CN109207987A - 机械镀锌碳钢卡压式管件及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机械镀锌碳钢卡压式管件，包括碳钢卡压式管件，所述碳钢卡压式管件的内壁和外壁分别设有锌锡复合镀层。同时本发明还提供机械镀锌碳钢卡压式管件的制备工艺，通过该制备工艺实现在所述碳钢卡压式管件的内壁和外壁进行机械镀锌，提高碳钢卡压式管件的耐腐蚀性能。

Description

机械镀锌碳钢卡压式管件及其制备工艺

技术领域

本发明涉及钢铁件表面处理的技术，具体地，涉及一种机械镀锌碳钢卡压式管件及其制备工艺。

背景技术

机械镀锌是在室温下无外电场作用的溶液中，依靠滚筒的机械滚动能量和玻璃微珠的搓碾，利用表面能量，形成一个具有碰撞和搓碾作用的多相流环境，根据预定的镀锌厚度加入锌粉和药剂，在化学沉积和机械碰撞的共同作用下使工件表面形成平滑光亮的镀锌层。此工艺原理完全不同于传统的电镀和热浸镀，成本低、污染小、镀层厚度可控制在5-100微米间、无氢脆、生产效率高。

机械镀锌技术从90年代已经开始应用，但基本局限于小工件和标准件，无法通过机械镀锌技术对含有内腔的碳钢卡压式管件的内壁实现镀锌，目前碳钢卡压式管件的内壁主要通过电镀锌或涂覆树脂类涂料达到防腐目的，其中，电镀锌技术很难在碳钢卡压式管件的内壁镀锌，通过电镀锌技术得到锌层较薄，锌层起到防腐作用有限，而且会造成严重的环境污染，电镀锌钢管及配件已经禁止应用于管道领域之中；而树脂类涂料虽然可以达到不错的防腐效果，但是树脂涂料形成的涂层硬度较低，在进行管件安装时涂层容易破损，影响防腐效果。

为了解决上述问题，研究一种机械镀锌碳钢卡压式管件及其制备工艺具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种机械镀锌碳钢卡压式管件及其制备工艺，以解决上述问题。

具体地，本发明采取如下技术方案：

一种机械镀锌碳钢卡压式管件，包括碳钢卡压式管件，所述碳钢卡压式管件的内壁和外壁分别设有锌锡复合镀层。

基于上述，所述碳钢卡压式管件的内壁与所述锌锡复合镀层之间设置第一铜过渡层，所述碳钢卡压式管件的外壁与所述锌锡复合镀层之间设置第二铜过渡层。

一种所述的机械镀锌碳钢卡压式管件的制备工艺，包括以下步骤：将干净的碳钢卡压式管件置于装有冲击介质的机械镀锌滚筒中，先加入无机酸调节pH值为2.5-2.8，再缓慢加入镀锌促进剂和锌锡混合浆料进行机械镀锌，得到所述机械镀锌碳钢卡压式管件；其中，所述机械镀锌滚筒的线速度为60-80m/min，所述冲击介质与所述碳钢卡压式管件的质量比为(3.5-4):1，所述镀锌促进剂包括以下组分：亚锡盐、聚乙二醇、水、柠檬酸、柠檬酸铵、平平加O和渗透剂JFC。

基于上述，按质量分数计，所述冲击介质包括粒径为0.5-1mm的玻璃珠25％、粒径为2-3mm的玻璃珠40％和粒径为4-5mm的玻璃珠35％。

基于上述，所述锌锡混合浆料中，锌粉和锡粉的质量比为(90-95):(5-10)，所述锌粉的粒度为800-900目，所述锡粉的粒度为500-600目。

基于上述，所述无机酸为盐酸或硫酸。

基于上述，在所述镀锌促进剂中，所述平平加O的质量分数为1％-1.5％，所述渗透剂JFC的质量分数为0.5％-1％，所述聚乙二醇的质量分数为8％-11％，所述亚锡盐的质量分数为5％-10％，所述亚锡盐为氯化亚锡或硫酸亚锡。

基于上述，在得到所述机械镀锌碳钢卡压式管件的步骤中，所述镀锌促进剂和所述锌锡混合浆料分别分为15-25份交替加入并且在20-50min内加完。

基于上述，将所述干净的碳钢卡压式管件置于装有所述冲击介质的机械镀锌滚筒中的步骤前还包括对所述碳钢卡压式管件进行去污和除油的前处理，得到所述干净的碳钢卡压式管件的步骤。

基于上述，在加入所述无机酸调节pH值为2.5-2.8的步骤前还包括在所述干净的碳钢卡压式管件上沉积铜过渡层的步骤，所述沉积铜过渡层的步骤包括：在将所述干净的碳钢卡压式管件置于装有所述冲击介质的机械镀锌滚筒中之后，再加入硫酸铜混合溶液并使所述机械镀锌滚筒转动3-5min，在所述干净的碳钢卡压式管件上沉积所述铜过渡层；其中，所述硫酸铜混合溶液包括以下质量份的组分：五水硫酸铜25-28份、1,2-环己二胺四乙酸3-6份和水260-350份。

