CN105154804A - 一种用于热浸镀Galfan合金的助镀剂及助镀液 - Google Patents

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Abstract

一种用于热浸镀Galfan合金的助镀剂及助镀液，所述的助镀剂由以下重量份的盐类、乙醇及表面活性剂组成：所述盐类为氯化锌100-200份，氯化钾20-40份，氟化钠5-10份，氯化亚锡5-30份；乙醇10-30份；表面活性剂小于等于10份，所述表面活性剂选自烷基芳基磺酸盐和/或烷基磺酸盐。所述助镀液为采用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100-200g/L，所述助镀液的pH值为3-5。

Description

一种用于热浸镀Galfan合金的助镀剂及助镀液
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Galfan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，随着技术的发展，出现了以锌-5％铝-混合稀土合金(Galfan)为代表的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，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CN104032248A公开一种用于钢材溶剂法热镀高铝含量合金镀层的助镀剂，配方包含硼氢化钾、氢氧化钠、氯化钙、氟化钾、氯化锂、氟铝酸钠、氟钛酸钾和非离子表面活性剂，该助镀剂的特点是：无烟，操作简单。但该助镀剂去除氯化锌，镀件表面容易出现漏镀现象，且配方复杂，原料价格较贵。
中国专利CN103834888A公开了一种助镀剂，配方为氯化锌80～160g/L，氟化钠10～40g/L，氯化钾0～20g/L，氯化铝0～30g/L，氯化铁0～50g/L，表面活性剂0.3～2g/L，该助镀剂组分中不含氨、氮等工业污染源，是一种环境友好型产品，但助镀剂中含有氯化铁与氯化铝，与基体表面的铁反应生成二价的铁，使熔液中二价铁的含量增加，二价铁盐的助镀剂在进行热浸镀锌时,将会与锌作用,产生锌渣,增加锌耗，进而影响镀层的质量和性能。且氯化铝的存在仍然会在进行热浸镀时造成一定的烟雾，且该申请方案中优选的表面活性剂为全氟丁基磺酸钾或全氟辛基磺酸钾，这两种表面活性剂价格较高，且本身毒性较大，对环境有一定污染。
中国专利CN102994925A公开了一种环保型锌铝合金助镀剂，助镀剂的成分如下：10-30％氯化锌，0.5-3％氟化钠，1-10％氟锆酸钾，0.1-3％氯化铝，0.1％-3％氯化铈，5-10％乙醇，其余为水；但该助镀剂专用于对高铝含量的锌合金镀层，并不适用于Galfan合金镀层的热浸镀。
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。
中国专利文献CN103510031A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％；NaF2％-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，但在实验中我们发现，该助镀剂仅适用于锌铝镁合金，对Galfan合金并不适用。
综上，现有技术中为了提高镀层的质量，多采用向助镀剂中加入铅、铋、稀土元素的氯化物方式进行改进，但这些元素氯化物价格较高，且毒性较大，且大多不适用于Galfan合金，因此提供一种能够采用普通热浸镀方法进行Galfan合金热浸镀并基本消除热浸镀时的烟雾，同时提高镀层表面质量及其耐腐蚀效果且配方简单易于推广应用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Galfan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，适当减少盐类的种类，并加入少量的表面活性剂和乙醇能够显著提高助镀剂的性能，使其能基本消除热浸镀时产生的烟雾，并能够用于Galfan合金等锌合金的热浸镀，且得到的镀件镀层外观质量和耐腐蚀性能均较高。
本发明提供了一种助镀剂，由以下重量份的盐类、乙醇及表面活性剂组成：
所述盐类为氯化锌(ZnCl2)100-200份，氯化钾(KCl)20-40份，氟化钠(NaF)5-10份，氯化亚锡(SnCl2)5-30份；
乙醇10-30份；表面活性剂小于等于10份，所述表面活性剂选自烷基芳基磺酸盐和/或烷基磺酸盐。
