CN107475759A - 一种抑酸雾的镀锌工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抑酸雾的镀锌工艺，其技术方案要点是包括如下工艺步骤：（1）去脂；（2）清洗；（3）酸洗；（4）氧化；（5）除铁；（6）回收酸液；（7）助镀；（8）镀锌；（9）冷却；（10）无铬钝化以及再冷却，在酸洗前，利用PE塑料膜铺设在酸洗池的上方，将金属构件放入酸洗池内，酸液挥发产生的HCl、金属构件与酸液产生的氢气流入PE塑料膜的夹层内，混合气体经过改性硅胶吸附剂，对HCl进行有效吸收，其余H2排放至承接容器内进行有效收集，减少了酸洗过程中酸雾到处扩散，污染车间环境的缺陷。

Description

一种抑酸雾的镀锌工艺
技术领域
本发明涉及化工领域，特别涉及一种抑酸雾的镀锌工艺。
背景技术
近年来，随着高压输电、交通、通讯事业迅速发展，对钢铁件防护要求越来越高，热镀锌需求量也不断增加。热镀锌是在高温下把锌锭熔化，然后添加一些辅助材料，把金属构件浸入镀锌槽中，在金属构件表面附着一层镀锌合金层。通常冷镀锌层的厚度为5~15μm，而热镀锌层一般在35μm以上，甚至高达200μm，热镀锌工艺覆盖能力好，镀层致密，无有机物夹杂，具有优异的耐蚀性能和使用寿命。
目前，现有专利中申请公布号为CN106868438A的中国专利公开了一种钢构镀锌工艺，其工艺步骤包括：1）来料预处理；2）水洗；3）酸洗；4）水洗；5）浸助镀溶剂；6）烘干；7）钢构镀锌；8）冷却；9）药化；10）清洗；11）打磨；12）检验；该工艺步骤简单，有效解决了待镀件钢构镀锌后表面发黑、出现花斑的问题。
但是，上述镀锌工艺中的酸洗过程，工艺条件多为敞开式的，酸雾会到处扩散，污染工厂车间环境，影响工作人员身体健康。
发明内容
本发明的目的是提供一种抑酸雾的镀锌工艺，能够在开放式的车间中，减少酸雾弥漫，符合环保的生产理念。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种抑酸雾的镀锌工艺，包括如下工艺步骤：
（1）去脂：将金属构件堆放整齐，利用行车依次将金属构件吊起并放进清洗池内，投入浓度为5~10%的碱性去脂剂，对金属构件表面的油脂类物质进行清洗，水温保持在45~50℃，处理时间为0.5~1小时；
（2）清洗：将去脂处理后的金属构件放置在冲洗池内，利用质量浓度为5~10%的NaCl溶液对金属构件的表面进行冲洗；
（3）酸洗：在酸洗池的上表面罩设PE塑料膜，PE塑料膜的夹层内装设改性硅胶吸附剂，盐酸与改性硅胶吸附剂的物质的量之比为10~15：1，将冲洗后的金属构件放入酸洗池内，金属构件在酸洗槽内的浸泡温度为40~50℃，浸泡时间为1~ 1.5小时；
（4）氧化：撤下PE塑料膜，向酸洗池内通入质量浓度为28~32%的H2O2水溶液，将Fe2+氧化为Fe3+；
（5）除铁：向经过步骤（4）处理后的酸洗池内加入质量浓度为25~28%的氨水，静置，使得Fe（OH）3沉淀完全，并排除沉淀Fe（OH）3；
（6）回收酸液：然后将步骤（5）处理后的剩余酸液引入蒸发罐内，加热温度为100~110℃，加热回流，收集盐酸，将收集到的盐酸循环排放至酸洗池内；
