CN102534449B - Q460钢管的热浸镀锌方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了Q460钢管的热浸镀锌方法，该方法先对Q460钢管经过优选的酸液进行酸洗，然后清洗后经优选助镀剂处理后再经优选锌液进行热浸镀锌，最后经氯化铵吹扫和水冷处理，在Q460钢管表面得到连续完整无漏镀现象、结合力强、表面光亮的合金镀层。本发明提供的Q460钢管的热浸镀锌方法，工艺设计合理，操作方便，工作效率高，合金镀层质量高，性能优。

Description

Q460钢管的热浸镀锌方法

技术领域

本发明涉及一种钢管的热浸镀锌方法，具体涉及Q460钢管的热浸镀锌方法。

背景技术

Q460高强钢以其优良的性能已逐渐成为电力等领域常用材料，生产Q460高强钢工艺复杂，轧制难度大，研究人员为了提高钢材的强度，在原有的化学成分碳、硫、锰、磷、硅的基础上又添加了钒、铌或钛等细化晶粒的元素，并在轧制过程中增加了压下量，同时控制轧制温度，使晶体的表面积增大，进而形成再结晶，达到细化晶粒的目的，晶粒度达到8级，使钢材的力学性能得到了更大的提升。晶粒是钢材的组织或成分，晶粒越细钢材的韧性越好，强度越高，细化的手段是降低轧制温度，另一个是增加压下量。由于扎制过程中增加了压下量，使晶粒表面形成再结晶，使得钢材的致密性较比Q345和420钢高出很多，由于致密性的提高，并且添加了细化晶粒的金属元素，使钢的表面张力改变，在热浸镀锌的情况下降低了锌液对钢的润湿能力。中国专利200710025222，98117644.5，200810303272.3公开了镀锌方法，但现有技术中均未有针对Q460高强钢管镀锌方法的报道，而现有技术的热浸镀锌方法，在Q460钢管表面均会存在直径5mm大小的点状漏镀，Q460钢管表面镀锌层不连续，色泽不均匀，锌层附着性较差，锌层厚度等不符合GB/T2694标准的要求。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种工艺设计合理、操作方便，工作效率高，尤其是能适合Q460高强钢热浸镀锌工艺要求，制备得到Q460高强钢管镀锌层连续完整，色泽均匀，锌层附着性强，锌层厚度均符合GB/T2694标准的要求。

技术方案：为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：

Q460钢管的热浸镀锌方法，其包括以下步骤：

 (1) 酸洗分将Q460钢管用浓度为15~20%盐酸水溶液在15~30℃下浸泡15~60分钟； 

(2)清洗分取步骤(1)酸洗后的Q460钢管放入浓度为2~5%的盐酸水溶液中清洗；经过清洗可使酸洗后的钢管表面洁净无污物和氧化皮等杂质；

(3)助镀剂处理分取步骤(2)清洗后的Q460钢管放入助镀剂中，在55~70℃处理30~60秒，所述的助镀剂是由氯化锌和氯化铵配制成的总质量浓度为25~40%的水溶液，助镀剂水溶液中锌和铵的质量比值为1.2~1.5，助镀剂水溶液的pH值为4~5；

(4)热浸镀锌分取步骤(3)助镀剂处理过的Q460钢管进行热浸镀锌处理，镀锌的锌液中添加有AL、Ni、Bi和Re的合金；

(5)水冷分取步骤(4)热浸镀锌处理后的钢管立即放入温度为25~70度的温水中进行快速冷却。本发明经实验筛选得出热浸镀锌处理后的钢管放置自然冷却会导致纯锌层过度消耗，使合金层变脆，从而降低锌层的附着强度。经本发明优选的25~70度的温水中进行快速冷却后可以避免以上不足，提高镀锌效果。

作为优选方案，以上所述的Q460钢管的热浸镀锌方法，步骤(1)所述的酸洗温度为18~21℃，本发明根据Q460钢管结构特性，经过大量实验筛选不同种类、不同浓度的酸，并筛选不同的酸洗温度和酸洗时间，实验结果表明分浓度为15~20%盐酸的酸洗温度必须达到18~21℃，酸洗液对钢管的润湿能力强，氯化氢能够通过Q460钢管表面氧化铁的锈层缝隙渗透到钢基表面，通过在固液界面不断产生的氢分子，氢分子膨胀使氧化铁剥离和脱落，使钢基充分裸露，为热浸镀锌提供很好的条件，可提高热浸镀锌质量。

作为优选方案，以上所述的Q460钢管的热浸镀锌方法，其特征在于，步骤(3)所述的助镀剂水溶液中添加有0.5%重量百分比的表面润湿剂，添加有表面润湿剂后可提高助镀剂盐膜的涂覆率，使钢管表面能够充分被助镀剂润湿。所述的表面润湿剂可为非离子界面活性剂或两性离子界面活性剂。

