CN107805830A - 闪镀铁镀液及闪镀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种闪镀铁镀液，由如下质量百分数的原料混合而成：无机铁盐：1～10％；无机电镀添加剂：1～5％；络合剂：2～10％；余量为溶剂。本发明还提供了利用上述闪镀铁镀液进行闪镀的方法，能在较宽的温度范围，较大的电流密度范围内，获得高表面性能、纳米级别厚度的闪镀铁层。使得后续的电镀锌板具有优异的表面质量，可获得表面性能好，镀层结合力好，耐蚀性高的电镀锌层，提高电镀锌层的光亮度和表面外观质量。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面电镀的领域，具体地指一种闪镀铁镀液及闪镀方法。
背景技术
目前国内大部分钢厂在金属表面电镀锌时，容易因为基板表面的质量缺陷影响电镀后电镀锌产品的表面质量，造成巨大的经济损失。
闪镀是指在短时间内通过使用大电流，在镀件表面尽快镀上一层极薄的镀层，为下一步电镀做好准备。目前在国内外钢厂的电镀锌生产中，有少数在几个钢厂电镀锌机组在电镀锌前使用闪镀处理，在带钢电镀锌机组的前处理与正常电镀区段之间，增加闪镀工艺段，从而显著降低带钢表面的缺陷对电镀质量的影响，大幅改善带钢电镀后表面镀层的均匀性，获得细腻、光亮的锌层表面。目前常见的闪镀技术有闪镀镍，即在电镀前先闪镀一层镍层。但是闪镀镍技术会产生含镍离子的报废槽液和漂洗废水，而镍离子是重金属离子，其毒害性大，对环境污染大。随着国内对污染物排放的要求越来越严格，闪镀镍的应用将受到越来越大的限制。因此，需开发一种绿色环保的闪镀预处理技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种闪镀铁镀液，它不仅绿色环保，而且能够在金属表面获得高表面性能、纳米级别厚度的闪镀铁层，有利于后续的镀锌处理。
为实现上述目的，本发明提供一种闪镀铁镀液，其特征在于：由如下质量百分数的原料混合而成：
无机铁盐：1～10％；
无机电镀添加剂：1～5％；
络合剂：2～10％；
余量为溶剂。
优选的，所述无机铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁、氟硼酸亚铁、氨基磺酸亚铁中的一种或两种。
优选的，所述无机电镀添加剂为氯化锰、氯化镁、氯化铝、碘化钾、亚硫酸铵、柠檬酸钠中的至少一种。
优选的，所述络合剂为硼酸钠、磷酸三钠、糖精中的一种或两种。
优选的，所述溶剂为水。
本发明的另一个目的是提供上述闪镀电镀液的闪镀方法，该方法能在较宽的温度范围，较大的电流密度范围内，获得高表面性能、纳米级别厚度的闪镀铁层。
为实现上述目的，本发明提供一种上述闪镀电镀液的闪镀方法，包括如下步骤：
一种上述闪镀铁镀液的闪镀方法，其特征在于：包括如下步骤：
将带钢作为阴极浸润在闪镀铁镀液中，或者将闪镀铁镀液直接喷淋在带钢表面，然后控制带钢表面阴极电流的电流密度在1～15A/dm2的条件下进行闪镀处理，得到表面为闪镀铁层的带钢。
优选的，所述闪镀处理是在20～60℃的温度范围进行的。
优选的，所述闪镀处理的时间为3～10s。
优选的，所述闪镀铁层的厚度为50～100nm。
优选的，所述闪镀铁镀液铁离子浓度为2～40g/l。
在闪镀铁过程中，镀液中的铁离子传递到阴极(带钢)表面，吸附在带钢表面，通过由整流器提供的阴极电流，进行电荷传递反应还原为铁原子，得到闪镀铁层。闪镀电沉积过程中非常关键的步骤是新晶核的生成和晶体的成长，这两个步骤的竞争直接影响到镀层生成的晶粒状态。而本发明的闪镀铁镀液具有高的阴极过电势、高的吸附原子总数和低的吸附原子表面迁移率，满足大量形核和减少晶粒生长的必要条件，使晶核形成，但是晶核和晶粒生长却能得到较大的抑制，从而可以得到纳米铁镀层。由于镀层处于晶核已经形成但并未长大的中间状态，因此闪镀铁镀层非常薄，而且很致密，不论从镀层的厚度还是晶核的大小都是呈纳米级状态，从而使镀层具有表面均匀、内应力小、光亮度高和具有优异的表面质量等众多独特的特点，对金属基板表面缺陷有明显的遮盖效果。该闪镀铁层为下步的电镀锌提供了优良的活性表面，有利于后续的电镀锌产品获得优异的表面质量。
本发明的有益效果在于：
本发明的闪镀铁液不仅绿色环保、无污染，而且适用电流密度范围广、主盐铁离子用量少、无毒无异味、完全水溶，容易得到、成本低。而且经过闪镀铁处理的钢铁表面可得到纳米厚度级别的极薄的铁层，纳米级的闪镀铁层晶粒细小均匀、比表面积大，因而与后续的镀锌层结合力好，同时该铁层为下步的电镀锌提供了良好的活性表面，降低了钢板表面的界面张力，使得后续的电镀锌板具有优异的表面质量，可获得表面性能好，耐蚀性高的电镀锌层，提高电镀锌层的光亮度和表面外观质量。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的闪镀电镀液及闪镀方法作进一步的说明，本发明给出了下述实施例，但是，这些实施例并不是用来以任何方式限制本发明的范围：