所述助镀剂，优选所述氯化亚锡重量份为5-15份，所述表面活性剂重量份为1-10份。
所述的烷基芳基磺酸盐为十二烷基苯磺酸钠，所述的烷基磺酸盐为十二烷基磺酸钠。
本发明还提供一种助镀液，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100-200g/L，所述助镀液的pH值为3-5。
我们意外的发现，本发明提供的助镀剂及助镀液，既不需要加入稀土氯化物，也不需要加入铅、铋等有毒金属元素。采用本发明提供助镀液处理过钢铁试件，在进行Galfan合金的热浸镀时，镀层均匀牢固，表面无缺陷，且得到的镀层耐盐雾腐蚀能力更强。由于配方和配制工艺简单，且助镀效果更好，本发明提供的助镀剂及助镀液在环保性好的同时经济性更好，更具有广泛应用的前景。
附图说明
图1为实施例1助镀剂配制的助镀液处理过的试件经过热浸镀后得到的Galfan合金镀层的横截面扫描电镜照片。
具体实施方式
本发明具体实施方式中的助镀液配制方法为将助镀剂中的各组分溶于水并用适量盐酸调节pH至3.5～-4.5，各个实施例的助镀剂由以下重量份的盐类、乙醇及表面活性剂组成：氯化锌A份、氯化钾B份、氟化钠C份，氯化亚锡D份，乙醇E份，表面活性剂F；各实施例配制好的助镀液用氯化锌浓度作为表征其浓度的特征，氯化锌浓度为Gg/L
助镀液处理及热浸镀工艺如下，采用Q235钢板(40mm×40mm×4mm)试件
(1)碱洗除油
碱洗除油步骤采用的脱脂剂的组成：NaOH10-15g/L、Na2CO320-25g/L、正硅酸钠15-20g/L，温度为60℃，脱脂剂总浓度控制在5％，碱洗时间2-5min。
(2)酸洗除锈
酸洗除锈时的酸洗液成分为：0.068g/L的十二烷基磺酸钠、1g/L六次甲基四胺、质量分数为30％的盐酸80-120g/L，酸洗温度维持在60-70℃之间，酸洗时间约为20-30分钟。
(3)助镀及热浸镀
将经碱洗除油、酸洗除锈后的试件浸入所述的助镀液中30s，助镀液温度在60-70℃，取出后在200℃下烘干3-10min至完全干燥，将试件浸入镀层金属浴浸镀40s后，进行空冷。镀层金属均选用锌-5％铝-混合稀土合金，将热浸镀温度控制在450℃，所述锌-5％铝-混合稀土合金的组成符合GB/T20492-2006中对镀层金属的规定。
实施例1～6的助镀剂配方见下表
注：SDS为十二烷基磺酸钠(SodiumDodecylSulfonate)，SDBS为十二烷基苯磺酸钠(SodiumDodecylBenzeneSulfonate)
实施例1～6得到的助镀剂配制的助镀液处理过的试件在经过热浸镀后均镀层均匀光亮，其镀层较薄，均在25μm以下，且镀层与试件结合紧密，并且在进行热浸镀时无明显烟雾产生。实施例1得到的助镀剂配制的助镀液处理过的试件在经过热浸镀后的镀层横截面扫描电镜照片如图1所示。
镀层厚度及中性盐雾实验
对比例采用CN201410582133.4实施例4配方的助镀剂，在与实施例相同的热浸镀条件下，热浸镀时有较明显的烟雾产生，镀层厚度为28μm。
采用符合GB/T10125-1997的设备和方法进行中性盐雾实验，实施例件锈点时间见下表。
从表中数据可以看出，采用本发明提供助镀液处理的试件其镀层耐腐蚀性与加入了氯化铋和氯化铵的对比例相比，耐腐蚀性能具有明显提高，而本发明实施例1～4助镀液处理过的试件的镀层耐腐蚀性能比实施例5～6也有所提高，说明实施例1～4中优选的氯化亚锡浓度及表面活性剂能够更加提高助镀液处理过的试件的镀层金属耐腐蚀性。

Claims (6)

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、乙醇及表面活性剂组成：所述盐类为氯化锌100-200份，氯化钾20-40份，氟化钠5-10份，氯化亚锡5-30份；乙醇10-30份；表面活性剂小于等于10份，所述表面活性剂选自烷基芳基磺酸盐和/或烷基磺酸盐。
2.如权利要求1所述的助镀剂，其特征是所述氯化亚锡重量份为5-15份。
3.如权利要求1所述的助镀剂，其特征是所述表面活性剂重量份为1-10份。
4.如权利要求1～3任一所述的助镀剂，其特征是所述的烷基芳基磺酸盐为十二烷基苯磺酸钠，所述的烷基磺酸盐为十二烷基磺酸钠。
5.一种助镀液，其特征是所述助镀液为采用权利要求1～4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100-200g/L，所述助镀液的pH值为3-5。
6.如权利要求5所述的助镀液，其特征是所述助镀液用于锌-5％铝-混合稀土合金的热浸镀。
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