CN101575691A - 热浸镀用多功能助镀剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于热浸镀的多功能助镀剂，属于钢铁材料的表面镀覆工艺技术领域。其技术方案是：助镀剂水溶液的组分由氯化锌、氯化钠、氯化钾、氟化钠与由氟碳和碳氢表面活性剂合成的复合表面活性剂组成，配比组成为：氯化锌40～200g/L，氯化钠20～50g/L，氯化钾20～60g/L，氯化铵0～50g/L，氟化钠5～30g/L，复合表面活性剂0.5～5g/L，其余为水。本发明能提高助镀剂在钢铁制件表面的助镀效果，防止助镀后的钢铁制件在空气中被二次氧化，提高钢铁制件表面镀层质量；热浸镀时不爆锌；降低热浸镀时锌浴表面产生的烟尘量；既适合于热浸镀锌又适合于热浸镀铝。
Description
技术领域
本发明提出一种热浸镀专用的多功能助镀剂，属于钢铁材料的表面镀覆工艺技术领域。
背景技术
助镀就是将酸洗后的钢铁制件再浸入一定成分的氯化锌铵助镀液中，提出后在钢铁制件表面形成一层薄的氯化锌铵盐膜的过程。助镀剂的助镀可起到两个方面的作用：(1)对钢铁制件表面起到清洁的作用，去除酸洗清洗后残留在钢铁制件表面的铁盐或氧化物，在钢铁制件表面沉积上一层盐膜，可防止钢铁制件从助镀池到进入锌锅这一段时间内在空气中二次氧化；(2)使钢铁制件在进入锌浴时具有更大的表面活性。
当温度高于200℃以上时，钢铁制件表面的助镀剂盐膜中的氯化铵会分解成氨气和氯化氢气体，此时氯化氢对钢基体的侵蚀占了主导，使钢基体表面不能形成氧化物，保持钢基体的活化状态。故在传统的热浸镀锌用助镀剂中均含有一定含量的氯化铵。常用的助镀剂采用氯化锌和氯化铵混合溶液作为助镀液。助镀液的质量浓度通常控制在200～400g/L，助镀液中氯化铵、氯化锌的铵锌比常选用0.8～1.6。当助镀后烘干条件好时，助镀剂常采用双盐ZnCl2·2NH4Cl溶液，当助镀后不采用专用烘干设备或装置时，主要依靠从助镀池中带出的余热使钢铁制件干燥，助镀剂常采用三盐ZnCl2·3NH4Cl溶液。由于钢铁制件表面助镀剂盐膜中的氯化铵容易分解，烘干温度通常不宜超过150℃；也不宜低于100℃，否则钢铁制件需要长时间烘干，容易引起助镀剂盐膜中氯化锌吸潮。
当热浸镀锌浴中含一定量的铝时，由于铝会与助镀盐膜中的氯化铵反应生成无助镀效果的氯化铝，使助镀盐膜的作用减弱甚至助镀剂失效，严重时导致钢铁制件表面不能被锌浴浸润，产生漏镀。根据多家工厂的实践结果，锌浴中的铝含量小于0.006％-0.007％时，助镀液中的氯化锌铵质量浓度维持在200-300g/L是安全的；当锌浴中含铝量偏高时，助镀液中氯化铵的质量浓度应增加；当锌浴中的含铝量较高时，可在助镀液中添加一些氟化物。如中国专利(CN 1186473C)中发明了一种熔剂法热浸镀低铝锌合金用的助镀剂，在氯化锌+氯化铵助镀剂中添加氟化铵、氯化铈来改善助镀效果；又如，中国专利(CN 1356404A)中发明了一种热镀锌铝系合金用水溶性助镀剂，在保留氯化铵的基础上添加氟化铝、氟化钾、氟锆酸、氟化铵、氯化钾配置成助镀剂来改善助镀效果；又如，中国专利(CN 101126142A)中发明了一种热镀锌助镀剂用添加剂，在氯化锌+氯化铵+氟化物的助镀剂中添加长链烷基阳离子表面活性剂来改善助镀效果。
