CN103924235B

CN103924235B - 热镀锌钢管的钝化工艺

Info

Publication number: CN103924235B
Application number: CN201410161101.7A
Authority: CN
Inventors: 刘建忠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2034-04-22
Also published as: CN103924235A

Abstract

本发明涉及一种热镀锌钢管的钝化工艺，所述的热镀锌钢管的内外表面形成有锌铁合金层；并将含有无机缓蚀剂和有机成膜剂的钝化液喷射到所述锌铁合金层上，并于220～250℃的条件下烘烤150～240秒形成，所述钝化液包括氨基三亚甲基膦酸、磷酸盐、有机硅改性环氧树脂、硼酸、有机酸和水。采用本发明所述的钝化工艺能够在热镀锌层表面形成具有优异耐蚀性的钝化膜。

Description

热镀锌钢管的钝化工艺

技术领域

本发明涉及热镀锌钢管的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种热镀锌钢管的钝化工艺。

背景技术

钢铁材料的腐蚀无时无刻不在发生。据统计，每年约有10％的钢材因为腐蚀而无法回收。为防止腐蚀，减少因钢铁材料腐蚀而造成的巨大损失，就必须采取各种各样的防腐方法，对钢铁表面，例如钢管表面进行热镀锌处理就是一种普遍采用的处理方法。热镀锌钢管具有较强的耐腐蚀性和强度，能够广泛应用于煤气、暖气和水的输送管道。

由于热镀锌钢管的耐蚀性在一些特殊行业，例如水或煤气管道还不能达到设计使用要求，另外热镀锌钢管的表面容易发生微电池形成氢氧化锌，从而会出现白锈斑点。因此，为了进一步提高热镀锌钢管的防腐性能，通常需要对热镀锌钢管进行表面钝化处理。传统的钝化处理主要是以铬酸盐为主的六价铬钝化。铬酸盐钝化具有钝化膜耐蚀性好，技术成熟，成本低廉，使用操作简单，外观漂亮且有自修复能力等优点，而成为热镀锌钢管的常规钝化处理方法。但由于六价铬毒性高且有致癌性，含六价铬的钝化废液的排放将受到越来越严格的控制。因此，近年来，国际上对无铬钝化液的开发和生产越来越热门，在现有的无铬钝化液中，主要有锆化液，钛盐钝化液，磷酸盐假转化型钝化液等，但是它们在耐腐蚀性能方面难以完全达到实际应用要求。

发明内容

为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种热镀锌钢管的钝化工艺。

为了解决发明所述的技术问题并实现发明目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明所述的热镀锌钢管的钝化工艺，其特征在于：所述的热镀锌钢管的内外表面形成有锌铁合金层；并将含有无机缓蚀剂和有机成膜剂的钝化液喷射到所述锌铁合金层上，并在220～250℃的条件下烘烤150～240秒。

其中，所述钝化液含有氨基三亚甲基膦酸、磷酸盐、有机硅改性环氧树脂、硼酸、有机酸和水。

其中，所述钝化液由氨基三亚甲基膦酸、磷酸盐、有机硅改性环氧树脂、硼酸、有机酸和水组成。

其中，所述的有机硅改性环氧树脂由以下方法制备得到：将环氧树脂E-20与钛酸丁酯催化剂放入装有搅拌器、回流冷凝管和滴液漏斗的三口烧瓶中，加热升温至100～120℃后开始搅拌，其中所述环氧树脂E-20与钛酸丁酯催化剂的质量比为10∶0.1～0.2；然后按Z6018有机硅∶E-20质量比为1∶2的比例缓慢滴加Z6018有机硅的二甲苯溶液，并在200℃反应4.5～5.5小时，然后回流冷凝不断分离析出反应产生的小分子化合物醇和水，得到所述的粘稠状有机硅改性环氧树脂。

与最接近的现有技术相比，本发明所述的热镀锌钢管的钝化工艺具有以下有益效果：

现有技术中使用锆盐、钛盐或磷酸盐钝化的热浸镀锌钢管在实际使用过程中容易形成表面“腐锌”现象，也就是通常说的“白粉”现象；一旦出现这种情况将大大减小镀锌层的防腐性能，出现以上情况的主要原因是现有技术中钝化膜的致密性较差，导致空气中的水和二氧化碳等酸，在碱性环境中会在锌管表面形成电解液，使锌管表面的锌发生“微电池”反应形成，加速了锌腐蚀，严重缩短热镀锌钢管的使用寿命。而采用本发明所述的钝化工艺，其能够形成致密的复合膜，能够显著提高钝化层的耐蚀性。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明所述的热镀锌钢管的钝化工艺做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解；需要声明的是在具体实施例中的描述都是示例性的，而并不意味对本发明保护范围的限制，本发明的权利范围以限定的权利要求为准。

