CN103834889A

CN103834889A - 钢制件热镀锌用无白烟助镀剂及其应用的热镀锌工艺

Info

Publication number: CN103834889A
Application number: CN201410099399.3A
Authority: CN
Inventors: 李斌; 苗立贤; 马玉强; 陈立
Original assignee: Individual
Current assignee: Miao Lixian
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2014-06-04

Abstract

本发明公开了一种钢制件热镀锌无白烟助镀剂及其应用的热镀锌工艺，该助镀剂由氯化锌、氯化钾、改性若丁和助镀剂添加剂混合水溶液组成，其中各组分的浓度如下：氯化锌180～240g/L、氯化钾40～50g/L、改性若丁1.5～2.5g/L、助镀剂添加剂0.1～0.6g/L。本发明配方简单，该助镀剂中不含有产生白烟的氯化铵（NH₄Cl），可大幅度降低热浸镀锌时的烟尘的产生，应用该助镀剂的热镀锌工艺更加优化，具有生产成本低廉、助镀质量稳定和可适应批量钢制件热镀锌生产等优点。

Description

钢制件热镀锌用无白烟助镀剂及其应用的热镀锌工艺

技术领域

本发明涉及钢铁制件热镀锌技术领域，具体的说是一种钢制件热镀锌无白烟助镀剂及其应用的热镀锌工艺。

背景技术

热镀锌（Hot-dip galvanizing),是一种普遍用于钢铁制品的表面防腐蚀方法。它利用金属锌的低熔点能够粘附在高熔点钢铁表面上的特性，而采用的一种防腐处理方法。钢铁制品热镀锌的主要目的是防腐蚀，热镀锌层具有优良的耐腐蚀性能，大气环境中使用寿命一般可达30年以上，其镀层光亮、美观，结合力强、镀层均匀，广泛应用在通讯电力行业：电力输电线路铁塔、变电站管塔制件、高压输电导线等；交通运输行业：高速公路护栏、路灯杆、桥梁钢构、公路标志牌等；石油化工行业：输油管、油井管等；农业和渔业等国民经济各个领域。以上钢铁制品热镀锌工艺特点为批量热镀锌，它具有宜操作，工艺条件的变化对镀层厚度的变化相对不敏感，工艺稳定、适应性宽等优点，因此得到了广泛的应用。钢制件热镀锌现在一般工艺流程为：钢制件一盐酸洗除锈一水清洗一浸粘助镀溶剂一热浸镀锌一后处理一成品。

在钢制件热镀锌过程中，浸粘助镀溶剂工序在整个钢制件热镀锌生产上，处于一个承上启下的一个重要环节。它不仅可以弥补钢制件盐酸酸洗除锈工序可能存在的不足，还可以活化钢铁表面，提高镀锌质量。钢制件不经过浸粘溶剂助镀处理，钢制件表面就镀不上锌；助镀溶剂品质好与差，不仅直接影响镀锌层质量，还对锌和其它辅助材料的消耗成本有很大的影响。

所谓助镀就是将盐酸酸洗后的钢制件经水漂洗后，漂洗掉钢制件表面上的铁盐，再浸入氯化锌、氯化铵助镀溶剂中，钢制件从助镀溶剂中提出后在钢制件表面形成一层薄的氯化锌氯化复合铵盐膜。助镀溶剂的主要作用是：

1）清洁钢制件表面，能去除掉盐酸洗后钢制件表面上的一些铁盐、氧化物和其它脏物。

2）在钢制件表面沉积一层盐膜，可以将钢制件表面与空气隔绝开来，防止进一步微氧化。

3）净化钢制件浸入锌液处的液相锌，使钢制件与液态锌快速浸润并反应。

4）钢制件表面粘附的一层助镀溶剂膜受热分解时，使钢制件表面具有活性作用及润湿能力（即降低表面张力），使锌液能很好地附着于钢制件表面的金属基体上，并顺利地进行合金化过程。同时助镀剂还要满足钢制件热浸锌的要求：

