CN115125590B - 一种耐腐蚀的电镀镀锌丝及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及金属线材加工技术领域，具体公开了一种耐腐蚀的电镀镀锌丝及其加工工艺，一种耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺，其包括如下操作步骤：预处理：在750‑850℃条件进行加热钢丝，水冷却，清洗钢丝；酸洗；电镀：在电流密度1‑6A/dm2、10‑40℃条件下，将烘干后的钢丝置于电镀液浸泡；所述电镀液包括如下重量份的原料：水性磷铁粉1‑2份、七水硫酸锌350‑450份、硫酸铝70‑90份、硫脲0‑30份、硫锌5‑10份、DPE‑1添加剂4‑6份和水1000份；收线，得到电镀镀锌丝。本申请得到的电镀镀锌丝腐蚀损失最低为451 g/mm2•h，提高了电镀镀锌丝的耐腐蚀性。
Description
技术领域
本申请涉及金属线材加工领域，更具体地说，它涉及一种耐腐蚀的电镀镀锌丝及其加工工艺。
背景技术
镀锌丝是采用优质低碳钢，经过拉拔成型、酸洗除锈、高温退火、镀锌和冷却等工艺流程加工而成，因其具有良好的韧性和弹性，被广泛应用于海洋、港口、桥梁、石油、渔业等行业。
镀锌丝分为热镀镀锌丝和电镀镀锌丝，电镀镀锌丝是在电镀槽内通过电流单向性使锌逐渐镀至钢丝表面，与热镀镀锌丝相比，电镀镀锌丝的镀层更加均匀，且锌耗量低，但由于电镀镀锌丝镀锌层较薄，通常只有3-15μm，耐腐蚀性较差。
发明内容
为了提高电镀镀锌丝的耐腐蚀性，本申请提供了一种耐腐蚀的电镀镀锌丝及其加工工艺。
第一方面，本申请提供一种电镀镀锌丝的加工工艺，其采用如下技术方案：
一种耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺，其包括如下操作步骤：
预处理：在750-850℃条件进行加热钢丝，水冷却，清洗钢丝；
酸洗：将钢丝浸泡于浓度为135-145g/L的盐酸溶液中，在20-40℃条件下酸洗2-3min，采用逆流漂洗方式进行两级水洗，烘干；
电镀：制备电镀液，加入硫酸将电镀液pH调节至3.0-4.4，在电流密度1-6A/dm2、10-40℃条件下，将烘干后的钢丝置于电镀液浸泡；以1L水为基准，所述电镀液包括如下重量的原料：水性磷铁粉1-2份、七水硫酸锌350-450g、硫酸铝70-90g、硫脲0-30g、硫锌5-10g和DPE-1添加剂4-6g；
收线：将钢丝在60-70℃采用逆流漂洗方式进行两级水洗，烘干，得到电镀镀锌丝。
本申请中镀锌液选用水性磷铁粉1-2g、七水硫酸锌350-450g、硫酸铝70-90g、硫脲0-30g、硫锌5-10g、DPE-1添加剂4-6g和水1000g，电镀镀锌丝的性能均较好，且在水性磷铁粉1.5g、七水硫酸锌400g、硫酸铝80g、硫脲15g、硫锌8g、DPE-1添加剂5g和水1000g时，效果最佳。
通过采用上述技术方案，预处理先在750-850℃条件进行加热钢丝，可利用高温改变钢丝的内部组织结构，从而降低钢丝强度，提高钢丝的柔韧性。然后经过水冷却，可提高钢丝的韧性并清除钢丝表面的拉丝粉和氧化铁等附着物，以提高镀锌层与钢丝的结合力，从而提高电镀镀锌丝的耐腐蚀性。
将钢丝浸泡于盐酸溶液中酸洗，可以去除表面的氧化皮和锈蚀物增加钢丝表面的清洁度，进一步提高镀锌层与钢丝的结合力。水洗可去除钢丝表面的盐酸；另外，水洗采用逆流漂洗方式。
电镀采用硫酸盐镀锌法，钢丝作为阴极，锌作为阳极，阴极主反应为Zn2+离子得电子还原为金属锌，被还原成锌覆盖钢丝表面形成镀锌丝。
电镀液硫酸锌是电镀液中的主要成分，锌的浓度较高，电流效率较大，电镀速度较快。硫酸铝作为缓冲剂加入，可稳定电镀液的pH值，提高电镀镀锌丝的白度和耐延性。硫脲为导电盐，可提高电镀液的电流效率。硫锌提高了阴极极化能力和镀锌导电能力，提高了电镀镀锌丝的防腐蚀能力。DPE-1添加剂的加入，可提高阴极极化、细化、增光，从而改善锌镀层质量。
在收线步骤中将电镀后的钢丝在60-70℃水温水洗，一方面可去除钢丝表面残留的电镀液，另一方面利于钢丝烘干。
作为优选：所述酸洗步骤中，酸洗2-3min后，在浓度为50-100g/L的氢氧化钠水溶液中碱洗2-3min。