本发明所述的热镀锌钢管的钝化工艺中，在所述的热镀锌钢管的内外表面形成有锌铁合金层；并将含有无机缓蚀剂和有机成膜剂的钝化液喷射到所述锌铁合金层上，并于220～250℃的条件下烘烤150～240秒形成钝化膜。所述钝化液由1.2～1.8wt％氨基三亚甲基膦酸、3.2～5.8wt％的磷酸盐、12.0～15.0wt％的有机硅改性环氧树脂、0.3～0.5wt％的硼酸、2.3～2.8wt％的有机酸和水组成。而且在本发明中所述有机酸选自含有羟基的有机酸，具体来说其可以是柠檬酸、酒石酸、苹果酸、水杨酸或乳酸中的一种或多种。所述磷酸盐可选自磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠或磷酸锌中的一种或多种。在本发明的中实施例中所述的有机硅改性环氧树脂由以下方法制备得到：将环氧树脂E-20与钛酸丁酯催化剂放入装有搅拌器、回流冷凝管和滴液漏斗的三口烧瓶中，加热升温至80～120℃后开始搅拌，其中所述环氧树脂E-20与钛酸丁酯催化剂的质量比为10∶0.15；然后按Z6018有机硅∶E-20质量比为1∶2的比例缓慢滴加Z6018有机硅的二甲苯溶液，并在200℃反应4.5～5.0小时，然后回流冷凝不断分离析出反应产生的小分子化合物醇和水，得到粘稠状有机硅改性环氧树脂。采用本发明所述的钝化液，其能够形成致密的复合膜，其能够显著提高热浸镀锌钝化层的耐蚀性。

实施例1

本实施例所述的热镀锌钢管的钝化工艺是指将钝化液喷射到所述热镀锌钢管内表面和外表面上，并在220℃的条件下烘烤240秒形成。所述钝化液由1.8wt％氨基三亚甲基膦酸、3.2wt％的磷酸钠、15.0wt％的有机硅改性环氧树脂、0.5wt％的硼酸、2.5wt％的柠檬酸和水组成。

实施例2

本实施例所述的热镀锌钢管的钝化工艺是指将钝化液喷射到所述热镀锌钢管内表面和外表面上，并在220℃的条件下烘烤240秒形成。所述钝化液由1.8wt％氨基三亚甲基膦酸、3.2wt％的磷酸二氢钠、15.0wt％的有机硅改性环氧树脂、0.5wt％的硼酸、2.5wt％的苹果酸和水组成。

实施例3

本实施例所述的热镀锌钢管的钝化工艺是指将钝化液喷射到所述热镀锌钢管内表面和外表面上，并在250℃的条件下烘烤150秒形成。所述钝化液由1.5wt％氨基三亚甲基膦酸、5.8wt％的磷酸钠、12.0wt％的有机硅改性环氧树脂、0.5wt％的硼酸、2.5wt％的酒石酸和水组成。

实施例4

本实施例所述的热镀锌钢管的钝化工艺是指将钝化液喷射到所述热镀锌钢管内表面和外表面上，并在250℃的条件下烘烤150秒形成。所述钝化液由1.2wt％氨基三亚甲基膦酸、3.8wt％的磷酸钠、13.5wt％的有机硅改性环氧树脂、0.5wt％的硼酸、2.5wt％的乳酸和水组成。

实施例5

本实施例所述的热镀锌钢管的钝化工艺是指将钝化液喷射到所述热镀锌钢管内表面和外表面上，并在250℃的条件下烘烤150秒形成。所述钝化液由1.5wt％氨基三亚甲基膦酸、3.8wt％的磷酸钠、13.5wt％的有机硅改性环氧树脂、0.5wt％的硼酸、2.5wt％的水杨酸和水组成。

实施例6

本实施例所述的热镀锌钢管的钝化工艺是指将钝化液喷射到所述热镀锌钢管内表面和外表面上，并在250℃的条件下烘烤150秒形成。所述钝化液由1.6wt％氨基三亚甲基膦酸、5.0wt％的磷酸钠、13.8wt％的有机硅改性环氧树脂、0.4wt％的硼酸、2.5wt％的水杨酸和水组成。

比较例1

本比较例所述的热镀锌钢管的钝化工艺是指将钝化液喷射到所述热镀锌钢管内表面和外表面上，并在250℃的条件下烘烤150秒形成。所述钝化液由3.8wt％的磷酸钠、13.5wt％的有机硅改性环氧树脂、0.5wt％的硼酸、2.5wt％的乳酸和水组成。

比较例2

本比较例所述的热镀锌钢管的钝化工艺是指将钝化液喷射到所述热镀锌钢管内表面和外表面上，并在250℃的条件下烘烤150秒形成。所述钝化液由1.5wt％氨基三亚甲基膦酸、13.5wt％的有机硅改性环氧树脂、0.5wt％的硼酸、2.5wt％的乳酸和水组成。