酸洗清洗后的Q460钢管在进入锌锅进行热浸镀锌之前，为了避免钢管从水洗槽到锌锅之间一段距离的搬运过程中被氧化，必须进入助镀剂槽中做助镀处理；而Q460钢管的特殊结构，一般现有的助镀剂达不到较好的防氧化效果（检测结果表明氧化率达10%~38%），本发明根据Q460钢管的物理特性，经过大量实验筛选不同的助镀剂组成、助镀剂处理时间，助镀剂水溶液的pH值和助镀剂处理温度，大量实验结果表明当助镀剂由氯化锌和氯化铵配制成的总质量浓度为25~40%的水溶液，且锌和铵的质量比值为1.2~1.5，助镀剂水溶液的pH值为4~5，在55~70℃下处理30~60秒时具有最佳的效果，可以充分有效的防止Q460钢管被空气氧化（检测结果表明氧化率为0%），而又不会影响后续的镀锌质量。

作为优选方案，以上所述的Q460钢管的热浸镀锌方法，步骤(4)热浸镀锌的锌液中分别添加有重量百分比0.001-0.002%AL、0.005-0.05%Ni、0.004-0.01%Bi和0.001-0.04%Re组成的合金。Q460钢管的热浸镀锌过程中，镀锌质量的高低和锌液直接相关，Q460钢由于致密性提高，并且添加了细化晶粒的金属元素，使钢的表面张力改变，在热浸镀锌的情况下降低了锌液对钢的润湿能力，一般的锌液在热浸镀之后常在钢管表面出现直径5mm大小的点状漏镀，本发明根据Q460钢的特性，经过大量实验筛选不同的锌液组成的热浸镀效果，实验结果表明，在锌液中添加有重量百分比0.001~0.002%AL（铝）、0.005~0.05%Ni（镍）、0.004~0.01%Bi（铋）和0.001~0.04%Re（铼）组成的合金后可以大大提高Q460钢的热浸镀质量，本发明使用的锌为0#锌锭，其杂质含量不应大于GB/T470标准的规定。实验结果表明，经本发明优选的锌液热浸镀之后的Q460钢锌层表面光滑，锌层连续、完整，色泽一致、附着能力强，未出现漏镀现象，质量得到大大提高。Q460钢管浸锌后，液态锌受钢管温度影响形成固态锌包裹于钢管表面，当温度达到恒定时，锌、铁发生原子间扩散反应，随着时间的延长进而形成γ、δ₁和ζ相合金层，钢管提出锌液时形成纯锌层η。

作为优选方案，以上所述的Q460钢管的热浸镀锌方法，步骤(4)待Q460钢管热浸镀锌完成，将Q460钢管迅速提出锌液时用氯化铵吹扫，可以有效降低锌液的表面张力，使锌液及时回流至锌锅，经过氯化铵吹扫可使镀层颜色均匀一致，使镀锌后钢管的表面光滑，锌层连续、完整，色泽一致，提高镀锌质量。

作为优选方案，以上所述的Q460钢管的热浸镀锌方法，步骤(4) 热浸镀锌的工作温度为430至440℃。

本发明所述的Q460钢管的热浸镀锌方法，在热浸镀锌的实际操作中，要根据锌液的温度和实际钢管的厚度以及焊接结构来控制浸锌时间，本发明经实验筛选，浸锌时间可按下表执行：

有益效果：本发明提供的Q460钢管的热浸镀锌方法与现有技术相比具有以下优点：

本发明所述的Q460钢管的热浸镀锌方法，工艺设计合理，操作方便，工作效率高，根据Q460高强钢的结构特性，对酸洗溶剂、酸性温度及时间；助镀剂组成，助镀剂水溶液的pH值和助镀剂处理温度及时间；尤其是锌液中添加的合金的种类和百分含量进行了大量的实验筛选，并且在镀锌后采用氯化铵吹扫工艺，制备得到Q460高强钢管镀锌层连续完整，多次实验证明未出现漏镀，得到的强钢管镀锌层色泽均匀，锌层附着性强，锌层厚度均符合GB/T2694标准的要求；可克服现有技术无法在Q460高强钢表面镀上连续完整锌层的不足。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1

Q460钢管的热浸镀锌方法，具体包括以下步骤：

(1) 酸洗分将Q460钢管用浓度为15~20%盐酸水溶液在18~21℃下浸泡15~60分钟； 

(2)清洗分取步骤(1)酸洗后的Q460钢管放入浓度为2~5%的盐酸水溶液中清洗；

(3)助镀剂处理分取步骤(2)清洗后的Q460钢管放入助镀剂中，在55~70℃处理30~60秒，所述的助镀剂是由氯化锌和氯化铵配制成的总质量浓度为25~40%的水溶液，助镀剂水溶液中锌和铵的质量比值为1.2~1.5，助镀剂水溶液的pH值为4~5；

