CN107641781A - 一种清洁的热浸镀锌合金方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种清洁的热浸镀锌合金方法,包括抛丸除锈工艺,浸涂助镀剂工艺、烘干工艺、热浸镀锌合金工艺、水冷却工艺、涂封闭剂工艺;其中,所述抛丸除锈工艺为:基于待除锈热镀工件表面在抛丸热区中均匀分布,通过上下对称分布的抛丸器,在离心力的作用下,将抛丸器内的混合钢丸抛射到待除锈热镀工件表面,撞击使待除锈热镀工件表面得铁锈被剥离下来。本发明避免了传统热镀锌工艺大量使用碱、酸、铬酸钝化液及其相应的漂洗工艺,无任何污水和污泥需要处理,无污染气体排放、无污水处理和排放、无固体废物处理和排放,基本实现零排放,不造成新的环境污染。
Description
技术领域
本发明属于热浸镀锌合金领域,具体涉及一种抛丸除锈、浸涂助镀剂、烘干、热浸镀锌合金、涂封闭剂工艺。
背景技术
现有热浸镀锌、铝工艺主要包含化学碱洗除油、化学酸洗除锈、热浸镀锌及其铬酸钝化等。其中碱洗除油大多在Na2CO3、NaOH、Na3PO4组成的溶液80℃环境下进行;酸洗除锈主要在HCl、H2SO4和缓蚀剂组成的溶液中进行,锌层钝化多在铬酸溶液中进行。
该工艺的主要问题是:碱洗使空气中含有碱性盐蒸汽,酸洗除锈工艺使空气中含有大量挥发性酸性气体;其次大量漂洗水中含有碱、酸和盐、六价铬、酸洗污泥等,给水处理带来极大困难,存在严重环境污染问题,很难彻底解决,与环境保护不相溶的,属于国家限制性产业。
热浸镀锌、铝及其二元合金属于传统技术,近年发展锌铝镁三元合金的热镀工艺,具有防腐蚀能力强,固-气态转换温度高,减少锌蒸汽,有利于环境保护。国外现有专利如日本日新制钢Zn-6%Al-3%Mg,日本新日铁Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si,印度塔塔Zn-1.6%Al-1.6%Mg,奥地利Zn-2%Al-2%Mg,德国Zn-1~2%Al-1~2%Mg,卢森堡Zn-3.5%Al-3%Mg合金热镀工艺。CN201310679429.3公布了3-9%Al、0.03-0.09%Mg、0.01-0.15%稀土的ZnAlMg合金热镀工艺。CN201310398305.8发明了1-15%Al、1-5%Mg、其中Al/Mg≥1的ZnAlMg合金热镀工艺。CN201410789435.9专利发明25-55%Al、3-6%Mg、0.2-2%Ce的ZnAlMg合金热镀工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种清洁的热浸镀锌合金方法,以满足热浸镀工艺对除锈质量的要求,彻底解决传统热浸镀工艺中碱洗除油、酸洗除锈、钝化及其漂洗水的污染。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种清洁的热浸镀锌合金方法,包括抛丸除锈工艺,浸涂助镀剂工艺、烘干工艺、热浸镀锌合金工艺、水冷却工艺、涂封闭剂工艺;
其中,所述抛丸除锈工艺为:基于待除锈热镀工件表面在抛丸热区中均匀分布,通过上下对称分布的抛丸器,在离心力的作用下,将抛丸器内的混合钢丸抛射到待除锈热镀工件表面,撞击使待除锈热镀工件表面的铁锈被剥离下来。
所述抛丸除锈工艺中,钢丸循环使用;剥离下来的铁锈灰尘由除尘器收集。
所述抛丸器设置为上下两排,每排包括2~5个抛丸器,上排最左边的抛丸器为左旋转,上排最右边抛丸器为右旋转,下排最左边抛丸器为右旋转,下排最右边抛丸器为左旋转,其它的抛丸器旋转方向任意;待除锈热镀工件位于上下两排的抛丸器的抛射热区覆盖范围内。