（7）助镀：将步骤（3）经酸洗后的金属构件放入助镀槽内，助镀液采用氯化锌与氯化铵溶液混合形成，在金属构件表面形成盐膜；
（8）镀锌：经步骤（7）处理后的金属构件放入镀锌池内，锌液的温度保持在450~510℃之间，浸渍时间为1~5分钟；
（9）冷却：镀锌后，将金属构件放置在冷水槽内，利用水温低于40℃的软化水冷却定型；
（10）无铬钝化以及再冷却。
通过采用上述技术方案，镀锌工艺包括去脂、清洗、酸洗、氧化、除铁、助镀、镀锌以及冷却、钝化、再冷却的工序，在酸洗前，利用PE塑料膜铺设在酸洗池的上方，将金属构件放入酸洗池内，酸液挥发产生的HCl、金属构件与酸液产生的氢气流入PE塑料膜的夹层内，混合气体经过改性硅胶吸附剂，对HCl进行有效吸收，其余H2排放至承接容器内进行有效收集，减少了酸洗过程中酸雾到处扩散，污染车间环境的缺陷。
本发明进一步设置为：所述碱性去脂剂为质量比为1：1的十二水磷酸钠和偏磷酸钠的混合物。
通过采用上述技术方案，十二水磷酸钠为无色或白色结晶，溶于水，水溶液呈强碱性，不溶于乙醇、二硫化碳，在食品加工中起品质改良作用，比如在肉制品中有保持肉的持水性，增进结着力等作用，减少肉中营养成分的损失，保持肉的柔嫩性；在食品中也用作乳化剂、营养增补剂、品质改良剂，是配制面食用碱水的原料；还用作食品用瓶、罐等的洗涤剂；偏磷酸钠为无色玻璃状透明结晶、白色片状或粉末，在空气中易吸湿，溶于水呈碱性反应，不溶于乙醇；将十二水磷酸钠和偏磷酸钠复配使用，提高了在金属构件表面上的渗透性，从而提高对金属构件表面的去脂能力；同时，还提高了镀锌层与金属构件表面的结合力。
本发明进一步设置为：步骤（2）中限定NaCl溶液的冲洗速度为10~20L/min。
通过采用上述技术方案，当NaCl溶液的冲洗速度低于10L/min时，对金属构件表面的冲击力较小，不利于对金属构件表面的冲洗；当NaCl溶液的冲洗速度高于20L/min时，，对金属构件表面的冲击力较大，根据作用力与反作用力原理，对NaCl溶液的反冲力也较大，不利于对车间环境的维护。
本发明进一步设置为：步骤（3）中改性硅胶吸附剂是将硅胶浸泡在质量浓度为30~35%的三价金属海藻酸盐溶液中，浸泡4~6小时后；在抽真空条件下进行烘干；然后在750~800℃高温下进行烧结形成。
通过采用上述技术方案，硅胶分子中具有硅氧烷的交链结构，在颗粒表面有很多硅醇基，将硅胶浸泡在质量浓度为30~35%的三价金属海藻酸盐溶液中，三价金属海藻酸盐溶液有利于保持硅胶的吸附活性，在烧结后，硅胶表面的硅醇基仍能保持优异的吸附性能，该改性硅胶吸附剂适用在高温环境中对HCl进行吸附。
本发明进一步设置为：步骤（4）中盐酸与H2O2水溶液的物质的量比为6~8：1。
通过采用上述技术方案，H2O2水溶液具有较强的氧化性，将酸洗池内的Fe2+氧化为Fe3+，1molH2O2水溶液能够氧化2mol的Fe2+，6molHCl能够处理1molFe2O3（铁锈），所以设定盐酸与H2O2水溶液的物质的量比为6：1，为将金属构件表面上的铁锈完全除去，盐酸为过量，但为节省成本，盐酸含量不易过多，盐酸与H2O2水溶液最佳的物质的量配比为6~8：1。
本发明进一步设置为：步骤（5）中调节酸洗池内混合溶液的pH为3~3.5。
