CN103320790A - 锌化学表面处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供锌化学表面处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：对钢材质螺丝工件的表面进行除油、除锈、水洗和干燥处理；配制渗锌剂；钢材质螺丝工件渗锌处理；钢材质螺丝工件冷却；对钢材质螺丝工件进行冲洗、抛光处理、钝化处理和晾干处理；在温度为20-30℃、电流密度为2.0A/dm2的条件下，以需电镀的钢材质螺丝工件为阴极，锌板为阳极，阳极与阴极面积比为2∶1，进行电镀；电镀液为碱性无氰镀锌镀液。本发明结合了渗锌和冷镀锌工艺对钢材质螺丝进行表面处理，达到了两种工艺的优点的结合，使处理后的钢材质螺丝表面光亮、无锌渣、锌流，尺寸精确，锌层厚度好，防锈效果好。
Description
技术领域
本发明属于一种钢件表面处理工艺。
背景技术
目前，对钢材质螺丝工件的表面处理主要有两种工艺：
渗锌工艺，将渗锌剂与钢铁制件置于渗锌炉中，加热到400℃左右，活性锌原子则由表及里地向钢铁制件渗透。与此同时，铁原子由内向外扩散，这就在钢铁制件的表层形成锌铁金属间化合物，即镀锌层。渗锌工艺的缺点是处理后表面为灰色，不光亮，优点是处理后锌层厚度较厚。
冷镀锌工艺，是利用电解设备将工件经过除油、酸洗、后放入成分为锌盐的溶液中，并连接电解设备的负极，在工件的对面放置锌板，连接在电解设备的正极接通电源，利用电流从正极向负极的定向移动就会在工件上沉积一层锌。冷镀锌工艺的优点是处理后表面光亮，缺点是处理后形成的镀层偏薄。
热镀锌工艺，是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。热镀锌工艺的优点是锌层厚度好，防锈效果好，缺点是镀后工件表面会形成锌渣、锌流，对于螺丝工件，锌渣、锌流会导致螺丝无法与螺母配合螺设的后果。
发明内容
本发明提供一种锌化学表面处理工艺，其目的解决现有技术存在的缺点，使钢材质螺丝工件表面经锌化学处理后，表面光亮，锌层厚度情况好，防锈效果好，且成品率高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
锌化学表面处理工艺，其特征在于：
包括以下步骤：
A：对钢材质螺丝工件的表面进行除油、除锈、水洗和干燥处理；
B：配制渗锌剂：将锌粉、纳米氧化铈粉末、作为活化剂的氯化铵和作为填充剂的氧化铝按一定量混合后进行细化研磨处理，研磨后的粉末为微纳米级，所述锌粉中锌含量大于99％，粒度为250-280目；所述纳米氧化铈粉末用量是锌粉重量的2％-10％；所述作为活化剂的氯化铵的用量为渗锌剂总重量的0.1-0.3％；所述纳米氧化铈粉末粒度直径范围为100nm-400nm；所述作为填充剂的氧化铝、复合锌粉及钢材质螺丝工件的体积之和等于渗锌罐体积的91-95％；
C：钢材质螺丝工件渗锌处理：将钢材质螺丝工件和步骤A得到的渗锌剂填装到渗锌罐中，然后将填装好的渗锌罐放置在渗锌炉中加热升温，渗锌罐翻转加热，使渗锌罐内的钢材质螺丝工件均匀受热，加热升温时间控制在1-2小时，当温度达到350-400℃时，保持恒温100-120分钟；在钢材质螺丝工件表层形成锌铁金属间化合物，这层化合物和作为基体的钢材质螺丝工件是以冶金方式结合；
D：钢材质螺丝工件冷却：渗锌处理完成后，渗锌罐随渗锌炉冷却到100℃以下，将渗锌罐从渗锌炉中取出，继续冷却至温度低于50℃，将钢材质螺丝工件与渗锌剂分离；
E：对钢材质螺丝工件进行冲洗、抛光处理、钝化处理和晾干处理；