与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点和显著进步。具体的说，本发明提供的机械镀锌碳钢卡压式管件通过在碳钢卡压式管件的内壁和外壁上同时设置锌锡复合镀层来有效提高其耐腐蚀性，避免单一外壁设置镀层无法起到防腐效果，也避免了因纯锌镀层韧性较差使得碳钢卡压式管件在压接时镀层损坏影响防腐效果。进一步，在碳钢卡压式管件的内壁和外壁还设置铜过渡层提高镀层防腐性能及耐冲击性能。

同时，本发明还提供该机械镀锌碳钢卡压式管件的制备工艺，通过调节机械镀锌滚筒的转速、镀锌促进剂和锌锡混合浆料的添加速度和冲击介质的组成以及控制碳钢卡压式管件与冲击介质的质量比例，使得冲击介质能够在碳钢卡压式管件的内管中流动，有利于实现在碳钢卡压式管件的内壁和外壁形成均匀的铜过渡层和锌锡复合镀层，锌锡复合镀层中锌单质和锡单质均匀分布，有效提高镀层的韧性。

进一步，冲击介质包括粒径大小不一的三种玻璃珠，以便对碳钢卡压式管件的内外壁进行冲击，在碳钢卡压式管件的内外壁形成锌锡复合镀层；进一步，镀锌促进剂和锌锡混合浆料缓慢加入机械镀锌滚筒中，在流动的冲击介质的作用下，能够均匀流过所述碳钢卡压式管件的内壁，从而保证碳钢卡压式管件内壁上形成的锌锡复合镀层的稳定性；进一步，镀锌促进剂中添加非离子型表面活性剂平平加O，提高锌粉和锡粉的流动性，同时添加非离子型渗透剂JFC，使锡粉和锌粉相互结合，提高锌锡复合镀层的致密性，提高防腐效果。

附图说明

图1是本发明中机械镀锌碳钢卡压式管件的结构示意图。

图2是对比例2和实施例1的耐腐蚀对比图。

图3是对比例2和实施例2的耐腐蚀对比图。

图4是对比例2和实施例1的耐腐蚀对比图。

图中：1.碳钢卡压式管件；2.锌锡复合镀层；3.锌锡复合镀层；A.对比例2热镀锌钢管；A1.实施例1机械镀锌碳钢卡压式管件；A2.实施例2机械镀锌碳钢卡压式管件；A3.实施例3机械镀锌碳钢卡压式管件。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种机械镀锌碳钢卡压式管件，包括碳钢卡压式管件1，所述碳钢卡压式管件1的内壁设有锌锡复合镀层2且外壁分别设有锌锡复合镀层3。

本实施例还提供一种所述机械镀锌碳钢卡压式管件的制备工艺，包括以下步骤：

预处理将碳钢卡压式管件进行去污和去油处理，得到干净的碳钢卡压式管件置；

机械镀锌将干净的碳钢卡压式管件置于装有冲击介质的机械镀锌滚筒中，先加入无机酸调节pH值为2.5-2.8，再缓慢加入镀锌促进剂和锌锡混合浆料进行机械镀锌，得到所述机械镀锌碳钢卡压式管件；其中，所述机械镀锌滚筒的线速度为60m/min，所述冲击介质与所述碳钢卡压式管件的质量比为3.5:1，以质量份数计，所述锌锡混合浆料中，锌粉和锡粉的质量比为(90-95):(5-10)，所述锌粉的粒度为800-900目，所述锡粉的粒度为500-600目；所述镀锌促进剂是氯化亚锡5份、聚乙二醇8份、水85份、柠檬酸1.0份、柠檬酸铵0.5份、平平加O.1份和渗透剂JFC 0.5份的混合溶液；所述无机酸为稀硫酸；按质量分数计，所述冲击介质包括粒径为0.5-1mm的玻璃珠25％、粒径为2-3mm的玻璃珠40％和粒径为4-5mm的玻璃珠35％；所述镀锌促进剂和所述锌锡混合浆料在50min内缓慢加入。

实施例2

本实施例提供一种机械镀锌碳钢卡压式管件，与实施例1中机械镀锌碳钢卡压式管件的结构基本相同，区别在于：所述碳钢卡压式管件的内壁与所述锌锡复合镀层之间设置第一铜过渡层，所述碳钢卡压式管件的外壁与所述锌锡复合镀层之间设置第二铜过渡层。