通过采用上述技术方案，加入质量浓度为25~28%的氨水后，酸洗池内的Fe3+会发生沉淀，在pH为3~3.5之间时，会促进Fe3+的沉淀，有利于在盐酸中快速排出Fe3+。
本发明进一步设置为：步骤（7）的助镀液中氯化锌与氯化铵的物质的量比为1：2~3。
通过采用上述技术方案，氯化铵助镀效果明显，但分解温度较低，受热时易分解失效，故金属构件助镀液的烘干温度不超过140℃；另外，金属构件表面助镀盐膜中的氯化铵还会引起较大的烟尘；氯化锌容易受潮，但热稳定性较好，浸锌时产生烟尘较少，将氯化锌与氯化铵混合产生协同作用，有利于提高对金属构件表面的助镀效果。
本发明进一步设置为：步骤（8）中金属构件的引出速度为1~1.5米/min。
通过采用上述技术方案，在镀锌工序后，限定金属构件的引出速度为1~1.5米/min，表明金属构件在镀锌后是缓慢移出镀锌池内，减少对金属构件表面镀锌层致密性的影响。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、在酸洗池上铺设PE塑料膜，在PE塑料膜的夹层内装设改性硅胶吸附剂，酸雾中含有HCl气体与H2，改性硅胶吸附剂对HCl进行有效吸收，H2利用额外的承接容器进行收集，减少酸雾在车间内的挥发；
2、在经过碱性去脂剂去脂处理后，利用NaCl溶液对金属构件的表面进行冲洗，有利于提高金属构件表面的致密性；
3、碱性去脂剂采用十二水磷酸钠和偏磷酸钠混合，提高了在金属构件表面上的渗透性，从而提高对金属构件表面的去脂能力；同时，还提高了镀锌层与金属构件表面的结合力；
4、在Fe3+沉淀过程中，调节pH为3~3.5，有利于在酸液中快速排出Fe3+。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
改性硅胶吸附剂的制备方法如下：
将甲基硅橡胶浸泡在质量浓度为30%的三价金属海藻酸铝溶液中，甲基硅橡胶与三价金属海藻酸铝溶液的质量比为1：3，浸泡4小时；在抽真空的调节下进行烘干，真空度调节在5×10-4Pa，烘干温度调节在100℃；然后将烘干的甲基硅橡胶放置在马弗炉中，且在800℃进行高温烧结。
实施例一：
一种抑酸雾的镀锌工艺，包括如下工艺步骤：
（1）去脂：将金属构件堆放整齐，利用行车依次将金属构件吊起并放进清洗池内，投入质量浓度为5%的十二水磷酸钠和偏磷酸钠的水溶液，其中十二水磷酸钠与偏磷酸钠的物质的量比为1：1，水温保持在50℃，处理时间为1小时；
（2）清洗：将去脂处理后的金属构件放置在冲洗池内，利用质量浓度为5%的NaCl溶液对金属构件的表面进行冲洗；
（3）酸洗：在酸洗池的上表面罩设PE塑料膜，PE塑料膜的夹层内装设改性硅胶吸附剂，盐酸与改性硅胶吸附剂的物质的量之比为10：1，将冲洗后的金属构件放入酸洗池内，金属构件在酸洗槽内的浸泡温度为40℃，浸泡时间为1小时；
（4）氧化：撤下PE塑料膜，向酸洗池内通入质量浓度为30%的H2O2水溶液，盐酸与H2O2水溶液的物质的量比为6：1，将Fe2+氧化为Fe3+；
（5）除铁：向经过步骤（4）处理后的酸洗池内加入质量浓度为26%的氨水，调节混合溶液的pH为3，使得Fe（OH）3沉淀完全，并排除沉淀Fe（OH）3；
（6）回收酸液：然后将步骤（5）处理后的剩余酸液引入蒸发罐内，加热温度为110℃，加热回流，收集盐酸，将收集到的盐酸循环排放至酸洗池内；