F：在温度为20-30℃、电流密度为2.0A/dm2的条件下，以需电镀的钢材质螺丝工件为阴极，锌板为阳极，阳极与阴极面积比为2∶1，进行电镀；电镀液为碱性无氰镀锌镀液，采用的是含以下浓度物质的水溶液：ZnO：8-15g/L、NaOH：100-120g/L、开缸剂15-20mL/L、主光剂1-2mL/L，电流密度0.1-0.3A/dm2。
上述开缸剂主要由下述物质的水溶液组成：聚乙烯亚胺均聚物、1-苄基-3-羧基吡啶嗡氯化物、1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐和水溶性阳离子聚合物；各物质的质量百分浓度优选为：聚乙烯亚胺均聚物7-12％、1-苄基-3-羧基吡啶嗡氯化物3-5％、1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐6-10％和水溶性阳离子聚合物7-10％，水溶性阳离子聚合物是质量比为1∶1的二氨基脲聚合物和阳离子聚合物的混合物。
上述的主光剂主要由下述物质的水溶液组成：咪唑丙氧基缩合物、烯丙氧基缩合物和1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐；各物质的质量百分浓度优选为：咪唑丙氧基缩合物10-12％、烯丙氧基缩合物8-10％和1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐9-10％。
本发明的有益之处在于：
本发明结合了渗锌和冷镀锌工艺对钢材质螺丝进行表面处理，达到了两种工艺的优点的结合，使处理后的钢材质螺丝表面光亮、无锌渣、锌流，尺寸精确，锌层厚度好，防锈效果好。
具体实施方式
本发明是一种对钢材质螺丝工件进行锌化学表面处理工艺，其按照如下步骤进行处理，数值可以在所提供的数值区间内根据具体情况选择，都可以达到很好的钢材质螺丝工件锌表面化学处理效果。
A：对钢材质螺丝工件的表面进行除油、除锈、水洗和干燥处理；也即采用常用的有机溶剂除油、化学除油、机械除油或擦拭除油；表面除锈采用常用的化学酸洗或机械除锈法，如滚抛、刷洗、喷砂或喷丸等机械方法。除油除锈后的钢枕通过水洗干燥后得到表面清洁、干燥的钢材质螺丝工件；
B：配制渗锌剂：将锌粉、纳米氧化铈粉末、作为活化剂的氯化铵和作为填充剂的氧化铝按一定量混合后进行细化研磨处理，研磨后的粉末为微纳米级，所述锌粉中锌含量大于99％，粒度为250-280目；所述纳米氧化铈粉末用量是锌份重量的2％-10％；所述作为活化剂的氯化铵的用量为渗锌剂总重量的0.1-0.3％；所述纳米氧化铈粉末粒度直径范围为100nm-400nm；所述作为填充剂的氧化铝、复合锌粉及钢材质螺丝工件的体积之和等于渗锌罐体积的91-95％；
C：钢材质螺丝工件渗锌处理：将钢材质螺丝工件和步骤A得到的渗锌剂填装到渗锌罐中，然后将填装好的渗锌罐放置在渗锌炉中加热升温，渗锌罐翻转加热，使渗锌罐内的钢材质螺丝工件均匀受热，加热升温时间控制在1-2小时，当温度达到350-400℃时，保持恒温100-120分钟；在钢材质螺丝工件表层形成锌铁金属间化合物，这层化合物和作为基体的钢材质螺丝工件是以冶金方式结合；
D：钢材质螺丝工件冷却：渗锌处理完成后，渗锌罐随渗锌炉冷却到100℃以下，将渗锌罐从渗锌炉中取出，继续冷却至温度低于50℃，将钢材质螺丝工件与渗锌剂分离；
E：对钢材质螺丝工件进行冲洗、抛光处理、钝化处理和晾干处理；也即采用15％的硝酸进行化学抛光10～25秒，以便除去钢材质螺丝工件表面的黑色氧化物或残余锌粉，抛光后应立即用水将酸清洗干净；用铬酸或铬酸盐溶液进行钝化处理，以提高渗层耐腐蚀能力或表面光洁度；
F：在温度为20-30℃、电流密度为2.0A/dm2的条件下，以需电镀的钢材质螺丝工件为阴极，锌板为阳极，阳极与阴极面积比为2∶1，进行电镀；电镀液为碱性无氰镀锌镀液，采用的是含以下浓度物质的水溶液：ZnO：8-15g/L、NaOH：100-120g/L、开缸剂15-20mL/L、主光剂1-2mL/L，电流密度0.1-0.3A/dm2。
