CN104372280A - 一种用于热浸镀锌及锌合金镀层的助镀剂及助镀液 - Google Patents

Abstract

一种用于热浸镀锌及锌合金镀层的助镀剂及助镀液，其特征是所述的助镀剂由以下重量份的盐类组成：氯化锌25-40份；氯化铵5-10份；氯化钾5-10份；氯化铋0.1-1份；所述助镀液为采用所述任一一种助镀剂与水及盐酸配制而成的溶液，所述助镀液的氯化锌浓度为250-400g/L。

Description

一种用于热浸镀锌及锌合金镀层的助镀剂及助镀液

技术领域

本发明涉及一种钢铁材料表面镀覆工艺技术领域，尤其涉及一种新型热浸镀锌铝镁合金镀层的助镀剂。

背景技术

热浸镀是目前防止钢铁材料腐蚀的有效方法之一，传统的用于热浸镀的镀液一般为锌，在进行热浸镀时，助镀作为一道重要的处理工序，一般是将酸洗后的钢铁制件浸入助镀剂中处理一段时间，经过助镀后表面会形成一层盐膜能够防止钢铁制件表面氧化，且对工件表面有进一步清洁作用，现有的助镀剂多为氯化锌与氯化铵的混合溶液。随着技术的发展，出现了包括锌铝镁合金(Zn-6Al-3Mg)以及Galfan合金(锌-5％铝-稀土)等新的适用于热浸镀的新型合金，但对于这些新型合金由于铝的加入，镀液表面由于氧化生成的包括Al₂O₃在内的氧化物会使镀液与钢基体的润湿性变差，使镀层质量难以控制，出现漏镀现象，尤其是对板材进行热浸镀时，由于其比表面积较小，而且由于镀液中Al含量较高，在使用传统氯化锌铵助镀剂时，氯化铵和氯化锌会与铝反应生成的青色的AlCl₃(AlCl₃的沸点是182℃，升华温度是179℃)烟雾，导致镀层表面产生大量的气泡和针孔甚至漏镀，无法获得表面质量质量合格的镀层。同时产生的大量的酸性烟雾也会造成环境污染和生产设备腐蚀。

中国专利文献CN1476487A公开了一种改进的用于热浸镀助镀剂，指出在传统的氯化锌铵助镀剂中加入碱金属或碱土金属盐，及NiCl₂、CoCl₂、MnCl₂中的一种和PbCl₂、SnCl₂、SbCl₃、BiCl₃中的一种，并指出该助镀剂适用于镀锌、锌铝镁合金及Galfan合金(Zn-5％-Re，即Zn-5％-稀土)，但我们在研究中发现采用该文献中的助镀剂处理后，只能采用该文献中提及的在镀锌浴中进行氮气鼓泡的且浸镀时间较长的方法进行热浸镀才能达到较好的镀锌效果，但得到的试件镀层都较厚会造成镀层金属消耗过多，若采用常规的热浸镀方式，得到的镀层质量较差。且在该文献中，优选的助镀剂采用了在水中不易水解的氯化镍、氯化铅等盐类，助镀剂的水溶液呈弱酸性(pH约4)，且经过我们发现，氯化镍会使镀层表面起泡，影响镀层质量。

中国专利文献CN 103510031A也公开了一种可以用于锌铝镁合金的助镀剂水溶液，其组成为ZnCl₂35％-45％；NaF 2％-10％；CeCl₂0.5-3.5％；SnCl₂4.5％-8.5％；H₂O₂0.5-2％；表面活性剂0.1％-0.5％，余量为水；虽然该助镀剂不使用氯化铵，避免了进行热浸镀时产生烟气，但其加入的氟化物，对环境的污染和操作人员的毒性比氯化铵更甚，且我们在实验中发现，该助镀剂仅适用于锌铝镁合金，对Galfan合金并不适用，且我们还发现，该助镀剂实际上仅适用于较细的钢丝，当工件为板状时，其处理效果即不令人满意。

因此提供一种能够采用普通热浸镀方法进行热浸镀，能够提高镀层表面质量及其耐腐蚀效果的助镀剂成为现有技术中需要解决的问题。

发明内容

为解决现有热浸镀锌铝镁合金镀层技术中助镀剂存在的问题，我们在研究中意外的发现，适当减少加入盐类的种类，不加入镍钴锰盐，且在铅锌、锑铋盐中优选铋盐后所得到的助镀剂助镀效果更好、能够提高镀层耐腐蚀能力，且使用范围广，能够使用普通热浸镀设备进行操作的。

本发明提供了一种助镀剂，其特征是所述的助镀剂由以下重量份的盐类组成：氯化锌(ZnCl₂)25-40份；氯化铵(NH₄Cl)5-10份；氯化钾(KCl)5-10份；氯化铋(BiCl₃)0.1-1份。