实施例1：
将重量百分数为1％氯化亚铁、3％亚硫酸铵、2％柠檬酸钠、5％糖精和88％蒸馏水相互混合，搅拌均匀，制得铁离子浓度为5g/l闪镀铁镀液。在该闪镀铁镀液中，在20℃以碳钢为阴极，通过10A/dm2的电流处理3s，得到厚度为50nm的闪镀铁层。然后进行电镀锌，可以得到光亮、均匀、表面质量优良的电镀锌层。表面镀层光亮、饱满、镀层180°折弯无脱锌、72小时盐雾实验表面生锈面积小于1％。
实施例2：
将重量百分数为1％氯化亚铁、2％氨基磺酸亚铁、5％碘化钾、8％硼酸钠和84％蒸馏水相互混合，搅拌均匀，制得铁离子浓度为9g/l闪镀铁镀液。在该闪镀铁镀液中，在30℃以碳钢为阴极，通过8A/dm2的电流处理5s，得到厚度为60nm的闪镀铁层。然后进行电镀锌，可以得到光亮、均匀、表面质量优良的电镀锌层。表面镀层光亮、饱满、镀层180°折弯无脱锌、72小时盐雾实验表面生锈面积小于1％。
实施例3：
将重量百分数为10％氟硼酸亚铁、1％氯化镁、1％碘化钾、3％亚硫酸铵、5％磷酸三钠和80％蒸馏水相互混合，搅拌均匀，制得铁离子浓度为30g/l闪镀铁镀液。在该闪镀铁镀液中，在35℃以碳钢为阴极，通过1A/dm2的电流处理10s，得到厚度为80nm的闪镀铁层。然后进行电镀锌，可以得到光亮、均匀、表面质量优良的电镀锌层。表面镀层光亮、饱满、镀层180°折弯无脱锌、72小时盐雾实验表面生锈面积小于1％。
实施例4：
将重量百分数为2％硫酸亚铁、3％氯化锰、1％氯化铝、3％磷酸三钠和91％蒸馏水相互混合，搅拌均匀，制得铁离子浓度为4g/l闪镀铁镀液。在该闪镀铁镀液中，在20℃以碳钢为阴极，通过15A/dm2的电流处理3s，得到厚度为100nm的闪镀铁层。然后进行电镀锌，可以得到光亮、均匀、表面质量优良的电镀锌层。表面镀层光亮、饱满、镀层180°折弯无脱锌、72小时盐雾实验表面生锈面积小于0.5％。
实施例5：
将重量百分数为1.5％氨基磺酸亚铁、3％碘化钾、1％氯化锰、1％柠檬酸钠、4％磷酸三钠和89.5％蒸馏水相互混合，搅拌均匀，制得铁离子浓度为3g/l闪镀铁镀液。在该闪镀铁镀液中，在60℃以碳钢为阴极，通过12A/dm2的电流处理3s，得到厚度为60nm的闪镀铁层。然后进行电镀锌，可以得到光亮、均匀、表面质量优良的电镀锌层。表面镀层光亮、饱满、镀层180°折弯无脱锌、72小时盐雾实验表面生锈面积小于0.5％。
实施例6：
将重量百分数为8％氯化亚铁、1％氯化铝、2％亚硫酸铵、2％硼酸钠、2％糖精和85％蒸馏水相互混合，搅拌均匀，制得铁离子浓度为40g/l闪镀铁镀液。在该闪镀铁镀液中，在45℃以碳钢为阴极，通过5A/dm2的电流处理8s，得到厚度为70nm的闪镀铁层。然后进行电镀锌，可以得到光亮、均匀、表面质量优良的电镀锌层。表面镀层光亮、饱满、镀层180°折弯无脱锌、72小时盐雾实验表面生锈面积小于1％。
本发明技术领域的科研人员可根据上述作内容和形式非实质性的改变而不偏离本发明所实质保护范围，因此，本发明不局限于上述具体的实施实例。
Claims (10)
1.一种闪镀铁镀液，其特征在于：由如下质量百分数的原料混合而成：
无机铁盐：1～10％；
无机电镀添加剂：1～5％；
络合剂：2～10％；
余量为溶剂。
2.根据权利要求1所述的闪镀铁镀液，其特征在于：所述无机铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁、氟硼酸亚铁、氨基磺酸亚铁中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的闪镀铁镀液，其特征在于：所述无机电镀添加剂为氯化锰、氯化镁、氯化铝、碘化钾、亚硫酸铵、柠檬酸钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的闪镀铁镀液，其特征在于：所述络合剂为硼酸钠、磷酸三钠、糖精中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的闪镀铁镀液，其特征在于：所述溶剂为水。
6.一种权利要求1所述闪镀铁镀液的闪镀方法，其特征在于：包括如下步骤：
将带钢作为阴极浸润在闪镀铁镀液中，或者将闪镀铁镀液直接喷淋在带钢表面，然后控制带钢表面阴极电流的电流密度在1～15A/dm2的条件下进行闪镀处理，得到表面为闪镀铁层的带钢。
7.根据权利要求6所述的闪镀方法，其特征在于：
所述闪镀处理是在20～60℃的温度范围进行的。
8.根据权利要求6所述的闪镀方法，其特征在于：
所述闪镀处理的时间为3～10s。
9.根据权利要求6所述的闪镀方法，其特征在于：
所述闪镀铁层的厚度为50～100nm。
10.根据权利要求6所述的闪镀方法，其特征在于：
所述闪镀铁镀液铁离子浓度为2～40g/l。
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