[发明专利]一种高表面疏锌性能碳钢的制备方法及疏锌性能测试方法

说明书

本发明公开一种高表面疏锌性能碳钢的制备方法及疏锌性能测试方法，属于热浸镀锌技术疏锌性处理的技术领域。所述制备方法包括材料预处理、渗硅剂制备、硅化物涂层制备和高温预氧化处理。所述疏锌性能测试方法包括锌液浸泡试验、高温润湿角试验、高温滚动角试验。本发明的一种高表面疏锌性能碳钢的制备方法及疏锌性能测试方法，工艺简单，成本低，制备的渗硅涂层均匀致密，预氧化处理后低表面能功能层附着力小，通过本发明设计的三种考核方法，能够准确直观地测试出不同碳钢表面的疏锌性能，使用范围广，适用于大规模工业化生产和推广使用。

技术领域

本发明属于热浸镀锌技术疏锌性处理的技术领域，涉及一种高表面疏锌性能碳钢的制备方法及疏锌性能测试方法。

背景技术

据统计，每个国家每年因腐蚀造成的总经济损失超过GDP的3％，2021年我国的GDP总量为114.37万亿，由此可以看出，我国因腐蚀造成的损失约为3.43万亿。

而损失的15-20％可以通过防护等措施来挽救。在钢铁腐蚀防护中，热浸镀锌作为广泛采用的防护措施，2021年我国在这方面制造的材料总数高达1000万吨以上。而且其在电力行业得到了广泛应用，主要应用为输电铁塔、杆塔等设施。

但是热浸镀锌工艺在浸镀时，Zn液容易附着到挂具设备(碳钢)上，造成了Zn液的损失和生产成本的提高，而且Zn液对碳钢还会造成腐蚀，影响其使用寿命。因此研究提高碳钢疏锌性能的方法至关重要。

目前相关研究提高碳钢疏锌性能的方法主要有包埋渗硼处理、热喷涂层等方法。这些方法虽然能提高碳钢疏锌性能，但包埋渗硼处理在碳钢表面制备的硼化合物涂层较脆容易形成裂纹；热喷涂层由于存在孔隙，涂层不致密，与碳钢基体结合强度低，热震性差，极易剥落，疏锌效果不是很理想。

期刊文献碳硅含量对碳钢腐蚀层形态的影响(李德元，王赫莹，马骏)公开了当钢中硅含量较高时，会使得铁锌反应速度加快，腐蚀层组织出现异常生长；显然如果制备表面涂层，应该尽量避免含硅元素的添加。

中国专利CN112899509A公开了耐熔融锌腐蚀的复合材料及其制备方法以及设备，其中的复合材料包括质量百分比分别为68～78％、10～20％和12％的FeB、W和AlFeNiCoCr，显然复合材料的成分组成复杂、制备成本较高、且能否将其用于制备碳钢表面涂层难以预期。

中国专利CN108642431A公开了耐熔锌腐蚀的金属陶瓷涂层/粉末及其制备方法、沉没辊，其中的所述金属陶瓷涂层制备方法包括FeB合金粉末的粉碎、Al_0.25FeNiCoCr高熵合金粘结相的制备、Al_0.25FeNiCoCr高熵合金粘结相与FeB硬质相的混合粉末的制备及AC-HVAF喷涂等步骤，显然所述金属陶瓷涂层的成分组成复杂、制备成本较高、且能否将其用于制备碳钢表面涂层也是难以预期。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何克服现有技术中的碳钢不耐熔锌腐蚀，以及碳钢通过包埋渗硼处理、热喷涂层等方法获得的耐熔锌腐蚀性能不佳，耐熔融锌腐蚀的复合材料或金属陶瓷涂层/粉末制备成本较高，难以预期将其用于制备碳钢表面涂层和涂层制备方式，不利于工业大规模生产。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种高表面疏锌性能碳钢的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1、材料预处理

对碳钢依次进行打磨、抛光、超声清洗和吹干，获得预处理后的碳钢材料；

S2、渗硅剂制备

将供硅剂、填充剂、导热剂、催渗剂按照渗硅剂的配比进行称量和配制，之后研磨均匀获得渗硅剂产品；

S3、硅化物涂层制备