（a）在锌液温度下，必须相当稳定；

（b）对钢制件钢基体不会产生铁盐类化合物；

（c）溶剂在锌液中的分解反应要十分迅速，并能完全从钢制件表面上脱落，分解时所产生的物质应是流动的而容易被消除掉，不会影响镀锌层质量；

（d）即使溶剂形成铁盐，但该铁盐能被锌液还原。

为此，在传统的干法钢制件热镀锌生产中，一直沿用氯化铵和氯化锌比例为54/ 46或44 / 56的混合溶液作为助镀溶剂。

但是以氯化铵和氯化锌(NH₄Cl / ZnCl₂)混合溶液作为钢制件热镀锌的助镀剂，在使用过程中，附着在钢制件表面上的氯化铵锌盐膜在445~455℃热浸镀锌温度下，盐膜中的氯化铵（NH₄Cl）在337.8℃时分解为NH₃和HCl，即：

NH₄Cl → NH₃↑ + HCl↑

上式分解释放出的氨和氯化氢一部分与锌液表面的氧化锌继续发生如下反应：

2HCl+NH₃ +ZnO = ZnCl₂（NH₃）+ H₂O

同时还有大部分的NH₃和HCl伴随着ZnO微粒的烟尘漂浮在车间的上部，影响车间操作及附近的环境质量。而氯化锌（ZnCl₂）的沸点为732℃，遇到常温热镀锌温度445~455℃℃时，不会分解出HCl,它在溶剂中主要起到对工件及锌液的净化功能等作用。

对于热镀锌过程中因钢制件表面上的氯化铵盐膜受热后，所产生的白色烟雾，现在国内已经有不少的企业采用机械式烟雾收集过滤处理的方式，把热镀锌过程所产生的白色烟雾经过导流板、风机吹送、轴流引风机抽气系统收集到清洗过滤塔中进行净化处理，可将75~95%的烟雾抽取并去除，但是这种烟雾收集处理系统设备庞大，转动电机一般需要35~45KW，每热镀锌一吨工件将增加生产成本30 ~ 45元，投资及运行电的消耗较高。

针对现有机械吹送、抽气消烟过滤系统电耗和运行成本高的弊端，开发无氯化铵助镀剂势在必行，且有着巨大的应用市场前景；但截至目前对无氯化铵助镀剂热镀锌工艺研究、应用的成果并不多，有关所报道仅是处于试验状态；经过检索目前有中国专利（CN 101122000A）公布：发明了一种热镀锌用植酸盐助镀剂，其助镀剂由植酸锌、硼砂、氟化钠、柠檬酸、草酸、盐酸胼组成，助镀剂中不含氯化铵，虽然有利于工作环境的改善，但这种助镀剂配方复杂，配制的助镀剂价格很贵，增加生产成本，并且存在镀层不连续缺陷。又如专利ZL 200910094499.6提供的技术方案助镀剂由氯化锌、氯化钠、非离子型表面活性剂和全氟碳表面活性剂，其热镀锌工艺仍为先除油、除锈后再浸粘无铵的助镀剂中进行助镀处理等，其工艺条件亦相当苛刻，提供的配方用氯化钠（NaCl）替代氯化铵（NH₄Cl）后，钢制件表面粘上一层氯化钠（NaCl）盐膜后很容易返潮，造成表面二次微氧化，在热镀锌时很容易出现“麻点”状漏镀斑点，故方案提出应高温烘干；工件助镀后需要在70~140℃温度下干燥或烘干，该方案同样增加了能源消耗，且影响生产效率，使用效果十分不理想，不适应钢制件批量热镀锌。

发明内容

为解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种钢制件热镀锌用无白烟助镀剂及其应用的热镀锌工艺，配方简单，该助镀剂中不含有产生白烟的氯化铵（NH₄Cl）,可大幅度降低热浸镀锌时的烟尘的产生，应用该助镀剂的热镀锌工艺更加优化，具有生产成本低廉、助镀质量稳定和可适应批量钢制件热镀锌生产等优点。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种钢制件热镀锌用无白烟助镀剂，由氯化锌、氯化钾、改性若丁和助镀剂添加剂混合水溶液组成，其中各组分的浓度如下：

氯化锌180 ~ 240g / L、氯化钾40 ~50g/L、改性若丁1.5~2.5g/L、助镀剂添加剂

0.1 ~ 0.6g / L，所述助镀剂添加剂以重量百分比计由20～25％脂肪醇聚氧乙烯醚、20～26％十二烷基酚聚氧乙烯醚、8～14％辛基酚聚氧乙烯醚和30～36％甲醇和0.8～1.5%尿素组成。

