一种金具表面高耐蚀的锌铝锰合金镀层及制备方法和应用与流程

本发明涉及表面工程与，尤其是一种金具表面高耐蚀的锌铝锰合金镀层及制备方法和应用。

背景技术：

1、金具是电力系统中的一类重要的金属附件，起到连接和组合系统中各类装置的重要作用。电力系统中的金具经常长期露置在不同的大自然环境中，易受各种特殊气象条件(如大风、覆冰、气温变化、雷击等)的侵袭及外力的影响而发生故障。由于钢材、铝合金等金具材料容易发生腐蚀，进而协同发生磨损、断裂等失效行为，给电力系统的稳定工作和安全生产带来巨大的隐患，因此常采用镀锌层对金具表面进行腐蚀防护。

2、镀锌层能作为钢铁等金属的防腐涂层主要是因为其表面在环境中可以形成一层密实且不溶于水的氧化锌钝化层，对钢铁紧固件基体起着一定保护作用。同时，锌的腐蚀电势低于其他金属，在腐蚀过程中优先消耗金属锌，而避免基体金属发生腐蚀，从而对基体起到保护作用。但是由于镀锌层在使用过程中会被不断腐蚀消耗掉，因此在严苛的环境中就需要大量增大镀锌层厚度或改变镀锌层本征特性降低其损耗速度来保障镀锌层的腐蚀防护作用。其中，锌铝、锌铝-x(x＝镁、硅、稀土等元素)镀层就展现出了比锌镀层更为优异的耐蚀性而受到了极大的关注和应用。由于铝是水系溶液中沉积极其困难，因此锌铝系的镀层通常采用热浸镀的方法来制备，但热浸镀工艺存在着加工工序较多、能耗巨大等缺点。

技术实现思路

1、本发明需要解决的技术问题是提供一种金具表面高耐蚀的锌铝锰合金镀层及制备方法和应用，采用电镀工艺在非水的镀液中直接电沉积得到的锌铝锰合金镀层，该镀层具有极高的耐蚀性，能为金具提供良好的防护。

2、为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供一种金具表面高耐蚀的锌铝锰合金镀层制备方法，包括以下步骤：

3、步骤s1、镀液的配制：取氯化胆碱和苯丙酸加热至80℃以上形成液体，随后依次加入氯化铝、氯化锌、氯化锰配制成混合溶液，用硫酸和氢氧化钠调节ph值在3～11的范围内，随后维持温度在80℃以上陈化48～96小时；

4、步骤s2、锌铝锰合金镀层的电沉积制备：将配制好的溶液置于电解槽中，采用电镀工艺即可在经过预处理后的金具表面上沉积得到锌铝锰合金镀层。

5、本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s1中的氯化胆碱和苯丙酸的摩尔比为1：1.5～3.0。

6、本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s1中的氯化铝的浓度为0.01～1.0m、氯化锌的浓度为0.1～2.0m、氯化锰的浓度为0.01～0.5m。

7、本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s2中金具材质为钢铁或铝合金，金具的预处理工艺为砂纸打磨除锈→脱油脱脂→干燥。

8、本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s2中的电镀工艺中采用碳棒或锌棒作为阳极，金具作为阴极。

9、本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤s2中电镀工艺中阴极电流密度控制在0.1～10a/dm2，镀液的温度控制在80～150℃。

10、第二方面，本发明提供一种金具表面高耐蚀的锌铝锰合金镀层，采用上述制备方法制备而成。

11、本发明技术方案的进一步改进在于：所述锌铝锰合金镀层位于金具表面；所述锌铝锰合金镀层中铝的含量为3～30wt.％，锰的含量为1～20wt.％，其余为锌。

12、本发明技术方案的进一步改进在于：所述锌铝锰合金镀层厚度为10～200μm。

13、再一方面，本发明提供一种上述的锌铝锰合金镀层在电气工程和金属表面处理领域的应用。

14、由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

15、(1)本发明的合金电极通过制备得到锌铝锰合金镀层，该新型三元合金镀层相对于传统的镀锌层具有更加优异的耐蚀性，其中镀层中的铝元素能有效提高镀层的电极电位，降低牺牲性镀层的损耗速度，提高其防护效果；镀层中锰元素可增强镀层表面钝化膜层质量，进一步提高镀层的耐蚀性。

16、(2)本发明实现了锌铝锰三元合金镀层的电沉积制备，其中采用无水的镀液体系可保证铝、锰元素的共沉积。

17、(3)本发明的制备方法能耗低、适用于大规模生产，产品的制造成本低。

技术特征：

1.一种金具表面高耐蚀的锌铝锰合金镀层制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种金具表面高耐蚀的锌铝锰合金镀层制备方法，其特征在于：所述步骤s1中的氯化胆碱和苯丙酸的摩尔比为1：1.5～3.0。

3.根据权利要求1所述的一种金具表面高耐蚀的锌铝锰合金镀层制备方法，其特征在于：所述步骤s1中的氯化铝的浓度为0.01～1.0m、氯化锌的浓度为0.1～2.0m、氯化锰的浓度为0.01～0.5m。

4.根据权利要求1所述的一种金具表面高耐蚀的锌铝锰合金镀层制备方法，其特征在于，所述步骤s2中金具材质为钢铁或铝合金，金具的预处理工艺为砂纸打磨除锈→脱油脱脂→干燥。

5.根据权利要求4所述的一种金具表面高耐蚀的锌铝锰合金镀层制备方法，其特征在于：所述步骤s2中的电镀工艺中采用碳棒或锌棒作为阳极，金具作为阴极。

6.根据权利要求5所述的一种金具表面高耐蚀的锌铝锰合金镀层制备方法，其特征在于，所述步骤s2中电镀工艺中阴极电流密度控制在0.1～10a/dm2，镀液的温度控制在80～150℃。

7.一种金具表面高耐蚀的锌铝锰合金镀层，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的制备方法制备而成。

8.根据权利要求7所述的一种金具表面高耐蚀的锌铝锰合金镀层，其特征在于，所述锌铝锰合金镀层位于金具表面；所述锌铝锰合金镀层中铝的含量为3～30wt.％，锰的含量为1～20wt.％，其余为锌。

9.根据权利要求7所述的一种金具表面高耐蚀的锌铝锰合金镀层，其特征在于，所述锌铝锰合金镀层厚度为10～200μm。

10.如权利要求7至9任一项所述的一种金具表面高耐蚀的锌铝锰合金镀层在电气工程和金属表面处理领域的应用。

技术总结本发明公开了一种金具表面高耐蚀的锌铝锰合金镀层及制备方法和应用，该方法包括以下步骤：步骤S1、镀液的配制：取氯化胆碱和苯丙酸加热至80℃以上形成液体，随后依次加入氯化铝、氯化锌、氯化锰配制成混合溶液，用硫酸和氢氧化钠调节pH值在3～11的范围内，随后维持温度在80℃以上陈化48～96小时；步骤S2、锌铝锰合金镀层的电沉积制备：将配制好的溶液置于电解槽中，采用电镀工艺即可在经过预处理后的金具表面上沉积得到锌铝锰合金镀层。本发明采用电镀工艺在非水的镀液中直接电沉积得到的锌铝锰合金镀层，该镀层具有极高的耐蚀性，能为金具提供良好的防护。技术研发人员：田江波,李文峰,郭猛,赵振华,刘胜军,王浩,沈辰受保护的技术使用者：国网河北省电力有限公司保定供电分公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4