（7）助镀：将步骤（3）经酸洗后的金属构件放入助镀槽内，助镀液采用物质的量比为1：2的氯化锌与氯化铵的混合溶液，在金属构件表面形成盐膜；
（8）镀锌：经步骤（7）处理后的金属构件放入镀锌池内，镀锌池内的锌液成分为镍0.018%、铝 0.005%、稀土 0.003%、锡 0.001%，其余为锌，锌液的温度保持在450，浸渍时间为3分钟；
（9）冷却：镀锌后，将金属构件放置在冷水槽内，金属构件的移出速度为1米/min，利用水温低于40℃的软化水冷却定型；
（10）无铬钝化以及再冷却。
实施例二：
一种抑酸雾的镀锌工艺，包括如下工艺步骤：
（1）去脂：将金属构件堆放整齐，利用行车依次将金属构件吊起并放进清洗池内，投入质量浓度为5%的十二水磷酸钠和偏磷酸钠的水溶液，其中十二水磷酸钠与偏磷酸钠的物质的量比为1：1，水温保持在50℃，处理时间为1小时；
（2）清洗：将去脂处理后的金属构件放置在冲洗池内，利用质量浓度为5%的NaCl溶液对金属构件的表面进行冲洗；
（3）酸洗：在酸洗池的上表面罩设PE塑料膜，PE塑料膜的夹层内装设改性硅胶吸附剂，盐酸与改性硅胶吸附剂的物质的量之比为12：1，将冲洗后的金属构件放入酸洗池内，金属构件在酸洗槽内的浸泡温度为45℃，浸泡时间为1小时；
（4）氧化：撤下PE塑料膜，向酸洗池内通入质量浓度为30%的H2O2水溶液，盐酸与H2O2水溶液的物质的量比为7：1，将Fe2+氧化为Fe3+；
（5）除铁：向经过步骤（4）处理后的酸洗池内加入质量浓度为28%的氨水，调节混合溶液的pH为3.5，使得Fe（OH）3沉淀完全，并排除沉淀Fe（OH）3；
（6）回收酸液：然后将步骤（5）处理后的剩余酸液引入蒸发罐内，加热温度为110℃，加热回流，收集盐酸，将收集到的盐酸循环排放至酸洗池内；
（7）助镀：将步骤（3）经酸洗后的金属构件放入助镀槽内，助镀液采用物质的量比为1：3的氯化锌与氯化铵的混合溶液，在金属构件表面形成盐膜；
（8）镀锌：经步骤（7）处理后的金属构件放入镀锌池内，镀锌池内的锌液成分为镍0.018%、铝 0.005%、稀土 0.003%、锡 0.001%，其余为锌，锌液的温度保持在450，浸渍时间为3分钟；
（9）冷却：镀锌后，将金属构件放置在冷水槽内，金属构件的移出速度为1米/min，利用水温低于40℃的软化水冷却定型；
（10）无铬钝化以及再冷却。
实施例三：
一种抑酸雾的镀锌工艺，包括如下工艺步骤：
（1）去脂：将金属构件堆放整齐，利用行车依次将金属构件吊起并放进清洗池内，投入质量浓度为10%的十二水磷酸钠和偏磷酸钠的水溶液，其中十二水磷酸钠与偏磷酸钠的物质的量比为1：1，水温保持在50℃，处理时间为1小时；
（2）清洗：将去脂处理后的金属构件放置在冲洗池内，利用质量浓度为10%的NaCl溶液对金属构件的表面进行冲洗；
（3）酸洗：在酸洗池的上表面罩设PE塑料膜，PE塑料膜的夹层内装设改性硅胶吸附剂，盐酸与改性硅胶吸附剂的物质的量之比为13：1，将冲洗后的金属构件放入酸洗池内，金属构件在酸洗槽内的浸泡温度为45℃，浸泡时间为1小时；
（4）氧化：撤下PE塑料膜，向酸洗池内通入质量浓度为30%的H2O2水溶液，盐酸与H2O2水溶液的物质的量比为8：1，将Fe2+氧化为Fe3+；