本实施例提供还所述的机械镀锌碳钢卡压式管件的制备工艺，包括以下步骤：

预处理将碳钢卡压式管件进行去污和去油处理，得到干净的碳钢卡压式管件置；

机械镀锌将干净的碳钢卡压式管件置于装有冲击介质的机械镀锌滚筒中，加入硫酸铜混合溶液，所述机械镀锌滚筒转动5min，先加入盐酸调节pH值为2.5-2.8，再缓慢加入镀锌促进剂和锌锡混合浆料进行机械镀锌，得到所述机械镀锌碳钢卡压式管件；其中，所述机械镀锌滚筒的线速度为80m/min，所述冲击介质与所述碳钢卡压式管件的质量比为4:1，以质量份数计，所述锌锡混合浆料中，锌粉和锡粉的质量比为(90-95):(5-10)，所述锌粉的粒度为800-900目，所述锡粉的粒度为500-600目；所述镀锌促进剂是硫酸亚锡10份、水75.5份、聚乙二醇11份、柠檬酸0.5份、柠檬酸铵0.5份、平平加1.5份和渗透剂JFC 1份的混合溶液；所述硫酸铜混合溶液包括以下质量份的组分：五水硫酸铜28份、1,2-环己二胺四乙酸6份和水350份；按质量分数计，所述冲击介质包括粒径为0.5-1mm的玻璃珠25％、粒径为2-3mm的玻璃珠40％和粒径为4-5mm的玻璃珠35％；所述镀锌促进剂和所述锌锡混合浆料分别分为25份，先加入1份所述镀锌促进剂，再加入1份所述锌锡混合浆料，依次循环且在20min内加完。

实施例3

本实施例提供一种机械镀锌碳钢卡压式管件，与实施例2中机械镀锌碳钢卡压式管件的结构相同。

本实施例提供还一种所述的机械镀锌碳钢卡压式管件的制备工艺，包括以下步骤：

预处理将碳钢卡压式管件进行去污和去油处理，得到干净的碳钢卡压式管件置；

机械镀锌将干净的碳钢卡压式管件置于装有冲击介质的机械镀锌滚筒中，加入硫酸铜混合溶液，所述机械镀锌滚筒转动4min，先加入盐酸调节pH值为2.5-2.8，再缓慢加入镀锌促进剂和锌锡混合浆料进行机械镀锌，得到所述机械镀锌碳钢卡压式管件；其中，所述机械镀锌滚筒的线速度为70m/min，所述冲击介质与所述碳钢卡压式管件的质量比为3.7:1，以质量份数计，所述锌锡混合浆料中，锌粉和锡粉的质量比为(90-95):(5-10)，所述锌粉的粒度为800-900目，所述锡粉的粒度为500-600目；所述镀锌促进剂是硫酸亚锡8份、水79.8份、聚乙二醇9份、柠檬酸1.0份、柠檬酸铵0.5份、平平加1份和渗透剂JFC 0.7份的混合溶液，加入无机酸调节pH值为2.5-2.8；所述硫酸铜混合溶液包括以下质量份的组分：五水硫酸铜27份、1,2-环己二胺四乙酸5份和水300份；按质量分数计，所述冲击介质包括粒径为0.5-1mm的玻璃珠25％、粒径为2-3mm的玻璃珠40％和粒径为4-5mm的玻璃珠35％；所述镀锌促进剂和所述锌锡混合浆料分别分为20份，先加入1份所述镀锌促进剂，再加入1份所述锌锡混合浆料，依次循环且在40min内加完。

对比例1

对比例1和实施例3的区别在于：所述镀锌促进剂和所述锌锡混合浆料一次迅速加入机械镀锌滚筒中。

对比例2

对比例2和实施例3的区别在于：将钢管通过热镀锌的方式在表面形成锌镀层，得到热镀锌钢管。

性能测试

分别测得实施例1-3和对比例1不同镀锌工艺的镀层性能，测试结果如表1所示。

表1实施例1-3和对比例1的性能参数对比

性能	均匀性	氯化钠溶液浸泡72小时	结合力
				实施例1	均匀	表面无锈迹	结合力强
实施例2	均匀	表面无锈迹	结合力强
				实施例3	均匀	表面无锈迹	结合力强
对比例1	轻微突起，有锌瘤	表面锈迹严重	结合力弱，有脱落

由表1可知，本发明提供的机械镀锌工艺可以有效提高机械镀锌的均匀性、结合力和耐腐蚀性。

采用TT260涂层测厚仪(北京时代公司)分别测量实施例1-3得到的机械镀锌碳钢卡压式管件和对比例2得到的热镀锌钢管的镀层厚度。在试样前后表面各选取5个点进行测量，取平均值。将实施例1-3得到的机械镀锌碳钢卡压式管件和对比例2得到的热镀锌钢管分别置于质量分数为10％的稀硫酸中，测试其耐腐蚀性能。测试结果参见表2和图2-4。图2-4中A为置于质量分数为10％的稀硫酸中5min后的对比例2热镀锌钢管，A1、A2和A3分别为置于质量分数为10％的稀硫酸中25min后的实施例1-3机械镀锌碳钢卡压式管件。

