CN110565036A - 表面锌层厚度均匀的电力铁塔连接件热浸锌生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种表面锌层厚度均匀的电力铁塔连接件热浸锌生产方法,包括清理表面、清除油脂、水洗、酸洗除锈、中和清洗、助镀剂处理、热浸锌、冷却和钝化的过程制得。本发明所制得的工件所制得的工件表面镀锌层均匀光亮,各处锌层厚度差异较小,且锌层厚度得到有效控制;在生产过程中,对操作工人的酸碱气体伤害较低,有效保证了操作工人生产健康安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种热浸锌工件生产方法,具体是一种表面锌层厚度均匀的电力铁塔连接件热浸锌生产方法。
背景技术
热浸锌,简单的说即是将已清洗洁净的铁件,浸入锌浴中,使钢铁与熔融锌反应生成一合金化的皮膜,从而使基体和镀层二者相结合,热浸锌具有镀层均匀,附着力强,使用寿命长等优点,在工业金属工件中常常使用,广泛应用于汽车、建筑、家电、化工、机械、石油、冶金、轻工、交通、电力、航空和海洋工程等领域。
电力领域中,对工件表面进行热浸锌处理是必不可少的一道工序,良好的表面锌层可以使长期暴露在野外的钢结构电力铁塔,得到很好的防锈蚀、防腐蚀的保护,其原理是:首先,致密的锌层将钢件包覆在内,防止外部水分和腐蚀性气体液体对钢构件接触腐蚀;其次,锌的标准电极电位为-0.76V,对钢铁基体来说,锌镀层属于阳极性镀层,在同等接触腐蚀条件下,锌层优先发生腐蚀,利用电化学原理对钢构件进行保护。因此,电力铁塔中所有的钢构件全都需要进行表面热浸锌处理。
在工件热浸锌工序中,流程包括:清除工件表面油脂-酸洗除锈-中和清洗-浸泡助镀剂-热浸锌-冷却-浸钝化液钝化处理-检验成品;最终生产出来的电力铁塔工件需要有均匀的锌层厚度,良好的耐腐蚀能力,锌层表面不易剥落等良好特性;而电力铁塔工件形状多样,多是经过多块钢板多角度焊接形成,锌液在工件上流动不易,特别是死区锌膜厚度不均匀,焊渣焊皮多,另一方面,在热浸锌生产过程中,因为使用强酸强碱等挥发性化学溶剂,生产车间的环境对工人的身体健康损害较大。
检索到相关公开文献有:
1、电力铁塔钢制件热镀锌生产方法;申请号:CN201811349054.3;申请人:江苏荣辉电力设备制造有限公司;摘要:本发明涉及一种电力铁塔钢制件热镀锌生产方法,包括以下步骤:复合除锈剂除锈→温水洗→复合助镀剂→热镀锌→水冷却→低铬钝化。实际生产证明,本工艺具有明显的节能降耗作用,具有可操作性和推广价值。其中使用了磷酸作为酸洗添加 溶剂之一,减少酸雾形成;采用特殊的助镀剂,在锌液中添加含有微量铝、锡和铋多元素合金等措施。
2、一种电力铁塔构件热镀锌工艺;申请号:CN201910185206.9;申请人:常熟风范电力设备股份有限公司;摘要:本发明公开了一种电力铁塔构件的热镀锌工艺,所述电力铁塔构件的热镀锌工艺,包括:脱脂-淋洗-酸洗-淋洗-助镀-烘干-热浸镀锌-钝化共8个步骤,在此工艺将传统的漂洗除残液的方法改为高压淋洗的方式,减少上述步骤中的水资源浪费,而且脱脂步骤中使用的脱脂洗液为酸洗步骤中淋洗的后产生的酸性液体。通过上述方式,本发明能够减少整个热镀锌工艺流程中的水资源浪费,而且可以减少酸洗过程中酸性溶质的使用,降低成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种表面锌层厚度均匀的电力铁塔连接件热浸锌生产方法,所制得的工件表面镀锌层均匀光亮,各处锌层厚度差异较小,且锌层厚度得到有效控制;在生产过程中,对操作工人的酸碱气体伤害较低,有效保证了操作工人生产健康安全。
本发明的技术方案是这样实现:
表面锌层厚度均匀的电力铁塔连接件热浸锌生产方法,包括如下生产步骤:
A、清理表面:工件焊接完成后,将其与若干钢珠一起放入水平钢滚筒中,进行滚转,除去钢件表面的焊渣焊皮、氧化层;在钢滚筒中,工件之间、工件与钢珠之间发生碰撞摩擦,将工件表面的焊渣焊皮,表面的氧化皮清除,减少表面杂质进入热浸锌工序中,减轻工件热浸锌前处理的压力。
B、清除油脂:将经过清理的工件,吊挂在吊钩上,竖直进入碱液池中浸泡3-5min清除表面油脂,碱液池中溶液强制循环;工件表面在进行机加工、焊接工序时,表面会沾染切削液、乳化油、矿物机油等油脂,在进行热浸锌前,需要将其清除,碱液可与工件表面的油脂发生反应,在碱液池中溶液强制从下方抽取碱液循环至池上流出,增加了碱液与油脂的反应速度。
C、水洗:吊出碱液池后,进入水池中进行水洗,水洗时吊钩上下行走3次;水洗过程将附着在工件表面的碱液清洗干净,以免下一步工序进入酸液中发生中和反应,吊钩反复上下行走搅动的水流可使清洗过程更彻底。
D、酸洗除锈:吊出水池,进入酸液池中浸泡酸液5-10min;酸液与工件表面的氧化铁发生反应,进而起到除锈的作用。
E、中和清洗:吊出酸液池,进入中和清洗池中进行清洗,清洗池中溶液强制循环,清洗时吊钩上下行走3次,清洗时间为20-30s;中和清洗过程洗掉工件表面残留酸液,水洗时吊钩上下行走3次;水洗过程将附着在工件表面的酸液清洗干净。
F、助镀剂处理:吊出中和清洗池后,进入助镀剂锅进行助镀剂浸染1min后,用70-80℃热风烘干;
G、热浸锌:工件吊入热浸锌池中镀锌,锌液温度435-465℃,浸锌时间2.5-4min,锌液金属成分含有重量百分数的0.05-0.15%镍Ni;0.01-0.03%铝Al;余量为锌Zn;浸制后对锌液上表面进行清灰,然后吊钩缓慢起吊,起吊速度不高于锌液流下速度;
其中加入的镍金属元素:解决了因圣德林效应所引起的镀层超厚而粘附性差,表面不规则,有片状暗镀层、泪痕状锌等问题,因为提高锌液的流动性,使镀件提出锌液时,锌液从工件顺利留回锌液池,降低锌耗,同时使锌液不会大量局部滞留在工件表面凹陷或角落处使镀层更平滑均匀。另一方面,镍金属可以使镀层形成过程中的Fe-Zn反应得到有效抑制,阻滞Fe-Zn合金层的过度生长,从而得到连续且紧密的层状组织和适当的锌层厚度,同时使镀层的紧密性和粘附性都得到相应提高;另一方面,由于阻滞Fe-Zn合金层生长作用的存在,含有镍金属镀层的厚度明显较纯锌热浸镀层的厚度要小,接近和满足电力铁塔工件镀锌层厚度的国家标准下限要求,可以大大节省锌液的使用量。
其中加入铝金属元素:由于锌液中的铝被选择性氧化而使表面形成一层连续的氧化铝Al2O3膜,镀锌层表面不易氧化,因此较纯锌浴更光滑,获得更光亮的镀层。
I、冷却:吊出热浸锌池后,进入冷却水池进行冷却,冷却水池为循环水,冷却时吊钩上下行走3次;工件合适的冷却速率可满足生产快节奏的需求,让镀锌表面光洁度更高,另一方面,镀锌层在过快急冷的条件下,会产生龟裂的裂纹,因此,控制冷却速率在平均3min从锌液温度降到60℃以下为宜。
J、钝化:吊出冷却水池,进入钝化池进行浸泡钝化,浸泡1-3min后吊出,过冷水漂洗,使用热风进行烘干,即得成品;钝化液成分为:铬酐和硝酸,浸泡时间30s-1min,然后吊出在空气中停留10s后冷水漂洗。
所述工件焊接板连接处的死角处设置通孔;在死角处设置通孔有如下好处:在没有通孔的情况下,无论是在碱洗、酸洗和热浸锌的工序中,清洗液或是锌液在流进死角部分的时候,死角处容易形成液流死区,气泡粘附在死角的钢板上,清洗液和锌液无法与工件表面接触,最终死角处产生漏镀或者杂质聚集,最终造成不良品;或是锌液在流入死区之后,死区处的附着力较大,大量锌液粘附于死区,造成死区处镀锌层过后,浪费锌液。在设置通孔之后,无论是碱液、酸液和锌液,在流到原来死区区域的时候,都能从通孔流到隔板另一侧,加强了液体的流动性,清洗将更彻底,锌液流动将更自由,镀锌层更均匀。
