要的战略意义。

[0003] 现代表面工程技术的快速发展，为钢铁表面的腐蚀防护提供了多种解决方法，如电镀、化学镀、热喷涂、气相沉积等。然而，电镀和化学镀的镀层太薄，一般只有几个微米，而涂层的本身硬度太低难以抵抗含颗粒气流冲刷。热喷涂虽然具有涂层厚度大、操作简便等优点，但被防护的零件的表面形状、尺寸控制较难，不适于任意形状的零件。而气相沉积成-本高、难以处理大面积零件，且涂层本身厚度薄、存在针孔而且在盐雾中Cl 的侵蚀下会发生快速腐蚀。因此，研发行之有效的在耐海洋气候工程零件表面防腐处理的新工艺，已成为迫切需求。

发明内容

[0004] 针对现有技术中这些问题，本发明提供一种对耐海洋气候工程零件进行浸镀的方法，从而彻底解决了现在技术中存在的问题。

[0005] 本发明提供的对耐海洋气候工程零件进行浸镀的方法，包括：

[0006] 第一步：对零件表面进行除锈处理；

[0007] 第二步：对零件进行表面活化处理；

[0008] 第三步：将零件放在气氛保护炉内预热；

[0009] 第四步：将经预热的零件浸入镀液中，浸没过程中对零件施以旋转，其中所述镀液主要由Zn、Al、Si、RE和微合金元素组成，所述微合金元素选自Mg、Ti、Ni中的一种或任意几种，并且各组成成份占镀液总质量百分比为：Zn：35～58％，Si：0.3～4.0％，RE：0.02～1.0％，微合金元素总的含量：0.01～6.0％，Al：余量。

[0010] 优选的，其中第一步的除锈处理是先将零件清洗、除油后，通过酸洗进行除锈处理，再去离子水漂洗。

[0011] 优选的，其中第二步中表面活化处理的处理温度为40～60℃，时间为30～40min，所述表面活化处理的活化液的配方为：

[0012] 乙二醇C2H6O2 600～900ml/L

[0013] 酸性氟化铵NH4HF2 25～45g/L

[0014] 氯化镍NiCl2-6H2O 10～30g/L

[0015] 硼酸H3BO3 20～60g/L

[0016] 乳酸C3H6O3 10～35ml/L

[0017] 醋酸C2H4O2 70～230ml/L。

[0018] 优选的，其中第三步中将所述零件放在气氛保护炉内经500～650℃预热10～20分钟。

[0019] 优选的，其中第四步中将经预热的零件浸入镀液中浸没1～5分钟。

[0020] 优选的，其中第四步中所述镀液中还添加了纳米氧化物颗粒增强剂，所述纳米氧化物颗粒增强剂的含量占总的质量百分比0.01～1.0％。

[0021] 更优选的，其中所述纳米氧化物颗粒增强剂的平均粒径为15～60nm。

[0022] 更优选的，其中所述纳米氧化物颗粒增强剂选自TiO2、CeO2中的一种或两种。

[0023] 优选的，其中第四步中所述镀液中所述微合金元素中各组成成份的具体加入量占总质量百分比为：Mg：0.1～5.0％，Ti：0.01～0.5％，Ni：0.1～3.0％。

[0024] 优选的，其中第四步中所述镀液各组成成份占镀液总质量百分比为：Zn：40～50％，Si：1～3.0％，RE：0.3～0.8％，微合金元素总的含量：0.5～4.0％，Al：余量。

[0025] 采用本发明的活化液对零件进行表面活化处理，基本消除了对零件产生腐蚀的风险，另外，由于本发明采用的活化液替代了现有技术中氟硼酸或氢氟酸的使用，因此对环境的污染小，更加环保、节能，并且本发明采用的活化液稳定性高，沉积速度较快，可进一步提高其耐腐蚀性能。

[0026] 另一方面，本发明在浸镀前，将浸镀的部件放入气氛保护炉内预热一段时间，从而减小了涂层与基体材料之间的力学性能失配，使涂层即使在接触微动载荷作用下也不剥落。

[0027] 再者，本发明浸镀镀液形成的涂层，抵抗大气腐蚀、电化学腐蚀以及气流冲刷侵蚀能力显著提高，并且涂层的强度、硬度，抗冲刷性能也都得以显著提高，另外涂层与基体结合牢固，完全适用于海洋等极端恶劣的环境。