(4)热浸镀锌分取步骤(3)助镀剂处理过的Q460钢管进行热浸镀锌处理，镀锌的锌液中添加有AL、Ni、Bi和Re的合金；

(5)水冷分取步骤(4)热浸镀锌处理后的钢管立即放入温度为25~70度的温水中进行快速冷却。 

经检测表明，Q460钢管镀锌层色泽均匀，锌层附着性强，完整无漏镀现象。

实施例2

Q460钢管的热浸镀锌方法，具体包括以下步骤：

(1) 酸洗分将Q460钢管用浓度为15~20%盐酸水溶液在18~21℃下浸泡15~60分钟；

(2)清洗分取步骤(1)酸洗后的Q460钢管放入浓度为2~5%的盐酸水溶液中清洗；

(3)助镀剂处理分取步骤(2)清洗后的Q460钢管放入助镀剂中，在55~70℃处理30~60秒，所述的助镀剂是由氯化锌和氯化铵配制成的总质量浓度为25~40%的水溶液，助镀剂水溶液中锌和铵的质量比值为1.2~1.5，助镀剂水溶液的pH值为4~5，助镀剂水溶液中添加有0.5%重量百分比的表面润湿剂；

(4)热浸镀锌分取步骤(3)助镀剂处理过的Q460钢管进行热浸镀锌处理，镀锌的锌液中分别添加有重量百分比0.001-0.002%AL、0.005-0.05%Ni、0.004-0.01%Bi和0.001-0.04%Re组成的合金；

待Q460钢管热浸镀锌完成，将Q460钢管提出锌液时用氯化铵吹扫，以降低锌液的表面张力，使锌液及时回流至锌锅

(5)水冷分取步骤(4)热浸镀锌处理后的钢管立即放入温度为25~70度的温水中进行快速冷却。

经以上工艺可以在Q460钢管表面镀上连续完整的、结合力强的表面光亮的合金镀层，本发明镀锌后的Q460钢管强度高，抗腐蚀性强，可广泛用于国家电网等领域。

实施例3 镀层抗脱落、抗划痕和耐磨性能测试

1、镀层抗脱落实验：按本发明实施例1和2制备的镀锌钢管，通过“U”形弯曲试验来检验镀层的抗脱落性能，弯曲实验按国标GB/T232-2010金属弯曲实验方法进行，实验结果表明，本发明实施例1和2制备的镀锌钢管表层锌粉脱落量小于0.01mg，表明按本发明制备得到的镀锌钢管的镀层抗脱落性能优。

2、抗划痕性能实验：镀层抗划痕性能在多功能摩擦磨损实验机上进行，划痕试验采用线性增加的加载方式，实验后测量各镀层的划痕轮廓，实验结果表明，本发明实施例1和2制备的镀锌钢管表层的划痕深度小于5 um，具有优异的抗划痕性能。

3、耐磨性能实验：镀层耐磨性能在多功能摩擦磨损实验机上进行，上试样采用直径为10mm的钢球，下试样采用本发明实施例1和2制备得到的镀锌钢管，往复滑动摩擦500此后，实验后测量各镀层的磨痕轮廓，实验结果表明，本发明实施例1和2制备的镀锌钢管表层的磨痕深度小于6 um，具有优异的抗划痕性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.Q460钢管的热浸镀锌方法，其特征在于，它包括以下步骤：

(1) 酸洗：将Q460钢管用浓度为15~20%盐酸水溶液在18~21℃下浸泡15~60分钟； 

(2)清洗分取步骤(1)酸洗后的Q460钢管放入浓度为2~5%的盐酸水溶液中清洗；

(3)助镀剂处理分取步骤(2)清洗后的Q460钢管放入助镀剂中，在55~70℃处理30~60秒，所述的助镀剂是由氯化锌和氯化铵配制成的总质量浓度为25~40%的水溶液，助镀剂水溶液中锌和铵的质量比值为1.2~1.5，助镀剂水溶液的pH值为4~5，助镀剂水溶液中添加有0.5%重量百分比的表面润湿剂；

(4)热浸镀锌分取步骤(3)助镀剂处理过的Q460钢管进行热浸镀锌处理，热浸镀锌的锌液中分别添加有重量百分比0.001~0.002%Al、0.005~0.05%Ni、0.004~0.01%Bi和0.001~0.04%Re组成的合金；待Q460钢管热浸镀锌完成，将Q460钢管提出锌液时用氯化铵吹扫，以降低锌液的表面张力，使锌液及时回流至锌锅；

(5)水冷分取步骤(4)热浸镀锌处理后的钢管立即放入温度为25~70度的温水中进行快速冷却。 

2.根据权利要求1所述的Q460钢管的热浸镀锌方法，其特征在于，步骤(4) 热浸镀锌的工作温度为420至440℃。