通过采用上述技术方案，酸洗后，钢丝表面会残留有暗色粉末状沉积物，在酸洗后用氢氧化钠水溶液浸泡，可去除钢丝该沉积物，提高镀锌层与钢丝表面的结合力，从而提高电镀镀锌丝的耐腐蚀性。
作为优选：所述电镀液还包括如下重量原料：四氢噻唑硫酮0.1-0.2g和苯甲酸钠0.06-0.08g。
本申请中电镀液中四氢噻唑硫酮0.1-0.2g和苯甲酸钠0.06-0.08g，电镀镀锌丝的各性能均较好，且在四氢噻唑硫酮0.15份和苯甲酸钠0.017g，效果最佳。
通过采用上述技术方案，四氢噻唑硫酮和苯甲酸钠作为缓蚀剂加入，可减缓电镀镀锌丝的腐蚀，起到保护电镀镀锌丝的作用。
作为优选：所述电镀液的加工工艺包括如下操作步骤：将一半体积的水加热至40-50℃，加入七水硫酸锌，搅拌溶解，加入硫脲、硫锌和硫酸铝，搅拌溶解，加入水性磷铁粉，搅拌30-40min，过滤，收集滤液，加入DPE-1添加剂，加入剩余水，得到电镀液。
通过采用上述技术方案， 多次搅拌可消除电镀液浓差极化作用。
作为优选：钢丝经过所述电镀步骤后，涂覆一层15±2μm的防腐蚀涂料，干燥后，为防腐蚀膜。
通过采用上述技术方案，在电镀后的钢丝表面涂覆有一层防腐蚀膜层，可提高电镀镀锌丝的耐腐蚀性。
作为优选：所述防腐蚀涂料包括如下重量百分含量的原料：磷酸锌5-15%、铬酸2-4%、氧化锌3-5%、间硝基苯磺酸钠1-3%、煅烧红泥粉5-10%、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯3-5%，余量为水。
通过采用上述技术方案，磷酸锌在氧化剂铬酸的作用下可在钢丝表面形成防腐蚀膜，氧化锌的加入可使得防腐蚀膜层更加致密完整，提高带钢的防锈能力。间硝基苯磺酸钠可提高磷酸锌和铬酸的反应速度，缩短磷化时间，可保证钢丝表面形成防腐蚀膜层厚度适中、防腐蚀膜层晶粒均匀致密，从而增强防腐蚀膜层的附着力。煅烧红泥粉中含有活性物质，该活性物质可与电解液接触后形成混合的铝氧化物，从而提高电镀镀锌丝的耐腐蚀性。2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯作为成膜助剂加入，促进防腐蚀膜层成膜。
作为优选：所述防腐蚀涂料通过如下操作步骤制备得到：
将磷酸锌、铬酸、间硝基苯磺酸钠和水混合，搅拌均匀，得到混合物A；
将煅烧红泥粉、氧化锌和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯一次加入混合物A中，搅拌均匀，得到防腐蚀膜层。
第二方面，本申请提供一种上述任一项耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺得到的电镀镀锌丝。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
（1）本申请通过调节电镀镀锌丝的加工工艺，使电镀镀锌丝的抗拉强度、断后伸长率和锌层重量分别为884MPa、13%和49g/m2，腐蚀损失为451 g/mm2•h，提高了电镀镀锌丝的耐腐蚀性。
（2）本申请通过在酸洗步骤中酸洗后，在氢氧化钠水溶液中进行碱洗，使电镀镀锌丝的抗拉强度、断后伸长率和锌层重量分别为895MPa、15%和51g/m2，腐蚀损失为483 g/mm2•h，可进一步高电镀镀锌丝的耐腐蚀性。
（3）本申请通过在镀锌液中加入四氢噻唑硫酮和苯甲酸钠，并调节二者掺量，使电镀镀锌丝的抗拉强度、断后伸长率和锌层重量分别为899MPa、16%和53g/m2，腐蚀损失为472g/mm2•h，提高了电镀镀锌丝的耐腐蚀性。
（4）本申请通过在钢丝表面涂覆防腐蚀膜层，电镀镀锌丝的抗拉强度、断后伸长率和锌层重量分别为903MPa、18%和56g/m2，腐蚀损失为451 g/mm2•h，可进一步高电镀镀锌丝的耐腐蚀性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请中的如下各原料均为市售产品，且均为使本申请的各原料得以公开充分，不应当理解为对原料的来源产生限制作用，具体为：水性磷铁粉，粒径为800目，铁含量≥45%。
实施例1
实施例1的耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺，其包括如下操作步骤：