表2实施例1-3和对比例2的性能参数对比

性能	对比例2	实施例1	实施例2	实施例3
					镀层厚度/μm	45	47	44	51
耐腐蚀时间/min	＜5	＞25	＞25	＞25

由表2和图2-4可知，在实施例1-3和对比例2的镀层厚度比较接近的前提下，置于质量分数为10％的稀硫酸中5min后，对比例2热镀锌钢管上的镀锌层被完全腐蚀，置于质量分数为10％的稀硫酸中25min后，实施例1-3得到的机械镀锌碳钢卡压式管件并未露出碳钢卡压式管件基体，因此，本发明提供的机械镀锌碳钢卡压式管件可以有效提高管件的耐腐蚀性能。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种机械镀锌碳钢卡压式管件，包括碳钢卡压式管件，其特征在于，所述碳钢卡压式管件的内壁和外壁分别设有锌锡复合镀层。

2.根据权利要求1所述的机械镀锌碳钢卡压式管件，其特征在于，所述碳钢卡压式管件的内壁与所述锌锡复合镀层之间设置第一铜过渡层，所述碳钢卡压式管件的外壁与所述锌锡复合镀层之间设置第二铜过渡层。

3.一种权利要求1或2所述的机械镀锌碳钢卡压式管件的制备工艺，包括以下步骤：将干净的碳钢卡压式管件置于装有冲击介质的机械镀锌滚筒中，先加入无机酸调节pH值为2.5-2.8，再缓慢加入镀锌促进剂和锌锡混合浆料进行机械镀锌，得到所述机械镀锌碳钢卡压式管件；其中，所述机械镀锌滚筒的线速度为60-80 m/min，所述冲击介质与所述碳钢卡压式管件的质量比为（3.5-4）:1，所述镀锌促进剂包括以下组分：亚锡盐、聚乙二醇、水、柠檬酸、柠檬酸铵、平平加O和渗透剂JFC。

4.根据权利要求3所述的机械镀锌碳钢卡压式管件的制备工艺，其特征在于，按质量分数计，所述冲击介质包括粒径为0.5-1 mm的玻璃珠25%、粒径为2-3 mm的玻璃珠40%和粒径为4-5 mm的玻璃珠35%。

5.根据权利要求3或4所述的机械镀锌碳钢卡压式管件的制备工艺，其特征在于，所述锌锡混合浆料中，锌粉和锡粉的质量比为（90-95）:（5-10），所述锌粉的粒度为800-900目，所述锡粉的粒度为500-600目。

6.根据权利要求5所述的机械镀锌碳钢卡压式管件的制备工艺，其特征在于，所述无机酸为盐酸或硫酸。

7.根据权利要求6所述的机械镀锌碳钢卡压式管件的制备工艺，其特征在于，在所述镀锌促进剂中，所述平平加O的质量分数为1%-1.5%，所述渗透剂JFC的质量分数为0.5%-1%，所述聚乙二醇的质量分数为8%-11%，所述亚锡盐的质量分数为5%-10%，所述亚锡盐为氯化亚锡或硫酸亚锡。

8.根据权利要求3或4所述的机械镀锌碳钢卡压式管件的制备工艺，其特征在于，在得到所述机械镀锌碳钢卡压式管件的步骤中，所述镀锌促进剂和所述锌锡混合浆料分别分为15-25份，先加入1份所述镀锌促进剂，再加入1份所述锌锡混合浆料，依次循环并且在20-50min内加完。

9.根据权利要求3所述的机械镀锌碳钢卡压式管件的制备工艺，其特征在于，将所述干净的碳钢卡压式管件置于装有所述冲击介质的机械镀锌滚筒中的步骤前还包括对所述碳钢卡压式管件进行去污和除油的前处理，得到所述干净的碳钢卡压式管件的步骤。

10.根据权利要求9所述的机械镀锌碳钢卡压式管件的制备工艺，其特征在于，在加入所述无机酸调节pH值为2.5-2.8的步骤前还包括在所述干净的碳钢卡压式管件上沉积铜过渡层的步骤，所述沉积铜过渡层的步骤包括：在将所述干净的碳钢卡压式管件置于装有所述冲击介质的机械镀锌滚筒中之后，再加入硫酸铜混合溶液并使所述机械镀锌滚筒转动3-5 min，在所述干净的碳钢卡压式管件上沉积所述铜过渡层；其中，所述硫酸铜混合溶液包括以下质量份的组分：五水硫酸铜25-28份、1,2-环己二胺四乙酸3-6份和水260-350份。