Способ подготовки стали под горячее цинкование Советский патент 1993 года по МПК C23C2/02 C23C2/06 C23C18/54 

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии, в частности к металлическим покрытиям, и может быть использовано при подготовке поверхности стали к горячему цинкованию.

Известен способ нанесения диффузионного промежуточного и цинккобальтово- го слоя перед цинкованием. Применение таких двухслойных покрытий по данным авторов позволило снизить их толщину при сохранении коррозионной стойкости.

Известен способ предварительного нанесения никеля перед горячим цинкованием. Отмечено, что предварительное никелирование улучшает адгезионную прочность цинковых покрытий.

Известна технология электролитического цинкования по предварительно омеднен- ной поверхности. Предварительное меднение ведется электролитически из раствора состава, г/л :

CuS04 5Н205

K/iPaO ЗНаО350

Н2С2045

Такая технология позволила в 1,6 раза увеличить коррозионную стойкость электролитического цинкового покрытия. Недостатком способа является сложность его применения при горячем цинковании, из-за несовместимости раствора меднения и флюсования: в случае попадания раствора меднения в ванну флюса последний перестает выполнять свои функции.

Известен /4/ разработанный в ГДР способ горячего цинкования, который состоит из предварительной подготовки поверхности изделий (обезжиривание, травление в водном растворе HCI, промывка) нанесения тонкого слоя меди методом погружения в водный подкисленный HCI раствор хлорида меди, промывки водой, нанесения слоя флюса, не реагирующего с медью методом погружения в водный 10%-ный раствор смеси солей, содержащей 5-15 % NaCI- 5-15 % HCI и 70-90 % ZnCLa.

Горячее цинкование проводят при 720- 750 К погружением в расплав Zn, содержаел

С

vi

00

VJ

СХ О

СО

щий 0,2-2 % AI (выдержка 0,5-15 мин). Данный способ взят за прототип.

Недостатком прототипа является его многоопёрационность и как следствие, дополнительный расход серной кислоты и про- мывных вод. Целью изобретения является упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что операцию меднения и флюсования осуществляют в одном и том же растворе состава, г/л: ZnCI2500-700

МЩС 80-120

CuCl210-20

H20Остальное

Заявляемое техническое решение может быть проиллюстрировано следующим примером конкретного осуществления. Образцы стали 08КП размером 50X20X2 мм цинковали горячим способом, подготавли- вая поверхность по вариантам (табл.1). На каждый вариант использовали по 3 образца. Все образцы предварительно обезжиривали, травили, промывали и затем меднили и флюсовали по способу, принятому за про- тотип (с использованием отдельных растворов меднения и флюсования) и по предлагаемому способу одновременного меднения и флюсования. Омедненные и офлюсованные образцы сушили при темпе- ратуре 150°С и погружали в цинковый расплав на 30 с. Температуру расплава поддерживали 470±2°С.

Об эффективности предлагаемого способа судили по качеству и толщине медного и цинкового покрытий, их коррозионной стойкости и расходу цинка (кг/т), расходу соляной кислоты (кг/т).

1. Качество покрытий оценивали визуально. Критерии оценки - гладкость, блеск, адгезионная прочность, цвет.

2. Толщину покрытий определяли металлографическим методом по ГОСТ 9.302- 79, путем изготовления шлифов и замера покрытия на поперечном срезе при 500- кратном увеличении. На каждом шлифе про- водили 3 измерения и учитывали среднеарифметическое значение.

3. Адгезйю определяли по ГОСТ 9.302- 88 - методом изгиба, по которому образец с покрытием изгибали с помощью плоскогубцев под углом 90° в одну сторону, затем в другую до излома на месте излома не должно быть отслаивания покрытия.

4. Коррозионную стойкость покрытий определяли капельным методом по ГОСТ 9.302-79. Метод основан на растворении покрытия раствором До появления основного металла. Для растворения медного покрытия использовали раствор азотнокислого серебра, цинкового - смесь йод и йодистого калия. Капельный метод осуществляли следующим образом. На поверхность наносили из капельницы одну каплю раствора и выдерживали его на поверхности 60 с. Затем раствор удаляли насухо фильтровальной бумагой, после чего на тоже место наносили следующую каплю и так повторяли до полного растворения покрытия. Коррозионную стойкость оценивали общим временем растворения.

5. Расход соляной кислоты при меднении на единицу площади образцов (кг/м2) подсчитывали по результатам хим.анализа раствора меднения на содержание HCI до и после обработки образцов.

6. Расход цинка при цинковании рассчитывали как сумму расходов на покрытие и в гартцинк (по результатам хим.анализа цинкового расплава на железо).

Результаты сравнительных испытаний представлены в табл.1-2, из которых следует:

1. При обработке образцов по предлагаемому способу (Вариант 1-4, 6-8, 11-13) получено коррозионно-стойкое, сплошное, гладкое, блестящее цинковое покрытие, аналогичное качеству покрытия, полученному по прототипу.

2. Медный подслой по предлагаемому способу (Вариант 1-4,6-8,11-13) имеет толщину 0,190-0,228 мкм. Коррозионная стойкость соответствует 120-130 с, т.е. не ниже, чем по прототипу.

3. Расход соляной кислоты при меднении по предлагаемому способу отсутствует. Экономия составляет 0,042 кг/м омеднен- ной поверхности.

4. Расход цинка по предлагаемому способу (Вариант 1-4, 6-8, 11-13) при одинаковой толщине цинковых покрытий с прототипом ниже на 0,3-1,7 кг/тонну, за счет снижения потерь в гартцинк.

5. Увеличение или снижение концентраций раствора, температуры меднения и времени выдержки (Вариант 1, 5, 6, 9, 10, 13) ухудшают качество меднения и как следствие, качество цинкования: появляется шероховатость поверхности. Увеличение концентраций ведет к получению мажущих медных покрытий, уменьшение- к налипа- нию неомедненных участков, что влечет за собой шероховатость цинкового покрытия и повышенный расход цинка соответственно.

Таким образом, предлагаемый способ подготовки поверхности металла под горячее цинкование позволяет получить качественное коррозионностойкое цинковое

покрытие по упрощенной схеме,Предлагаемый способ будет внедрен на

исключить расход соляной кислоты наВорошиловградском трубном заводе

0,037-0,042 кг/м2 на меднение и водыим.Якубовского. Ожидаемый экономичена промывку (за счет ее исключения),ский эффект от сокращения расхода серной

уменьшить потери-цинка в отходы на 0,3-5 кислоты и затрат на ее регенерацию Состав1,7 кг/т металла.

ляет 50-100 тыс. руб. в год.

кислоты и затрат на ее реген

ляет 50-100 тыс. руб. в год.

Сущность изобретения: способ включает контактное меднение и флюсование, которое осуществляют в одном и том же растворе, содержащем, г/л: хлористый цинк 500-700, хлористую медь 10-20; хлористый аммоний 80-120. 2 табл.

Формулаизобретения10 отличающийся тем, что, с целью

упрощения процесса, меднение и флюсоваСпособ подготовки стали под горячее ние осуществляют в одном и том же раство- цинкование, включающий контактное мед- ре, содержащем, г/л: хлористый цинк - нение и флюсование с использованием рас- 500-700; хлористую медь - 10-20; хлори- творов, содержащих хлориды меди и цинка, 15 стый аммоний-80-120.

Таблица 1 Составы растворов и режимы обработки по предлагаемому способу и прототипу