氯化锌+氯化铵助镀剂已被热浸镀锌企业广泛采用，但在使用过程中在锌浴上方产生大量的烟尘，影响镀锌工艺的操作环境和周边生态环境。因此，开发多功能新型助镀剂无疑有着巨大的应用前景。如，中国专利(CN 101122000A)发明由植酸锌、硼砂、氟化钠、柠檬酸、草酸、盐酸胼组成的助镀剂，助镀剂中不含有氯化铵，有利于工作环境的改善；又如，中国专利(CN 101328568A)中发明了由季铵根阳离子表面活性剂和聚氧乙烯基非离子表面活性剂组成的添加剂添加到由氟化钠、氟化铝、氯化锌、氯化铵、锆氟酸钾、氟化钾、氯化钠组成的助镀剂中改善热浸镀锌、热浸镀锌-铝时的助镀效果。为此，研究一种新型的多功能助镀剂，改善助镀效果，提高镀层质量，改善工作环境，是该领域技术人员长时期内面临的技术课题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术步足，提供一种热浸镀用多功能助镀剂，该多功能助镀剂具有提高助镀剂在钢铁制件表面的助镀效果，防止助镀后的钢铁制件在空气中被二次氧化，提高制件表面镀层质量；热浸镀时不爆锌；热浸镀时锌浴表面产生的烟尘少；即适合于热浸镀锌又适合于热浸镀铝。
本发明热浸镀用多功能助镀剂的技术方案为：助镀剂水溶液由氯化锌、氯化钠、氟化钠与由氟碳和碳氢表面活性剂合成的复合表面活性剂共同组成，其配比组成为：氯化锌90～200g/L，氯化钾40～60g/L，氯化铵0～50g/L，氟化钠15～30g/L复合表面活性剂1～5g/L，其余为水。
所述的助镀剂水溶液组分中可以有氯化铵0～50g/L。
所述助镀剂水溶液由氯化锌、氯化钠、氟化钠与由氟碳和碳氢表面活性剂合成的复合表面活性剂共同组成，其配比组成为：氯化锌50～200g/L，氯化钠30～50g/L，氯化铵0～50g/L，氟化钠10～30g/L复合表面活性剂0.8～5g/L，其余为水。
助镀剂水溶液的组分由氯化锌、氯化钠、氯化钾、氯化铵、氟化钠配比组成为：氯化锌40～200g/L，氯化钠20～50g/L，氯化钾20～60g/L，氟化钠5～30g/L，复合表面活性剂0.5～5g/L，其余为水，与由氟碳和碳氢表面活性剂合成的复合表面活性剂组成。
组分中若复合表面活性剂组成含量以质量分数计，大于等于0.05％。
本发明助镀剂水溶液的组分由氯化锌、氯化钠、氯化钾、氯化铵、氟化钠与由氟碳和碳氢表面活性剂合成的复合表面活性剂组成；配比组成为：氯化锌40～200g/L，氯化钠20～50g/L，氯化钾20～60g/L，氯化铵0～50g/L，氟化钠5～30g/L，复合表面活性剂0.5～5g/L，其余为水。使用本发明进行热浸镀时：先将除油、除锈后的钢铁制品浸入多功能助镀剂中助镀处理，然后在合适温度下干燥或烘干，使其表面附着一层均匀的助镀剂膜，再浸入熔融锌或锌铝合金液中进行热浸镀。本发明目的在于克服现有技术的不足，通过添加氟碳、碳氢表面活性和氟化钠在保证助镀效果的前提下将传统助镀剂中氯化铵含量降低。其优点在于本发明助镀剂可提高钢铁制件表面的助镀效果，防止助镀后的钢铁制件在空气中被二次氧化，提高制件表面镀层质量；热浸镀时不爆锌；热浸镀时锌浴表面产生的烟尘少；即适合于热浸镀锌又适合于热浸镀铝。
上述多功能助镀剂可由氯化锌、氯化钠、氯化铵、氟化钠、复合表面活性剂组成，其配比组分为：氯化锌50～200g/L，氯化钠30～50g/L，氯化铵0～50g/L，氟化钠10～30g/L，复合表面活性剂0.8～5g/L，其余为水。
上述多功能助镀剂可由氯化锌、氯化钾、氯化铵、氟化钠、复合表面活性剂组成，其配比组分为：氯化锌90～200g/L，氯化钾40～60g/L，氯化铵0～50g/L，氟化钠15～30g/L，复合表面活性剂1～5g/L，其余为水。
上述多功能助镀剂中的复合表面活性剂由氟碳和碳氢表面活性剂合成，其中合成复合表面活性剂的氟碳、碳氢表面活性剂可以为阳离子型、阴离子型和非离子型。助镀剂组分中复合表面活性剂的组成含量以质量分数计，不能低于0.05％，则需大于等于0.05％，否则出现漏镀。
上述多功能助镀剂中复合表面活性剂中的氟碳表面活性剂的特征为氟碳表面活性剂的制备过程是将碳氢表面活性剂的碳氢链中的氢原子全部或部分用氟原子取代，即氟碳链代替了碳氢链。