所述四种组分的浓度为：氯化锌190 ~ 230g / L、氯化钾45~50g/L、改性若丁2.0~2.5g/L、助镀剂添加剂0.2~ 0.6g / L。

所述四种组分的浓度最佳为：氯化锌200g / L、氯化钾48g/L 、改性若丁2.0g/L、助镀剂添加剂0.3 g / L。

一种应用该钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的热镀锌工艺，由挂件、酸洗除锈、水漂洗、粘助镀剂、热浸镀锌、水冷却、修整、检验、包装上述步骤实现，其中粘助镀剂步骤中助镀剂的使用温度为65—80℃。

本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明所提供的助镀剂中没有氯化铵，在钢制件热镀锌过程中不产生白色的NH₃和HCl烟雾，减少了对车间及周边环境的污染，改善了工作环境；

（2）本发明所提供的助镀溶剂配方中主要成分氯化锌熔点约290℃、沸点732℃、极溶于水，氯化钾熔点770℃、沸点1420℃，都不易遇热挥发，二者结合优点互补、摒弃缺点，同时解决了传统的氯化铵和氯化锌混合溶剂使钢制件表面在热镀锌时出现“漏镀”的缺陷；添加助镀剂添加剂，可使氯化锌、氯化钾助镀溶液混合更均匀；添加改性若丁可以提高缓蚀效率，使镀锌层平滑、均匀、连续、致密、附着性和耐腐蚀性能好，质量达到国家标准GB/T 13912-2002；

（3）本发明应用该助镀剂的热镀锌工艺中助镀剂的使用温度控制为65~80℃，使钢制件表面自干燥效果好，减少了钢制件与锌液的温度差，加快了锌液与钢基体的反应速度，相应地减少了浸锌时间，减少了合金层的厚度；在65~80℃温度下，助镀剂添加剂溶解的更加充分，将减少钢制件镀锌层的不连续性而出现的“麻点”缺陷。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述：

该钢制件热镀锌用无白烟助镀剂，由氯化锌、氯化钾、改性若丁和助镀剂添加剂混合水溶液组成，其中各组分的浓度如下：

氯化锌180 ~ 240g / L、氯化钾40 ~50g/L 、改性若丁1.5~2.5g/L、助镀剂添加剂0.1 ~ 0.6g / L。

所述助镀剂添加剂采用专利号为200910065312X、名称为“防止钢丝热镀锌漏镀的助镀剂添加剂”的配方，所述的助镀剂添加剂为成品溶剂，以重量百分比计由20～25％脂肪醇聚氧乙烯醚、20～26％十二烷基酚聚氧乙烯醚、8～14％辛基酚聚氧乙烯醚、30～36％甲醇和0.8～1.5%尿素组成。

所述助镀剂添加剂中含有脂肪醇聚氧乙烯醚类，使助镀剂溶液具有表面张力小、分散能力强和熔点低的特点，使助镀剂盐膜在钢制件表面上涂覆均匀，可以提高熔融锌液对钢基的浸润性，达到提高镀锌层与钢表面的结合力的目的。助镀剂添加剂中含有改性若丁，可以提高对工件的缓蚀效率，具有热稳定性好、无毒以及完全分解等特点。

所述四种组分的浓度为：氯化锌190~230g / L、氯化钾45 ~50g/L、改性若丁2.0~2.5g/L、助镀剂添加剂0.2 ~ 0.6g / L。

所述四种组分的浓度最佳为：氯化锌200g / L、氯化钾48g/L 、改性若丁2.0g/L、助镀剂添加剂0.3g / L。

应用该钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的热镀锌工艺，由挂件、酸洗除锈、水漂洗、粘助镀剂、热浸镀锌、水冷却、修整、检验、包装上述步骤实现，其中粘助镀剂步骤中助镀剂的使用温度为65~80℃。

实施例1：

所述钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的混合水溶液，各组分的浓度分别为：氯化锌180 g / L、氯化钾40g/L、改性若丁1.5g/L、助镀剂添加剂0.2g / L。

应用该钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的热镀锌工艺，由挂件、酸洗除锈、水漂洗、粘助镀剂、热浸镀锌、水冷却、修整、检验、包装上述步骤实现，其中粘助镀剂步骤中助镀剂的使用温度为65℃。

实施例2：

所述钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的混合水溶液，各组分的浓度分别为：氯化锌240g / L、氯化钾50g/L 、改性若丁2.5g/L、助镀剂添加剂0.5g / L。