预处理：在800℃条件进行加热钢丝，水冷却，清洗钢丝；
酸洗：将钢丝浸泡于浓度为140g/L的盐酸溶液中，酸洗2min，采用逆流漂洗方式进行两级水洗，烘干；
电镀：制备电镀液，加入硫酸将电镀液pH调节至4，在电流密度1A/dm2、30℃条件下，将酸洗后的钢丝置于电镀液浸泡；电镀液的加工工艺为：将500mL水加热至40-50℃，加入400g七水硫酸锌，搅拌溶解，加入15g硫脲、7g硫锌和25g硫酸铝，搅拌溶解，加入1.5g水性磷铁粉，搅拌30-40min，过滤，收集滤液，加入5gDPE-1添加剂，加入500mL水，得到电镀液；
收线：将钢丝在60℃采用逆流漂洗方式进行两级水洗，烘干，得到电镀镀锌丝。
实施例2
实施例2的耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺，其包括如下操作步骤：
预处理：在800℃条件进行加热钢丝，水冷却，清洗钢丝；
酸洗：将钢丝浸泡于浓度为140g/L的盐酸溶液中，酸洗2min，采用逆流漂洗方式进行两级水洗，烘干；
电镀：制备电镀液，加入硫酸将电镀液pH调节至4，在电流密度4A/dm2、30℃条件下，将酸洗后的钢丝置于电镀液浸泡；电镀液的加工工艺为：将500mL水加热至40-50℃，加入400g七水硫酸锌，搅拌溶解，加入15g硫脲、7g硫锌和25g硫酸铝，搅拌溶解，加入1.5g水性磷铁粉，搅拌30-40min，过滤，收集滤液，加入5gDPE-1添加剂，加入500mL水，得到电镀液；
收线：将钢丝在60℃采用逆流漂洗方式进行两级水洗，烘干，得到电镀镀锌丝。
实施例3
实施例3的耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺，其包括如下操作步骤：
预处理：在800℃条件进行加热钢丝，水冷却，清洗钢丝；
酸洗：将钢丝浸泡于浓度为140g/L的盐酸溶液中，酸洗2min，采用逆流漂洗方式进行两级水洗，烘干；
电镀：制备电镀液，加入硫酸将电镀液pH调节至4，在电流密度6A/dm2、30℃条件下，将酸洗后的钢丝置于电镀液浸泡；电镀液的加工工艺为：将500mL水加热至40-50℃，加入400g七水硫酸锌，搅拌溶解，加入15g硫脲、7g硫锌和25g硫酸铝，搅拌溶解，加入1.5g水性磷铁粉，搅拌30-40min，过滤，收集滤液，加入5gDPE-1添加剂，加入500mL水，得到电镀液；
收线：将钢丝在60℃采用逆流漂洗方式进行两级水洗，烘干，得到电镀镀锌丝。
实施例4
实施例4的耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺，其包括如下操作步骤：
预处理：在800℃条件进行加热钢丝，水冷却，清洗钢丝；
酸洗：将钢丝浸泡于浓度为140g/L的盐酸溶液中，酸洗2min，在浓度为80g/L的氢氧化钠水溶液中碱洗3min，采用逆流漂洗方式进行两级水洗，烘干；
电镀：制备电镀液，加入硫酸将电镀液pH调节至4，在电流密度6A/dm2、30℃条件下，将酸洗后的钢丝置于电镀液浸泡；电镀液的加工工艺为：将500mL水加热至40-50℃，加入400g七水硫酸锌，搅拌溶解，加入15g硫脲、7g硫锌和25g硫酸铝，搅拌溶解，加入1.5g水性磷铁粉，搅拌30-40min，过滤，收集滤液，加入5gDPE-1添加剂，加入500mL水，得到电镀液；
收线：将钢丝在60℃采用逆流漂洗方式进行两级水洗，烘干，得到电镀镀锌丝。
实施例5
实施例5的耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺，其包括如下操作步骤：
预处理：在800℃条件进行加热钢丝，水冷却，清洗钢丝；
酸洗：将钢丝浸泡于浓度为140g/L的盐酸溶液中，酸洗2min，在浓度为80g/L的氢氧化钠水溶液中碱洗3min，采用逆流漂洗方式进行两级水洗，烘干；
电镀：制备电镀液，加入硫酸将电镀液pH调节至4，在电流密度6A/dm2、30℃条件下，将酸洗后的钢丝置于电镀液浸泡；电镀液的加工工艺为：将500mL水加热至40-50℃，加入400g七水硫酸锌，搅拌溶解，加入15g硫脲、7g硫锌和25g硫酸铝，搅拌溶解，加入1.5g水性磷铁粉，搅拌30-40min，过滤，收集滤液，加入5gDPE-1添加剂、0.15g四氢噻唑硫酮和0.07g苯甲酸钠，加入500mL水，得到电镀液；