上述多功能助镀剂中复合表面活性剂中的碳氢表面活性剂要求低泡、部分水溶性。碳氢表面活性剂可以为阳离子型、阴离子型或非离子型。
本发明的多功能助镀剂具有提高助镀剂在钢铁制件表面的助镀效果，防止助镀后的钢铁制件在空气中被二次氧化，提高制件表面镀层质量；热浸镀时不爆锌；热浸镀时锌浴表面产生的烟尘少；即适合于热浸镀锌又适合于热浸镀铝的优点。
具体实施方式
以下结合实例对本发明作进一步详述。
实施例1：取氟碳表面活性剂如全氟辛基磺酸钾2.5Kg，碳氢表面活性剂正癸基硫酸钠2.5Kg，氯化锌400Kg，氯化钠500Kg，氯化钾200Kg，氟化钠50Kg，10000L温度50℃的自来水配成助镀剂溶液，充分搅拌均匀。将经过脱脂、酸洗除锈、漂洗过的长400mm的75×75×6角钢480Kg浸入助镀液中，角钢从助镀液中提出后在温度120℃烘床上烘干8min，然后角钢浸入锌浴中镀锌，浸入时未出现爆锌，浸入时锌液表面有少量烟尘产生，浸镀1min后锌液表面浮出黑色碳化物；角钢从锌液中提出经水浴冷却后，发现角钢表面无漏镀现象，镀层色泽均匀；镀层厚度经磁力测厚仪检测后发现镀层厚度均匀，厚度为116～124μm。
实施例2：取氟碳表面活性剂如N-丙基全氟辛基磺酰基季胺碘化物3Kg，碳氢表面活性剂如烷基醇酰胺磷酸酯5Kg，氯化锌2000Kg，氯化钠300Kg，氟化钠100Kg，10000L温度50℃的自来水配成助镀剂溶液，充分搅拌均匀。将经过脱脂、酸洗除锈、漂洗过的长400mm的45×45×4角钢500Kg浸入助镀液中，角钢从助镀液中提出后在温度120℃烘床上烘干8min，然后角钢浸入锌浴中镀锌，浸入时未出现爆锌，浸入时锌液表面有微量烟尘产生，浸镀1min后锌液表面浮出黑色碳化物；角钢从锌液中提出经水浴冷却后，发现角钢表面无漏镀现象，镀层色泽均匀；镀层厚度经磁力测厚仪检测后发现镀层厚度均匀，厚度为119～125μm。
实施例3：取氟碳表面活性剂如N-丙基全氟辛基磺酰胺6Kg，碳氢表面活性剂如壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)4Kg，氯化锌900Kg，氯化钾400Kg，氟化钠150Kg，10000L温度50℃的自来水配成助镀剂溶液，充分搅拌均匀。将经过脱脂、酸洗除锈、漂洗过的长360mm的45×45×4角钢480Kg浸入助镀液中，角钢从助镀液中提出后在温度120℃烘床上烘干7min，然后角钢浸入锌浴中镀锌，浸入时未出现爆锌，浸入时锌液表面有少量烟尘产生，浸镀1min后锌液表面浮出黑色碳化物；角钢从锌液中提出经水浴冷却后，发现角钢表面无漏镀现象，镀层色泽均匀；镀层厚度经磁力测厚仪检测后发现镀层厚度均匀，厚度为108～122μm。
实施例4：取氟碳表面活性剂如N-羟乙基全氟辛基磺酰胺40Kg，碳氢表面活性剂如磺基琥珀酸双十三烷基酯钠60Kg，氯化锌4000Kg，氯化钠400Kg，氯化钾400Kg，氯化铵2000Kg，氟化钠100Kg，20000L温度50℃的自来水配成助镀剂溶液，充分搅拌均匀。将经过脱脂、酸洗除锈、漂洗过的长400mm的75×75×8角钢800Kg浸入助镀液中，角钢从助镀液中提出后在温度120℃烘床上烘干7min，然后角钢浸入锌-铝浴中浸镀，浸入时未出现爆锌，浸入时锌-铝液表面有烟尘产生，但烟尘量比传统氯化锌+氯化铵助镀剂时少，浸镀1min后锌-铝液表面浮出黑色碳化物；角钢从锌池中提出经水浴冷却后，发现角钢表面无漏镀现象，镀层色泽均匀；镀层厚度经磁力测厚仪检测后发现镀层厚度均匀，厚度为90～97μm。