所述混合钢丸为淬火轴承钢球面钢丸、淬火高碳钢丝切段、淬火轴承钢棱角钢砂按重量比65:25:10混合;其中,淬火轴承钢球面钢丸的直径为0.6~1.0mm,淬火高碳钢丝切段的直径为0.6~1.0mm、长度为0.6~1.0mm,淬火轴承钢棱角钢砂的长度为0.6~1.0mm。
所述浸涂助镀液工艺为:对经过抛丸除锈后的工件直接浸涂助镀液;
其中,按照质量百分比,所述助镀液的组成为:10~20%的ZnCl2、0.5~1.0%的AlCl3、0.25~0.5%的MgCl2、0.25~0.5%的LiCl、5~10%的C2H5OH、2.5~5.0%的NH4Cl,其余为去离子水;
浸涂助镀液时的温度为40~60℃,时间为40~70s。
所述烘干工艺是在浸涂助镀液工艺后立即进行烘干处理;其采用电加热或其它加热方式的烘干方式,加热温度60~90℃。
所述热浸镀锌合金工艺所用的热浸镀锌合金按照质量百分比,其组成为:2.5~4.5%的Al,1.5~2.5%的Mg,0.1~0.2%的Ce或La,0.3~1.0%的In或Bi,余量为Zn;
所述热浸镀锌合金工艺的条件为:工作温度680~710℃,热镀锌合金坩埚上方设置通风和水冷除烟措施,热镀锌合金工件出锅后立即经气刀喷吹,去除零件表面多余的锌合金液和浮渣。
所述气刀由压缩空气通过单个或联排圆形喷嘴喷射形成,喷嘴喷射气体与工件表面之间呈15~45°夹角,喷嘴直径≤1mm,压缩气体压力为1.0~3.0Mpa。
经热浸镀锌合金工艺后的工件,直接浸入循环水池进行冷却,循环水仅对工件进行冷却,无可溶性物质进入循环水中,循环水不需排放、循环使用。
采用封闭剂浸涂热镀锌合金工件表面;所述封闭剂为异辛基三乙氧基硅氧烷溶液,由异辛基三氯硅烷与无水乙醇按摩尔比1:2.8~4.0混合经酯化反应、回流反应,经减压蒸馏和中和反应得到。
本发明的有益效果是:本发明清洁的热浸镀锌合金方法中,采取抛丸除锈工艺,主要工作原理是采用离心力将钢丸加速喷射到工件表面,高速撞击使钢铁表面铁锈被剥离下来,钢丸循环使用,锈蚀灰尘由除尘器收集。整个除锈过程无挥发物、无废水等污染物排放;热浸镀锌合金工艺中,铝、镁、铈或镧、铟或铋的加入能够提高纯锌金属的抗腐蚀性能,合金的固-气态转化温度高于纯锌,减少传统热镀锌金属气态挥发,降低污染物挥发;热镀锌合金坩埚上方设置通风和水冷除烟措施,高温的含锌合金蒸汽遇水雾冷却为金属细粉尘被收集使用,避免排放至大气中,实现无排放;涂封闭剂工艺中,采用异辛基三乙氧基硅氧烷封闭液浸涂热镀锌合金表面,对提高锌表面耐腐蚀提供帮助,代替含铬钝化,无污染排放。
综上,本发明避免了传统热镀锌工艺大量使用碱、酸、铬酸钝化液及其相应的漂洗工艺,无任何污水和污泥需要处理,无污染气体排放、无污水处理和排放、无固体废物处理和排放,基本实现零排放,不造成新的环境污染。
附图说明
图1为本发明的流程图;
图2为抛丸除锈工艺的原理图;
图中,1-抛丸器,2-抛丸丸料射线轨迹,3-待除锈热镀工件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种清洁的热浸镀锌合金方法,包括抛丸除锈工艺,浸涂助镀剂工艺、烘干工艺、热浸镀锌合金工艺、水冷却工艺、涂封闭剂工艺;
其中,如图2所示,抛丸除锈工艺为:基于待除锈热镀工件表面在抛丸热区中均匀分布,通过上下对称分布的抛丸器,在离心力的作用下,将抛丸器内的混合钢丸抛射到待除锈热镀工件表面,撞击使待除锈热镀工件表面的铁锈被剥离下来。
抛丸除锈工艺中,钢丸循环使用;剥离下来的铁锈灰尘由除尘器收集。