收线：将钢丝在60℃采用逆流漂洗方式进行两级水洗，烘干，得到电镀镀锌丝。
实施例6
实施例6的耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺，其包括如下操作步骤：
预处理：在800℃条件进行加热钢丝，水冷却，清洗钢丝；
酸洗：将钢丝浸泡于浓度为140g/L的盐酸溶液中，酸洗2min，在浓度为80g/L的氢氧化钠水溶液中碱洗3min，采用逆流漂洗方式进行两级水洗，烘干；
电镀：制备电镀液，加入硫酸将电镀液pH调节至4，在电流密度6A/dm2、30℃条件下，将酸洗后的钢丝置于电镀液浸泡；电镀液的加工工艺为：将500mL水加热至40-50℃，加入400g七水硫酸锌，搅拌溶解，加入15g硫脲、7g硫锌和25g硫酸铝，搅拌溶解，加入1.5g水性磷铁粉，搅拌30-40min，过滤，收集滤液，加入5gDPE-1添加剂、0.15g四氢噻唑硫酮和0.07g苯甲酸钠，加入500mL水，得到电镀液；
涂覆：在电镀后的钢丝表面涂覆15μm的防腐蚀膜层；防腐蚀膜层的加工工艺为：将10g磷酸锌、3g铬酸、2g间硝基苯磺酸钠和69mL水混合，搅拌均匀，得到混合物A；将8g煅烧红泥粉、4g氧化锌和4g2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯一次加入混合物A中，搅拌均匀，得到防腐蚀膜层；
收线：将钢丝在60℃采用逆流漂洗方式进行两级水洗，烘干，得到电镀镀锌丝。
对比例1
对比例1的与实施例1耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺区别在于：将电镀的电流密度为8A/dm2，其余操作与实施例1相同。
对比例2
对比例2的与实施例1耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺区别在于：电镀液原料中未添加水性磷光粉，其余操作与实施例1相同。
对比例3
对比例3的与实施例1耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺区别在于：电镀液原料中未添加硫锌，其余操作与实施例1相同。
对比例4
对比例4的与实施例1耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺区别在于：将电镀液原料中的硫脲替换为硫酸胺，其余操作与实施例1相同。
对比例5
对比例5的与实施例1耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺区别在于：电镀液为市售电镀液，型号为Zn-218，其余操作与实施例1相同。
性能检测
采用如下检测方法及标准，分别对实施例1-6和对比例1-5的电镀镀锌丝进行的检测，具体检测结果详见表1所示。
抗拉强度：采用JISG3548-94《镀锌钢丝》对本申请得到的电镀镀锌丝的抗拉强度进行检测。
断后伸长率：采用JISG3548-94《镀锌钢丝》对本申请得到的电镀镀锌丝的断后伸长率进行检测。
锌层重量：采用JISG3548-94《镀锌钢丝》对本申请得到的电镀镀锌丝的锌层重量进行检测。
耐腐蚀性：将电镀镀锌丝浸泡至浓度为5%的硫酸溶液中，对电镀镀锌丝进行耐腐蚀性的检测，计算腐蚀损失。
表1不同电镀镀锌丝的性能检测结果
由表1的检测结果可知，本申请电镀镀锌丝的抗拉强度、断后伸长率和锌层重量最高分别为903MPa、18%和56g/m2，且本申请电镀镀锌丝的腐蚀损失最低为451 g/mm2•h，具有较高的强度和韧性，提高了电镀镀锌丝的耐腐蚀性。
实施例1-3中，实施例2电镀镀锌丝的抗拉强度、断后伸长率和锌层重量分别为884MPa、13%和49g/m2，均高于实施例1和实施例3；且本申请电镀镀锌丝的腐蚀损失为451g/mm2•h，均低于实施例1和实施例3，表明在电镀步骤中，电流密度为4A/dm2，可提高电镀镀锌丝的耐腐蚀性。可能是与每种电镀液都有最佳的电流密度范围，适当提高电流密度可增大阴极极化作用，使镀层致密，提高镀锌层的耐腐蚀性有关。