上述开缸剂主要由下述物质的水溶液组成：聚乙烯亚胺均聚物、1-苄基-3-羧基吡啶嗡氯化物、1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐和水溶性阳离子聚合物；各物质的质量百分浓度优选为：聚乙烯亚胺均聚物7-12％、1-苄基-3-羧基吡啶嗡氯化物3-5％、1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐6-10％和水溶性阳离子聚合物7-10％，水溶性阳离子聚合物是质量比为1∶1的二氨基脲聚合物和阳离子聚合物的混合物。
上述的主光剂主要由下述物质的水溶液组成：咪唑丙氧基缩合物、烯丙氧基缩合物和1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐；各物质的质量百分浓度优选为：咪唑丙氧基缩合物10-12％、烯丙氧基缩合物8-10％和1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐9-10％。
做为最佳实施例，可以按以下数值选择对钢材质螺丝工件进行锌化学表面处理：
A：对钢材质螺丝工件的表面进行除油、除锈、水洗和干燥处理；也即采用常用的有机溶剂除油、化学除油、机械除油或擦拭除油；表面除锈采用常用的化学酸洗或机械除锈法，如滚抛、刷洗、喷砂或喷丸等机械方法。除油除锈后的钢枕通过水洗干燥后得到表面清洁、干燥的钢材质螺丝工件；
B：配制渗锌剂：将锌粉、纳米氧化铈粉末、作为活化剂的氯化铵和作为填充剂的氧化铝按一定量混合后进行细化研磨处理，研磨后的粉末为微纳米级，所述锌粉中锌含量99％，粒度为260目；所述纳米氧化铈粉末用量是锌粉重量的5％；所述作为活化剂的氯化铵的用量为渗锌剂总重量的0.2％；所述纳米氧化铈粉末粒度直径为300nm；所述作为填充剂的氧化铝、复合锌粉及钢材质螺丝工件的体积之和等于渗锌罐体积的93％；
C：钢材质螺丝工件渗锌处理：将钢材质螺丝工件和步骤A得到的渗锌剂填装到渗锌罐中，然后将填装好的渗锌罐放置在渗锌炉中加热升温，渗锌罐翻转加热，使渗锌罐内的钢材质螺丝工件均匀受热，加热升温时间2小时，当温度达到400℃时，保持恒温120分钟；在钢材质螺丝工件表层形成锌铁金属间化合物，这层化合物和作为基体的钢材质螺丝工件是以冶金方式结合；
D：钢材质螺丝工件冷却：渗锌处理完成后，渗锌罐随渗锌炉冷却到100℃以下，将渗锌罐从渗锌炉中取出，继续冷却至温度低于50℃，将钢材质螺丝工件与渗锌剂分离；
E：对钢材质螺丝工件进行冲洗、抛光处理、钝化处理和晾干处理；也即采用15％的硝酸进行化学抛光10～25秒，以便除去钢材质螺丝工件表面的黑色氧化物或残余锌粉，抛光后应立即用水将酸清洗干净；用铬酸或铬酸盐溶液进行钝化处理，以提高渗层耐腐蚀能力或表面光洁度；
F：在温度为20℃、电流密度为2.0A/dm2的条件下，以需电镀的钢材质螺丝工件为阴极，锌板为阳极，阳极与阴极面积比为2∶1，进行电镀；电镀液为碱性无氰镀锌镀液，采用的是含以下浓度物质的水溶液：ZnO：10g/L、NaOH：110g/L、开缸剂18mL/L、主光剂2mL/L，电流密度0.2A/dm2。
上述开缸剂主要由下述物质的水溶液组成：聚乙烯亚胺均聚物、1-苄基-3-羧基吡啶嗡氯化物、1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐和水溶性阳离子聚合物；各物质的质量百分浓度优选为：聚乙烯亚胺均聚物10％、1-苄基-3-羧基吡啶嗡氯化物4％、1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐8％和水溶性阳离子聚合物8％，水溶性阳离子聚合物是质量比为1∶1的二氨基脲聚合物和阳离子聚合物的混合物。