（5）除铁：向经过步骤（4）处理后的酸洗池内加入质量浓度为25%的氨水，调节混合溶液的pH为3.5，使得Fe（OH）3沉淀完全，并排除沉淀Fe（OH）3；
（6）回收酸液：然后将步骤（5）处理后的剩余酸液引入蒸发罐内，加热温度为110℃，加热回流，收集盐酸，将收集到的盐酸循环排放至酸洗池内；
（7）助镀：将步骤（3）经酸洗后的金属构件放入助镀槽内，助镀液采用物质的量比为1：3的氯化锌与氯化铵的混合溶液，在金属构件表面形成盐膜；
（8）镀锌：经步骤（7）处理后的金属构件放入镀锌池内，镀锌池内的锌液成分为镍0.018%、铝 0.005%、稀土 0.003%、锡 0.001%，其余为锌，锌液的温度保持在450，浸渍时间为3分钟；
（9）冷却：镀锌后，将金属构件放置在冷水槽内，金属构件的移出速度为1米/min，利用水温低于40℃的软化水冷却定型；
（10）无铬钝化以及再冷却。
实施例四：
一种抑酸雾的镀锌工艺，包括如下工艺步骤：
（1）去脂：将金属构件堆放整齐，利用行车依次将金属构件吊起并放进清洗池内，投入质量浓度为10%的十二水磷酸钠和偏磷酸钠的水溶液，其中十二水磷酸钠与偏磷酸钠的物质的量比为1：1，水温保持在50℃，处理时间为1小时；
（2）清洗：将去脂处理后的金属构件放置在冲洗池内，利用质量浓度为5%的NaCl溶液对金属构件的表面进行冲洗；
（3）酸洗：在酸洗池的上表面罩设PE塑料膜，PE塑料膜的夹层内装设改性硅胶吸附剂，盐酸与改性硅胶吸附剂的物质的量之比为15：1，将冲洗后的金属构件放入酸洗池内，金属构件在酸洗槽内的浸泡温度为45℃，浸泡时间为1小时；
（4）氧化：撤下PE塑料膜，向酸洗池内通入质量浓度为30%的H2O2水溶液，盐酸与H2O2水溶液的物质的量比为7：1，将Fe2+氧化为Fe3+；
（5）除铁：向经过步骤（4）处理后的酸洗池内加入质量浓度为28%的氨水，调节混合溶液的pH为3.5，使得Fe（OH）3沉淀完全，并排除沉淀Fe（OH）3；
（6）回收酸液：然后将步骤（5）处理后的剩余酸液引入蒸发罐内，加热温度为110℃，加热回流，收集盐酸，将收集到的盐酸循环排放至酸洗池内；
（7）助镀：将步骤（3）经酸洗后的金属构件放入助镀槽内，助镀液采用物质的量比为1：3的氯化锌与氯化铵的混合溶液，在金属构件表面形成盐膜；
（8）镀锌：经步骤（7）处理后的金属构件放入镀锌池内，镀锌池内的锌液成分为镍0.018%、铝 0.005%、稀土 0.003%、锡 0.001%，其余为锌，锌液的温度保持在450，浸渍时间为3分钟；
（9）冷却：镀锌后，将金属构件放置在冷水槽内，金属构件的移出速度为1米/min，利用水温低于40℃的软化水冷却定型；
（10）无铬钝化以及再冷却。
对比例一：以现有专利中申请公布号为CN106868438A的中国专利公开的一种钢构镀锌工艺。
对比例二：与实施例一相比，在步骤（3）中未填充改性硅烷吸附剂。
检测手段：
肉眼观察酸洗池上方的酸雾情况。
酸洗池上方的酸雾观察情况如下表所示：
样品 酸雾情况
实施例一 车间内未弥漫白烟
实施例二 车间内未弥漫白烟
实施例三 车间内未弥漫白烟
实施例四 车间内未弥漫白烟
对比例一 车间内产生白烟
对比例二 覆盖PE塑料膜时，车间内未有白烟；撤下PE塑料膜后，有大量白烟溢至车间内