实施例5：取氟碳表面活性剂如N-乙基全氟辛基磺酰基氨基乙醇10Kg，碳氢表面活性剂如壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠40Kg，氯化锌2000Kg，氯化钠500Kg，氯化铵200Kg，氟化钠300Kg，10000L温度50℃的自来水配成助镀剂溶液，充分搅拌均匀。将经过脱脂、酸洗除锈、漂洗过的长400mm的75×75×8角钢400Kg浸入助镀液中，角钢从助镀液中提出后在温度120℃烘床上烘干8min，然后角钢浸入锌-铝浴中浸镀，浸入时未出现爆锌，浸入时锌-铝液表面有少量烟尘产生，浸镀1min后锌-铝液表面浮出黑色碳化物；角钢从锌池中提出经水浴冷却后，发现角钢表面无漏镀现象，镀层色泽均匀；镀层厚度经磁力测厚仪检测后发现镀层厚度均匀，厚度为95～103μm。
实施例6：取氟碳表面活性剂如N-丙基全氟辛基磺酰胺40Kg，碳氢表面活性剂如壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠10Kg，氯化锌2800Kg，氯化钾400Kg，氯化铵50Kg，氟化钠200Kg，10000L温度50℃的自来水配成助镀剂溶液。将经过脱脂、酸洗除锈、漂洗过的长400mm的45×45×4角钢390Kg浸入助镀液中，角钢从助镀液中提出后在温度120℃烘床上烘干6min，然后角钢浸入锌-铝浴中浸镀，浸入时未出现爆锌，浸入时锌-铝液表面有少量烟尘产生，浸镀1min后锌-铝液表面浮出黑色碳化物；角钢从锌池中提出经水浴冷却后，发现角钢表面无漏镀现象，镀层色泽均匀；镀层厚度经磁力测厚仪检测后发现镀层厚度均匀，厚度为98～106μm。
实施例7：取氟碳表面活性剂如N-丙基全氟辛基磺酰基季胺碘化物3Kg，脂肪酸烷醇酰胺5Kg，氯化锌900Kg，氯化钠400Kg，氯化钾250Kg，氯化铵100Kg，氟化钠250Kg，10000L温度为50℃的自来水配成助镀剂溶液，充分搅拌均匀，将助镀液加热到。将经过脱脂、酸洗除锈、漂洗过的长400mm的75×75×6角钢460Kg浸入助镀液中，角钢从助镀液中提出后在温度120℃烘床上烘干6min，然后角钢浸入锌-铝浴中浸镀，浸入时未出现爆锌，浸入时锌-铝液面有少量烟尘产生，比传统氯化锌+氯化铵助镀剂浸镀时产生的烟尘要少的多，浸镀1min后锌-铝液表面浮出黑色碳化物；角钢从锌池中提出经水浴冷却后，发现角钢表面无漏镀现象，镀层色泽均匀；镀层厚度经磁力测厚仪检测后发现镀层厚度均匀，厚度为94～107μm。
Claims (5)
1.一种热浸镀用多功能助镀剂，其特征在于：助镀剂水溶液由氯化锌、氯化钠、氟化钠与由氟碳和碳氢表面活性剂合成的复合表面活性剂共同组成，其配比组成为：氯化锌90～200g/L，氯化钾40～60g/L，氯化铵0～50g/L，氟化钠15～30g/L复合表面活性剂1～5g/L，其余为水。
2.根据权利要求1所述的热浸镀用多功能助镀剂，其特征在于：所述的助镀剂水溶液组分中可以有氯化铵0～50g/L。
3.根据权利要求1、2所述的热浸镀用多功能助镀剂，其特征在于：所述助镀剂水溶液由氯化锌、氯化钠、氟化钠与由氟碳和碳氢表面活性剂合成的复合表面活性剂共同组成，其配比组成为：氯化锌50～200g/L，氯化钠30～50g/L，氯化铵0～50g/L，氟化钠10～30g/L复合表面活性剂0.8～5g/L，其余为水。
4.根据权利要求1、2、3所述的热浸镀用多功能助镀剂，其特征在于：助镀剂水溶液的组分由氯化锌、氯化钠、氯化钾、氯化铵、氟化钠配比组成为：氯化锌40～200g/L，氯化钠20～50g/L，氯化钾20～60g/L，氟化钠5～30g/L，复合表面活性剂0.5～5g/L，其余为水。与由氟碳和碳氢表面活性剂合成的复合表面活性剂组成。
5.根据权利要求1、2、3所述的热浸镀用多功能助镀剂，其特征在于：组分中若复合表面活性剂组成含量以质量分数计，大于等于0.05％。
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