所述步骤B中的碱液池中为3%的氢氧化钠Na(OH)和十二烷基硫酸钠C12H25SO4Na的复配溶液,Na(OH)和十二烷基硫酸钠的重量比例为4:1,溶液温度为70-80℃;油脂和氢氧化钠产生皂化反应,反应物溶于水,可以将油脂清洗;另一方面,十二烷基硫酸钠对矿物机油有较强的清洗能力,可以针对工件中的矿物机油残留起到很好的清除作用;十二烷基硫酸钠作为一种表面活性剂,还具有发泡的效果,生成的泡沫漂浮在碱液表面,形成一层气体隔绝层,可以对部分加热碱液所产生的刺激性气味隔绝于液面以下,减少刺激性气味对操作工人的伤害。
所述步骤D中的酸液池中为12-16%的盐酸HCl水溶液,池中加入十二烷基硫酸钠,使溶液中十二烷基硫酸钠浓度为4%;同样的,盐酸作为易挥发性化学物质,在加入十二烷基硫酸钠后,酸液池上表面形成泡沫漂浮在酸液表面,形成一层气体隔绝层,可以对部分盐酸所产生的刺激性气味隔绝于液面以下,减少刺激性气味对操作工人的伤害。
所述步骤E中的中和清洗池中为1%的碳酸钠Na2CO3溶液,中和清洗液温度为70-90℃;
所述步骤F中的助镀剂成分为氯化铵和氯化锌的混合溶液:ZnCl2和NH4Cl之间的重量比例为3:2。助镀剂使工件表面形成盐膜,保护酸洗的铁件不会与空气中氧气发生氧化反应,另一方面,工件在进入锌液后,表面的铁基体具有活性作用,在短时间内与锌液发生反应,生成铁-锌合金层,最终保证铁基体与锌液的结合。
本发明与现有技术相比,其突出的实质性特点和显著的进步是:
1、本发明生产方法所制得的表面锌层厚度均匀的电力铁塔连接件,工件表面镀锌层膜厚均匀,表面光滑,质地均匀,锌层金属组织致密无缺陷,锌膜与工件结合紧密,杂质少,特别是克服了传统此类电力铁塔连接件中死区部分的锌膜过厚,或者死区发生漏镀等缺点。
2、本发明生产过程中,所产生的酸化学有害气体较少,有效保护了操作工人的身体健康,提高了车间生产环境。
附图说明:
图1为本发明工件外观示意图;
图中部件名称和序号为:1、通孔。
具体实施方式
实施例1
如附图1中的Q235钢制连接件,由3块钢板拼焊而成,壁厚6mm;
表面锌层厚度均匀的电力铁塔连接件热浸锌生产方法,包括如下生产步骤:
A、清理表面:工件焊接完成后,将其与若干钢珠一起放入水平钢滚筒中,进行滚转,除去钢件表面的焊渣焊皮、氧化层;
B、清除油脂:将经过清理的工件,吊挂在吊钩上,竖直进入碱液池中浸泡4min清除表面油脂,碱液池中溶液强制循环;
C、水洗:吊出碱液池后,进入水池中进行水洗,水洗时吊钩上下行走3次;
D、酸洗除锈:吊出水池,进入酸液池中浸泡酸液6min;
E、中和清洗:吊出酸液池,进入中和清洗池中进行清洗,清洗池中溶液强制循环,清洗时吊钩上下行走3次,清洗时间为25s;
F、助镀剂处理:吊出中和清洗池后,进入助镀剂锅进行助镀剂浸染1min后,用80℃热风烘干;
G、热浸锌:工件吊入热浸锌池中镀锌,锌液温度450℃,浸锌时间200s,锌液金属成分含有重量百分数的0.8%Ni;0.02%Al;余量为Zn;浸制后对锌液上表面进行清灰,然后吊钩缓慢起吊,起吊速度不高于锌液流下速度;
I、冷却:吊出热浸锌池后,进入冷却水池进行冷却,冷却水池为循环水,冷却时吊钩上下行走3次;
J、钝化:吊出冷却水池,进入钝化池进行浸泡钝化,浸泡2min后吊出,过冷水漂洗,使用热风进行烘干,即得成品;
所述工件焊接板连接处的死角处设置通孔1;
所述步骤B中的碱液池中为3%的氢氧化钠Na(OH)和十二烷基硫酸钠的复配溶液,Na(OH)和十二烷基硫酸钠的重量比例为4:1,溶液温度为80℃;