抛丸器设置为上下两排,每排包括2~5个抛丸器,上排最左边的抛丸器为左旋转,上排最右边抛丸器为右旋转,下排最左边抛丸器为右旋转,下排最右边抛丸器为左旋转,其它的抛丸器旋转方向任意;待除锈热镀工件位于上下两排的抛丸器的抛射热区覆盖范围内,获得整体均匀除锈效果。
混合钢丸为淬火轴承钢球面钢丸、淬火高碳钢丝切段、淬火轴承钢棱角钢砂按重量比65:25:10混合;其中,淬火轴承钢球面钢丸的直径为0.6~1.0mm,淬火高碳钢丝切段的直径为0.6~1.0mm、长度为0.6~1.0mm,淬火轴承钢棱角钢砂的长度为0.6~1.0mm。混合钢丸高速撞击工件实现除锈目的,棱角钢砂和钢丝切段保持除锈表面具有一定尖角貌纹几何形状,和表面25~60μm的粗糙度,有利于提高锌合金镀层结合力。
浸涂助镀液工艺为:对经过抛丸除锈后的工件直接浸涂助镀液;
其中,按照质量百分比,所述助镀液的组成为:10~20%的ZnCl2、0.5~1.0%的AlCl3、0.25~0.5%的MgCl2、0.25~0.5%的LiCl、5~10%的C2H5OH、2.5~5.0%的NH4Cl,其余为去离子水;
浸涂助镀液时的温度为40~60℃,时间为40~70s。
烘干工艺是在浸涂助镀液工艺后立即进行烘干处理;其采用电加热或其它加热方式的烘干方式,加热温度60~90℃。
热浸镀锌合金工艺所用的热浸镀锌合金按照质量百分比,其组成为:2.5~4.5%的Al,1.5~2.5%的Mg,0.1~0.2%的Ce或La,0.3~1.0%的In或Bi,余量为Zn;
热浸镀锌合金工艺的条件为:工作温度680~710℃,热镀锌合金坩埚上方设置通风和水冷除烟措施,高温的含锌合金蒸汽遇水雾冷却为金属细粉尘被收集使用,避免排放至大气中,实现无排放;热镀锌合金工件出锅后立即经气刀喷吹,去除零件表面多余的锌合金液和浮渣。
气刀由压缩空气通过单个或联排圆形喷嘴喷射形成,喷嘴喷射气体与工件表面之间呈15~45°夹角,喷嘴直径≤1mm,压缩气体压力为1.0~3.0Mpa。
经热浸镀锌合金工艺后的工件,直接浸入循环水池进行冷却,循环水仅对工件进行冷却,无可溶性物质进入循环水中,循环水不需排放、循环使用。
采用封闭剂浸涂工件表面;所述封闭剂为异辛基三乙氧基硅氧烷溶液,由异辛基三氯硅烷与无水乙醇按摩尔比1:2.8~4.0混合经酯化反应、回流反应,经减压蒸馏和中和反应得到,其反应原理如下:
C8H17SiCl3+3C2H5OH→C8H17Si(OC2H5)3+3HCl
具体的,一个封闭剂制备实例为:将异辛基三氯硅烷按1.0ml/min速度加入无水乙醇,异辛基三氯硅烷与无水乙醇按摩尔比1:3.2,在70℃条件下酯化回流反应,升温至115℃,在-0.09Mpa下减压蒸馏经4h,加入吡啶中和反应使产物呈中性后过滤后,得到异辛基三乙氧基硅氧烷溶液。
下面结合实施例对本发明进一步说明:
实施例1:按照本发明工艺流程,抛丸除去钢铁构件表面锈蚀产物,混合钢丸为直径0.6~1.0mm淬火轴承钢球面钢丸、直径0.8mm长度1.0mm淬火T8钢丝切段、颗粒尺寸0.6~1.0mm淬火轴承钢棱角钢砂按重量比65:25:10混合。除锈后表面呈尖角貌纹几何形状,和表面25~60μm的粗糙度。
抛丸除锈后的工件浸涂助镀液,按照质量百分比,助镀液成分组成为20%的ZnCl2、0.9%的AlCl3、0.5%的MgCl2、0.25%的LiCl、9%的C2H5OH、4%的NH4Cl,其余为去离子水,温度60℃,浸镀时间60s。
浸涂后立即进行烘干处理,烘干采用电加热的方式,加热温度60℃。
烘干后进行热浸镀锌合金工艺,按照质量百分比,热浸镀锌合金成分为:2.5%的Al,2.0%的Mg,0.1%的Ce,0.8%的In,余量为Zn;热镀锌合金工作温度680℃,压缩气体压力为1.2Mpa气刀与工件表面呈25°喷吹热镀锌合金构件,获得洁净的热浸镀锌合金表面。随后工件进入循环水冷却和干燥。