上述的主光剂主要由下述物质的水溶液组成：咪唑丙氧基缩合物、烯丙氧基缩合物和1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐；各物质的质量百分浓度优选为：咪唑丙氧基缩合物10-12％、烯丙氧基缩合物8-10％和1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐9-10％。
Claims (3)
1.锌化学表面处理工艺，其特征在于：
包括以下步骤：
A：对钢材质螺丝工件的表面进行除油、除锈、水洗和干燥处理；
B：配制渗锌剂：将锌粉、纳米氧化铈粉末、作为活化剂的氯化铵和作为填充剂的氧化铝按一定量混合后进行细化研磨处理，研磨后的粉末为微纳米级，所述锌粉中锌含量大于99％，粒度为250-280目；所述纳米氧化铈粉末用量是锌粉重量的2％-10％；所述作为活化剂的氯化铵的用量为渗锌剂总重量的0.1-0.3％；所述纳米氧化铈粉末粒度直径范围为100nm-400nm；所述作为填充剂的氧化铝、复合锌粉及钢材质螺丝工件的体积之和等于渗锌罐体积的91-95％；
C：钢材质螺丝工件渗锌处理：将钢材质螺丝工件和步骤A得到的渗锌剂填装到渗锌罐中，然后将填装好的渗锌罐放置在渗锌炉中加热升温，渗锌罐翻转加热，使渗锌罐内的钢材质螺丝工件均匀受热，加热升温时间控制在1-2小时，当温度达到350-400℃时，保持恒温100-120分钟；在钢材质螺丝工件表层形成锌铁金属间化合物，这层化合物和作为基体的钢材质螺丝工件是以冶金方式结合；
D：钢材质螺丝工件冷却：渗锌处理完成后，渗锌罐随渗锌炉冷却到100℃以下，将渗锌罐从渗锌炉中取出，继续冷却至温度低于50℃，将钢材质螺丝工件与渗锌剂分离；
E：对钢材质螺丝工件进行冲洗、抛光处理、钝化处理和晾干处理；
F：在温度为20-30℃、电流密度为2.0A/dm2的条件下，以需电镀的钢材质螺丝工件为阴极，锌板为阳极，阳极与阴极面积比为2∶1，进行电镀；电镀液为 碱性无氰镀锌镀液，采用的是含以下浓度物质的水溶液：ZnO：8-15g/L、NaOH：100-120g/L、开缸剂15-20mL/L、主光剂1-2mL/L，电流密度0.1-0.3A/dm2。
2.如权利要求1所述的锌化学表面处理工艺，其特征在于：所述开缸剂主要由下述物质的水溶液组成：聚乙烯亚胺均聚物、1-苄基-3-羧基吡啶嗡氯化物、1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐和水溶性阳离子聚合物；各物质的质量百分浓度优选为：聚乙烯亚胺均聚物7-12％、1-苄基-3-羧基吡啶嗡氯化物3-5％、1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐6-10％和水溶性阳离子聚合物7-10％，水溶性阳离子聚合物是质量比为1∶1的二氨基脲聚合物和阳离子聚合物的混合物。
3.如权利要求1所述的锌化学表面处理工艺，其特征在于：上述的主光剂主要由下述物质的水溶液组成：咪唑丙氧基缩合物、烯丙氧基缩合物和1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐；各物质的质量百分浓度优选为：咪唑丙氧基缩合物10-12％、烯丙氧基缩合物8-10％和1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐9-10％。
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