[0028] 综上所述，本发明的热浸镀技术与现有技术相比，生产工艺简化，不仅成本低，而且环保、节能。由于不需采用化学镀液，因此环境负荷也非常小。并且热浸镀操作简便，材料成本低廉，镀层厚度可调整范围广，涂层与基体结合牢固，并且能适用于任何形状、任何尺寸零部件，且涂层的耐蚀、耐磨性好。采用本发明热浸镀技术处理过的零件，可在海洋气候条件下赋予其充分耐腐蚀性能和抗冲刷侵蚀性能。

具体实施方式

[0029] 本发明提供的对耐海洋气候工程零件进行浸镀的方法，包括：

[0030] 第一步：对零件表面进行除锈处理；

[0031] 第二步：对零件进行表面活化处理；

[0032] 第三步：将零件放在气氛保护炉内预热；

[0033] 第四步：将经预热的零件浸入镀液中，浸没过程中对零件施以旋转，其中所述镀液主要由Zn、Al、Si、RE和微合金元素组成，所述微合金元素选自Mg、Ti、Ni中的一种或任意几种，并且各组成成份占镀液总质量百分比为：Zn：35～58％，Si：0.3～4.0％，RE：0.02～1.0％，微合金元素总的含量：0.01～6.0％，Al：余量。

[0034] 下面，给出本发明对钢结构零件进行热浸镀以制备耐海洋气候防腐涂层的一些优选的具体实施例，但需要说明的是，下述具体实施例中给出的条件并非是作为必要技术特征加以描述的，对于本领域技术人员来说，完全可以在具体实施方式所列数值的基础上进行合理概括和推导。

[0035] 实施例1

[0036] (1)将零件清洗、除油后，通过酸洗除锈处理，去离子水漂洗。

[0037] (2)在乙二醇600ml/L，酸性氟化铵45g/L，氯化镍30g/L，硼酸60g/L，乳酸35ml/L，醋酸230ml/L的混合溶液中活化处理，温度40℃，时间40min，去离子水漂洗，干燥。

[0038] (3)将经(1)～(2)处理的零件放入气氛保护炉内，500℃预热20分钟。

[0039] (4)在气氛保护熔炼炉内，将经预热的钢零件浸入镀液中，浸没1分钟，浸没过程中对零件施以旋转。

[0040] 实施例2

[0041] (1)将零件清洗、除油后，通过酸洗除锈处理，去离子水漂洗。

[0042] (2)在乙二醇900ml/L，酸性氟化铵25g/L，氯化镍10g/L，硼酸20g/L，乳酸10ml/L，醋酸70ml/L的混合溶液中活化处理，温度50℃，时间35min，去离子水漂洗，干燥。

[0043] (3)将经(1)～(2)处理的零件放入气氛保护炉内，600℃预热15分钟。

[0044] (4)在气氛保护熔炼炉内，将经预热的钢零件浸入镀液中，浸没3分钟，浸没过程中对零件施以旋转。

[0045] 实施例3

[0046] (1)将零件清洗、除油后，通过酸洗除锈处理，去离子水漂洗。

[0047] (2)在乙二醇700ml/L，酸性氟化铵35g/L，氯化镍20g/L，硼酸50g/L，乳酸20ml/L，醋酸180ml/L的混合溶液中活化处理，温度60℃，时间30min。去离子水漂洗，干燥。

[0048] (3)将经(1)～(2)处理的零件放入气氛保护炉内，650℃预热10分钟。

[0049] (5)在气氛保护熔炼炉内，将经预热的钢零件浸入镀液中，浸没5分钟，浸没过程中对零件施以旋转。

[0050] 其中，实施例1-3中镀液的组成和含量如下表1所示，并且需要特别说明的是，表1中仅仅是给出本发明镀液的一些优选实施例，尽管表1的微合金元素同时包含Mg、Ti、Ni三种元素，但这些并非是作为必要技术特征加以描述的，本发明的微合金元素可以选自Mg、Ti、Ni中的任一种、两种或三种。

[0051] 表1：各组成成份占总重量的质量百分比含量(％)

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