所述步骤D中的酸液池中为12-16%的盐酸HCl水溶液,池中加入十二烷基硫酸钠,使溶液中十二烷基硫酸钠浓度为4%;
所述步骤E中的中和清洗池中为1%的碳酸钠Na2CO3溶液,中和清洗液温度为80℃;
所述步骤F中的助镀剂成分为氯化铵和氯化锌的混合溶液:ZnCl2和NH4Cl之间的重量比例为3:2。
检测结果:
根据国标《GBT2694-2018-输电线路铁塔制造技术条件》的要求,镀件厚度大于5mm时,膜厚最小值为70μm,最小平均厚度86μm,对本发明所制得的工件各处取点进行锌膜膜厚测定,其中编号1-4为死区处的膜厚,使用器材为德国尼克斯手持式膜厚仪,测定结果如下表:
使用同样的工件,未开通孔,并使用纯锌液进行热浸锌,测定结果如下表:
由此看出,本发明做生产的热浸锌工件锌层厚度均符合国标要求,且锌层厚度波动范围小,均在10μm以内,膜厚均匀,平均值略高于国标下限要求。
普通工艺生产的工件中,编号1-4的死区处的膜厚,明显较其他处的锌膜厚度较厚,且波动范围很大,总体膜厚平均值也较大。
Claims (6)
1.表面锌层厚度均匀的电力铁塔连接件热浸锌生产方法,其特征在于:包括如下生产步骤:
A、清理表面:工件焊接完成后,将其与若干钢珠一起放入水平钢滚筒中,进行滚转,除去钢件表面的焊渣焊皮、氧化层;
B、清除油脂:将经过清理的工件,吊挂在吊钩上,竖直进入碱液池中浸泡3-5min清除表面油脂,碱液池中溶液强制循环;
C、水洗:吊出碱液池后,进入水池中进行水洗,水洗时吊钩上下行走3次;
D、酸洗除锈:吊出水池,进入酸液池中浸泡酸液5-10min;
E、中和清洗:吊出酸液池,进入中和清洗池中进行清洗,清洗池中溶液强制循环,清洗时吊钩上下行走3次,清洗时间为20-30s;
F、助镀剂处理:吊出中和清洗池后,进入助镀剂锅进行助镀剂浸染1min后,用70-80℃热风烘干;
G、热浸锌:工件吊入热浸锌池中镀锌,锌液温度435-465℃,浸锌时间2.5-4min,锌液金属成分含有重量百分数的0.05-0.15%Ni;0.01-0.03%Al;余量为Zn;浸制后对锌液上表面进行清灰,然后吊钩缓慢起吊,起吊速度不高于锌液流下速度;
I、冷却:吊出热浸锌池后,进入冷却水池进行冷却,冷却水池为循环水,冷却时吊钩上下行走3次;
J、钝化:吊出冷却水池,进入钝化池进行浸泡钝化,浸泡1-3min后吊出,过冷水漂洗,使用热风进行烘干,即得成品。
2.根据权利要求1所述的表面锌层厚度均匀的电力铁塔连接件热浸锌生产方法,其特征在于:所述工件焊接板连接处的死角处设置通孔(1)。
3.根据权利要求1所述的表面锌层厚度均匀的电力铁塔连接件热浸锌生产方法,其特征在于:所述步骤B中的碱液池中为3%的氢氧化钠Na(OH)和十二烷基硫酸钠的复配溶液,Na(OH)和十二烷基硫酸钠的重量比例为4:1,溶液温度为70-80℃。
4.根据权利要求1所述的表面锌层厚度均匀的电力铁塔连接件热浸锌生产方法,其特征在于:所述步骤D中的酸液池中为12-16%的盐酸HCl水溶液,池中加入十二烷基硫酸钠,使溶液中十二烷基硫酸钠浓度为4%。
5.根据权利要求1所述的表面锌层厚度均匀的电力铁塔连接件热浸锌生产方法,其特征在于:所述步骤E中的中和清洗池中为1%的碳酸钠Na2CO3溶液,中和清洗液温度为70-90℃。
6.根据权利要求1所述的表面锌层厚度均匀的电力铁塔连接件热浸锌生产方法,其特征在于:所述步骤F中的助镀剂成分为氯化铵和氯化锌的混合溶液:ZnCl2和NH4Cl之间的重量比例为3:2。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20191213 |