干燥的工件件浸入异辛基三乙氧基硅氧烷溶液进行封闭处理,随后自然风干干燥。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种清洁的热浸镀锌合金方法,其特征在于:包括抛丸除锈工艺,浸涂助镀剂工艺、烘干工艺、热浸镀锌合金工艺、水冷却工艺、涂封闭剂工艺;
其中,所述抛丸除锈工艺为:基于待除锈热镀工件表面在抛丸热区中均匀分布,通过上下对称分布的抛丸器,在离心力的作用下,将抛丸器内的混合钢丸抛射到待除锈热镀工件表面,撞击使待除锈热镀工件表面的铁锈被剥离下来。
2.根据权利要求1所述的清洁的热浸镀锌合金方法,其特征在于:所述抛丸除锈工艺中,钢丸循环使用;剥离下来的铁锈灰尘由除尘器收集。
3.根据权利要求1所述的清洁的热浸镀锌合金方法,其特征在于:所述抛丸器设置为上下两排,每排包括2~5个抛丸器,上排最左边的抛丸器为左旋转,上排最右边抛丸器为右旋转,下排最左边抛丸器为右旋转,下排最右边抛丸器为左旋转,其它的抛丸器旋转方向任意;待除锈热镀工件位于上下两排的抛丸器的抛射热区覆盖范围内。
4.根据权利要求1所述的清洁的热浸镀锌合金方法,其特征在于:所述混合钢丸为淬火轴承钢球面钢丸、淬火高碳钢丝切段、淬火轴承钢棱角钢砂按重量比65:25:10混合;其中,淬火轴承钢球面钢丸的直径为0.6~1.0mm,淬火高碳钢丝切段的直径为0.6~1.0mm、长度为0.6~1.0mm,淬火轴承钢棱角钢砂的长度为0.6~1.0mm。
5.根据权利要求1所述的清洁的热浸镀锌合金方法,其特征在于:所述浸涂助镀液工艺为:对经过抛丸除锈后的工件直接浸涂助镀液;
其中,按照质量百分比,所述助镀液的组成为:10~20%的ZnCl2、0.5~1.0%的AlCl3、0.25~0.5%的MgCl2、0.25~0.5%的LiCl、5~10%的C2H5OH、2.5~5.0%的NH4Cl,其余为去离子水;
浸涂助镀液时的温度为40~60℃,时间为40~70s。
6.根据权利要求1所述的清洁的热浸镀锌合金方法,其特征在于:所述烘干工艺是在浸涂助镀液工艺后立即进行烘干处理;其采用电加热或其它加热方式的烘干方式,加热温度60~90℃。
7.根据权利要求1所述的清洁的热浸镀锌合金方法,其特征在于:所述热浸镀锌合金工艺所用的热浸镀锌合金按照质量百分比,其组成为:2.5~4.5%的Al,1.5~2.5%的Mg,0.1~0.2%的Ce或La,0.3~1.0%的In或Bi,余量为Zn;
所述热浸镀锌合金工艺的条件为:工作温度680~710℃,热镀锌合金坩埚上方设置通风和水冷除烟措施,热镀锌合金工件出锅后立即经气刀喷吹,去除零件表面多余的锌合金液和浮渣。
8.根据权利要求7所述的清洁的热浸镀锌合金方法,其特征在于:所述气刀由压缩空气通过单个或联排圆形喷嘴喷射形成,喷嘴喷射气体与工件表面之间呈15~45°夹角,喷嘴直径≤1mm,压缩气体压力为1.0~3.0Mpa。
9.根据权利要求1所述的清洁的热浸镀锌合金方法,其特征在于:所述水冷却工艺为:经热浸镀锌合金工艺后的工件,直接浸入循环水池进行冷却,循环水仅对工件进行冷却,无可溶性物质进入循环水中,循环水不需排放、循环使用。
10.根据权利要求1所述的清洁的热浸镀锌合金方法,其特征在于:所述涂封闭剂工艺为:采用封闭剂浸涂工件表面;所述封闭剂为异辛基三乙氧基硅氧烷溶液,由异辛基三氯硅烷与无水乙醇按摩尔比1:2.8~4.0混合经酯化反应、回流反应,经减压蒸馏和中和反应得到。
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