所述的助镀剂，其特征是所述氯化铋重量份优选为0.2-0.5份。

本发明还提供了一种助镀液，其他特征是所述助镀液为采用以前述任一一种助镀剂与水及盐酸配制而成的溶液，所述助镀液的氯化锌浓度为250-400g/L。

所述助镀液，其特征是pH值为1～2。

所述助镀液，其特征是采用如下方法配制：

1)将氯化铋溶于适量盐酸得到氯化铋溶液；

2)再将助镀剂中其他组分溶于水；

3)将步骤2)得到的水溶液与步骤1)得到的氯化铋溶液混合，后再用盐酸调节至产生的沉淀溶解。

对于本发明提供的助镀剂及助镀液，我们意外的发现，当采用了不加入镍钴锰盐且将加入少量氯化铋的新的助镀剂配方后，经过助镀液处理的钢铁件能够在普通的镀层金属浴中进行热浸镀，不要采用复杂的鼓泡设备通入氮气，且与作为对比的助镀剂相比，本发明提供的助镀剂所配制的助镀液处理过的镀层均匀牢固，表面无缺陷，生产效率显著加快，其助镀液处理20s即可，且在进行热浸镀时经40s即可完成，且在镀层厚度基本相同的情况下，得到的镀层耐盐雾腐蚀能力更强。此外，我们研究发现，无论是否将金属铋加入镀层金属中以代替在助镀剂中加入氯化铋，其热浸镀的实际效果远远不如采用本发明提供的助镀剂，不加入氯化铋的助镀剂实际上仅能用于较细的钢丝的热浸镀，因此本发明提供的助镀剂，既能够适用各种形状的钢制件，又能适用于多种镀层金属的热浸镀，且与现有的助镀剂相比，能够显著减少需要用助镀剂处理和进行热浸镀的时间，提高生产效率，提高热浸镀金属的耐盐雾腐蚀能力。

附图说明

图1为实施例1得到的锌铝镁合金镀层的横截面扫描电镜照片。

具体实施方式

实施例1～4

实施例的助镀液配制方法如下

1)用少量HCl溶解BiCl₃得到BiCl₃溶液，

2)ZnCl₂，NH₄Cl，KCl溶解于水得到水溶液，

3)将步骤2)得到的水溶液与步骤1)得到的氯化铋溶液混合，后再用盐酸调节至产生的白色沉淀溶解，且将溶液pH值达到1-2得到助镀液。

助镀剂由以下重量份的盐类组成：氯化锌A份、氯化铵B份、氯化钾C份、氯化铋D份；

配制好的助镀液，用氯化锌浓度作为表征其浓度的特征，所述氯化锌浓度为E g/L

热浸镀工艺如下

将经脱脂、酸洗后的Q235钢板制件浸入所述的助镀液中1-2min，助镀液温度在70-80℃，取出后在200℃下烘干20s至完全干燥，将制件浸入450-540℃的镀层金属浴浸镀40s后，进行空冷。

实施例1～4配方见下表

所有实施例得到的Q235钢片试件均镀层均匀光亮，图1为实施例1得到的试件横截面的扫描电镜照片，从图中可以直接看出采用实施例1提供助镀剂和助镀液进行处理的热浸镀试件，其镀层较薄，仅为约85μm，且镀层与试件结合紧密。

对比例1.1～4.1

对比例1.1～4.1的助镀剂配方及助镀液的配方分别与实施例1～4相比，区别在于所有对比例中均加入PbCl₂(重量份为F份)和NiCl₂(重量份为G份)，但不加入氯化铋，在配制助镀液时也不需要另加入盐酸，

助镀剂由以下重量份的盐类组成：氯化锌A份、氯化铵B份、氯化钾C份、PbCl₂F份、NiCl₂G份

配制好的助镀液，用氯化锌浓度作为表征其浓度的特征，所述氯化锌浓度为E g/L

热浸镀工艺与实施例相同，其中对比例2.1～3.1的镀层均无明显缺陷，但对比例1.1及4.1镀层均出现明显的漏镀、鼓泡等质量缺陷。说明当采用助镀处理和浸镀处理时间均较短的热浸镀方法时，对比例的助镀剂尤其不适用Galfan合金和Zn-6％Al-3％Mg合金的热浸镀。

对比例与实施例进行热浸镀的钢制件均采用Q235钢板，其规格为4mm×40mm×40mm

镀层厚度及中性盐雾实验

采用符合GB/T 10125-1997的设备和方法进行中性盐雾实验，实施例和对比例得到的试件锈点时间见下表(不包括对比例1.1及4.1)。

从表中数据可以看出，采用实施例2、3助镀剂进行处理的试件在进行热浸镀后其镀层耐腐蚀性与对比例2.1和3.1相比有了明显提高。

Claims (5)

1.一种助镀剂，其特征是所述的助镀剂由以下重量份的盐类组成：氯化锌25-40份；氯化铵5-10份；氯化钾5-10份；氯化铋0.1-1份。

2.如权利要求1所述的助镀剂，其特征是所述氯化铋重量份为0.2-0.5份。

3.一种助镀液，其特征是所述助镀液为采用权利要求1～2所述任一一种助镀剂与水及盐酸配制而成的溶液，所述助镀液的氯化锌浓度为250-400g/L。

4.如权利要求3所述的助镀液，其特征是pH值为1～2。

5.如权利要求3或4所述的助镀液，其特征是采用如下方法配制：

1)将氯化铋溶于适量盐酸得到氯化铋溶液；

2)再将助镀剂中其他组分溶于水；

3)将步骤2)得到的水溶液与步骤1)得到的氯化铋溶液混合，后再用盐酸调节至产生的沉淀溶解。