通过上表可知，采用本发明的镀锌工艺的清洁化程度较高，镀锌后，车间环境未弥漫白烟，有利于工人的身体健康；改性硅烷吸附剂具有优异的吸收氯化氢的性能，对氯化氢进行有效吸收，从而减少酸雾弥漫在车间内。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种抑酸雾的镀锌工艺，其特征在于包括如下工艺步骤：
（1）去脂：将金属构件堆放整齐，利用行车依次将金属构件吊起并放进清洗池内，投入浓度为5~10%的碱性去脂剂，对金属构件表面的油脂类物质进行清洗，水温保持在45~50℃，处理时间为0.5~1小时；
（2）清洗：将去脂处理后的金属构件放置在冲洗池内，利用质量浓度为5~10%的NaCl溶液对金属构件的表面进行冲洗；
（3）酸洗：在酸洗池的上表面罩设PE塑料膜，PE塑料膜的夹层内装设改性硅胶吸附剂，盐酸与改性硅胶吸附剂的物质的量之比为10~15：1，将冲洗后的金属构件放入酸洗池内，金属构件在酸洗槽内的浸泡温度为40~50℃，浸泡时间为1~ 1.5小时；
（4）氧化：撤下PE塑料膜，向酸洗池内通入质量浓度为28~32%的H2O2水溶液，将Fe2+氧化为Fe3+；
（5）除铁：向经过步骤（4）处理后的酸洗池内加入质量浓度为25~28%的氨水，静置，使得Fe（OH）3沉淀完全，并排除沉淀Fe（OH）3；
（6）回收酸液：然后将步骤（5）处理后的剩余酸液引入蒸发罐内，加热温度为100~110℃，加热回流，收集盐酸，将收集到的盐酸循环排放至酸洗池内；
（7）助镀：将步骤（3）经酸洗后的金属构件放入助镀槽内，助镀液采用氯化锌与氯化铵溶液混合形成，在金属构件表面形成盐膜；
（8）镀锌：经步骤（7）处理后的金属构件放入镀锌池内，锌液的温度保持在450~510℃之间，浸渍时间为1~5分钟；
（9）冷却：镀锌后，将金属构件放置在冷水槽内，利用水温低于40℃的软化水冷却定型；
（10）无铬钝化以及再冷却。
2.根据权利要求1所述的一种抑酸雾的镀锌工艺，其特征在于：所述碱性去脂剂为质量比为1：1的十二水磷酸钠和偏磷酸钠的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种抑酸雾的镀锌工艺，其特征在于：步骤（2）中限定NaCl溶液的冲洗速度为10~20L/min。
4.根据权利要求1所述的一种抑酸雾的镀锌工艺，其特征在于：步骤（3）中改性硅胶吸附剂是将硅胶浸泡在质量浓度为30~35%的三价金属海藻酸盐溶液中，浸泡4~6小时后；在抽真空条件下进行烘干；然后在750~800℃高温下进行烧结形成。
5.根据权利要求1所述的一种抑酸雾的镀锌工艺，其特征在于：步骤（4）中盐酸与H2O2水溶液的物质的量比为6~8：1。
6.根据权利要求1所述的一种抑酸雾的镀锌工艺，其特征在于：步骤（5）中调节酸洗池内混合溶液的pH为3~3.5。
7.根据权利要求1所述的一种抑酸雾的镀锌工艺，其特征在于：步骤（7）的助镀液中氯化锌与氯化铵的物质的量比为1：2~3。
8.根据权利要求1所述的一种抑酸雾的镀锌工艺，其特征在于：步骤（8）中金属构件的引出速度为1~1.5米/min。
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