比较例3

本比较例所述的热镀锌钢管的钝化工艺是指将钝化液喷射到所述热镀锌钢管内表面和外表面上，并在250℃的条件下烘烤150秒形成。所述钝化液由1.5wt％氨基三亚甲基膦酸、3.8wt％的磷酸钠、13.5wt％的有机硅改性环氧树脂、2.5wt％的乳酸和水组成。

比较例4

本比较例所述的热镀锌钢管的钝化工艺是指将钝化液喷射到所述热镀锌钢管内表面和外表面上，并在250℃的条件下烘烤150秒形成。所述钝化液由2.0wt％锆酸钠、3.8wt％的磷酸钠、13.5wt％的有机硅改性环氧树脂、0.5wt％的硼酸、2.5wt％的乳酸和水组成。

比较例5

本比较例所述的热镀锌钢管的钝化工艺是指将钝化液喷射到所述热镀锌钢管内表面和外表面上，并在250℃的条件下烘烤150秒形成。所述钝化液由2.0wt％氨基三亚甲基膦酸、3.8wt％的磷酸钠、13.5wt％的环氧树脂E-20、0.5wt％的硼酸、2.5wt％的乳酸和水组成。

比较例6

本比较例所述的热镀锌钢管的钝化工艺是指将钝化液喷射到所述热镀锌钢管内表面和外表面上，并在250℃的条件下烘烤150秒形成。所述钝化液由2.0wt％氨基三亚甲基膦酸、3.8wt％的磷酸钠、13.5wt％的有机硅Z6018、0.5wt％的硼酸、2.5wt％的乳酸和水组成。

比较例7

本比较例所述的热镀锌钢管的钝化工艺是指将钝化液喷射到所述热镀锌钢管内表面和外表面上，并在250℃的条件下烘烤150秒形成。所述钝化液由2.0wt％氨基三亚甲基膦酸、3.8wt％的磷酸钠、13.5wt％的硅丙乳液、0.5wt％的硼酸、2.5wt％的乳酸和水组成。

通过中性盐雾腐蚀试验来评价经过实施例和比较例的镀锌层表面的抗腐蚀能力。其中，中性盐雾腐蚀试验是指参照GB/T10125-1997采用连续喷雾测试120h，观察出现“白锈”的面积，用划格法计算“白锈”面积所占百分数，并参照GB/T6461-2002进行等级评价。所述中性盐浸泡试验是指将经本发明处理过的试样分别浸入5wt％的氯化钠溶液中30天，观察一定时间后的“白锈”面积百分比。实验结果显示在表1中。

利用扫描电子显微镜(SEM)图片可以看出，采用本发明的钝化工艺形成的复合薄膜致密性优异，在硼酸存在的条件下，氨基三亚甲基膦酸与磷酸盐能够形成致密的复合有机-无机薄膜。而在钝化液中无硼酸时，不能形成上述的致密的复合有机-无机薄膜。另外，在本发明所述的钝化工艺中，采用所述的有机硅改性环氧树脂替代常用的硅丙乳液能够进一步提高所述热镀锌钢管的耐蚀性。

表1实施例和比较例的耐蚀性比较

对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种热镀锌钢管的钝化工艺，其特征在于：所述的热镀锌钢管的内外表面形成有锌铁合金层；并将含有无机缓蚀剂和有机成膜剂的钝化液喷射到所述锌铁合金层上，并在220～250℃的条件下烘烤150～240秒；所述钝化液由1.2～1.8wt％氨基三亚甲基膦酸、3.2～5.8wt％的磷酸盐、12.0～15.0wt％的有机硅改性环氧树脂、0.3～0.5wt％的硼酸、2.3～2.8wt％的有机酸和水组成，并且所述有机酸是指选自柠檬酸、酒石酸、苹果酸、水杨酸或乳酸中的一种或多种的有机酸。

2.根据权利要求1所述的热镀锌钢管的钝化工艺，其特征在于：所述有机硅改性环氧树脂由以下方法制备得到：将环氧树脂E-20与钛酸丁酯催化剂放入装有搅拌器、回流冷凝管和滴液漏斗的三口烧瓶中，加热升温至100～120℃后开始搅拌，其中所述环氧树脂E-20与钛酸丁酯催化剂的质量比为10∶0.1～0.2；然后按Z6018有机硅：E-20质量比为1∶2的比例缓慢滴加Z6018有机硅的二甲苯溶液，并在200℃反应4.5～5.5小时，然后回流冷凝不断分离析出反应产生的小分子化合物醇和水，得到所述有机硅改性环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的热镀锌钢管的钝化工艺，其特征在于：所述磷酸盐选自磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠或磷酸锌中的一种或多种。