应用该钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的热镀锌工艺，由挂件、酸洗除锈、水漂洗、粘助镀剂、热浸镀锌、水冷却、修整、检验、包装上述步骤实现，其中粘助镀剂步骤中助镀剂的使用温度为80℃。

实施例3：

所述钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的混合水溶液，各组分的浓度分别为：氯化锌200g / L、氯化钾45g/L、改性若丁2.0g/L、助镀剂添加剂0.5g / L。

应用该钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的热镀锌工艺，由挂件、酸洗除锈、水漂洗、粘助镀剂、热浸镀锌、水冷却、修整、检验、包装上述步骤实现，其中粘助镀剂步骤中助镀剂的使用温度为70℃。

实施例4：

所述钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的混合水溶液，各组分的浓度分别为：氯化锌220g / L、氯化钾43g/L 、改性若丁2.2g/L、助镀剂添加剂0.4g / L。

实施例5：

所述钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的混合水溶液，各组分的浓度分别为：氯化锌190g / L、氯化钾45g/L 、改性若丁1.8g/L、助镀剂添加剂0.3g / L。

应用该钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的热镀锌工艺，由挂件、酸洗除锈、水漂洗、粘助镀剂、热浸镀锌、水冷却、修整、检验、包装上述步骤实现，其中粘助镀剂步骤中助镀剂的使用温度为75℃。

实施例6：

所述钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的混合水溶液，各组分的浓度分别为：氯化锌230g / L、氯化钾48g/L、改性若丁1.9g/L、助镀剂添加剂0.4g / L。

实施例7：

所述钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的混合水溶液，各组分的浓度分别为：氯化锌210g / L、氯化钾40g/L、改性若丁2.4g/L、助镀剂添加剂0.1g / L。

实施例8：

所述钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的混合水溶液，各组分的浓度分别为：氯化锌220g / L、氯化钾50g/L、改性若丁2.0g/L、助镀剂添加剂0.6g / L。

一种应用该钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的热镀锌工艺，由挂件、酸洗除锈、水漂洗、粘助镀剂、热浸镀锌、水冷却、修整、检验、包装上述步骤实现，其中粘助镀剂步骤中助镀剂的使用温度为80℃。

实施例9：

所述钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的混合水溶液，各组分的浓度分别为：氯化锌200g / L、氯化钾48g/L、改性若丁2.0g/L、助镀剂添加剂0.2g / L。

实施例10：

所述钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的混合水溶液，各组分的浓度分别为：氯化锌240g / L、氯化钾48g/L、改性若丁2.0g/L、助镀剂添加剂0.5g / L。

综上，使用本发明提供的助镀剂配方的热镀锌工艺，获得的产品镀层表面光滑、均匀，色泽一致，同样产品在同样温度、同样浸锌时间情况下用磁性测厚仪测量其厚度由原来的平均厚度120微米下降到109微米，下降9.16%，镀层锌层重量减少了79.2g/㎡，降低了锌锭消耗成本，节约了能源。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种钢制件热镀锌用无白烟助镀剂，其特征在于，由氯化锌、氯化钾、改性若丁和助镀剂添加剂混合水溶液组成，其中各组分的浓度如下：

氯化锌180 ~ 240g / L，氯化钾40 ~50g/L 、改性若丁1.5~2.5g/L、助镀剂添加剂0.1 ~ 0.6g / L，所述助镀剂添加剂以重量百分比计由20～25％脂肪醇聚氧乙烯醚、20～26％十二烷基酚聚氧乙烯醚、8～14％辛基酚聚氧乙烯醚、30～36％甲醇和0.8～1.5%尿素。

2.根据权利要求1所述的钢制件热镀锌用无白烟助镀剂，其特征在于，所述四种组分的浓度为：氯化锌190 ~ 230g / L，氯化钾45~50g/L 、改性若丁2.0~2.5g/L、助镀剂添加剂0.2~ 0.6g / L。

3.根据权利要求1或2所述的钢制件热镀锌用无白烟助镀剂，其特征在于，所述四种组分的浓度最佳为：氯化锌200g / L，氯化钾48g/L、改性若丁2.0g/L、助镀剂添加剂0.3 g / L。

4.一种应用如权利要求1所述钢制件热镀锌用无白烟助镀剂的热镀锌工艺，其特征在于，由挂件、酸洗除锈、水漂洗、粘助镀剂、热浸镀锌、水冷却、修整、检验、包装上述步骤实现，其中粘助镀剂步骤中助镀剂的使用温度为65—80℃。