结合实施例2与实施例4的电镀镀锌丝检测数据发现，实施例4电镀镀锌丝的抗拉强度、断后伸长率和锌层重量分别为895MPa、15%和51g/m2，均高于实施例2；且本申请电镀镀锌丝的腐蚀损失为483 g/mm2•h，均低于实施例2，表明在酸洗步骤中酸洗后，在氢氧化钠水溶液中进行碱洗，可提高电镀镀锌丝的耐腐蚀性，可能与在酸洗后用氢氧化钠水溶液浸泡，可去除钢丝该沉积物，提高镀锌层与钢丝表面的结合力，从而提高电镀镀锌丝的耐腐蚀性有关。
结合实施例4与实施例5的电镀镀锌丝检测数据发现，实施例5电镀镀锌丝的抗拉强度、断后伸长率和锌层重量分别为899MPa、16%和53g/m2，均高于实施例4；且本申请电镀镀锌丝的腐蚀损失为472 g/mm2•h，均低于实施例4，表明在镀锌液中加入四氢噻唑硫酮和苯甲酸钠，可提高电镀镀锌丝的耐腐蚀性，可能与四氢噻唑硫酮和苯甲酸钠作为缓蚀剂加入，可减缓电镀镀锌丝的腐蚀，起到保护电镀镀锌丝的作用有关。
结合实施例5与实施例6的电镀镀锌丝检测数据发现，实施例5电镀镀锌丝的抗拉强度、断后伸长率和锌层重量分别为903MPa、18%和56g/m2，均高于实施例5；且本申请电镀镀锌丝的腐蚀损失为451 g/mm2•h，均低于实施例5，表明在钢丝表面涂覆防腐蚀膜层，可进一步提高电镀镀锌丝的耐腐蚀性，可能与防腐蚀膜层可防止镀锌层破坏，从而提高镀锌层防腐蚀性能有关。
结合对比例1-5与实施例1的电镀镀锌丝检测数据发现，在电镀镀锌丝加工工艺中电镀的电流密度，电镀液、电镀液中水性磷光粉、硫锌和硫脲，均不同程度提高电镀镀锌丝的耐腐蚀性。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺，其特征在于，其包括如下操作步骤：
预处理：在750-850℃条件进行加热钢丝，水冷却，清洗钢丝；
酸洗：将钢丝浸泡于浓度为135-145g/L的盐酸溶液中，在20-40℃条件下酸洗2-3min，采用逆流漂洗方式进行两级水洗，烘干；
电镀：制备电镀液，加入硫酸将电镀液pH调节至3.0-4.4，在电流密度1-6A/dm2、10-40℃条件下，将烘干后的钢丝置于电镀液浸泡；以1L水为基准，所述电镀液包括如下重量的原料：水性磷铁粉1-2g、七水硫酸锌350-450g、硫酸铝70-90g、硫脲15-30g、硫锌5-10g、DPE-1添加剂4-6g、四氢噻唑硫酮0.1-0.2g和苯甲酸钠0.06-0.08g；
收线：将钢丝在60-70℃采用逆流漂洗方式进行两级水洗，烘干，得到电镀镀锌丝；
所述酸洗步骤中，酸洗2-3min后，在浓度为50-100g/L的氢氧化钠水溶液中碱洗2-3min。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺，其特征在于，所述电镀液通过如下操作步骤制备得到：将一半体积的水加热至40-50℃，加入七水硫酸锌，搅拌溶解，加入硫脲、硫锌和硫酸铝，搅拌溶解，加入水性磷铁粉，搅拌30-40min，过滤，收集滤液，加入DPE-1添加剂，加入四氢噻唑硫酮和苯甲酸钠，加入剩余水，得到电镀液。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺，其特征在于：钢丝经过所述电镀步骤后，涂覆一层15±2μm的防腐蚀涂料，干燥后，为防腐蚀膜。
4.根据权利要求3所述的耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺，其特征在于，所述防腐蚀涂料包括如下重量百分含量的原料：磷酸锌5-15%、铬酸2-4%、氧化锌3-5%、间硝基苯磺酸钠1-3%、煅烧红泥粉5-10%、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯3-5%，余量为水。
5.根据权利要求4所述的耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺，其特征在于，所述防腐蚀涂料通过如下操作步骤制备得到：
将磷酸锌、铬酸、间硝基苯磺酸钠和水混合，搅拌均匀，得到混合物A；
将煅烧红泥粉、氧化锌和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯一次加入混合物A中，搅拌均匀，得到防腐蚀膜层。
6.一种权利要求1-5任一所述的耐腐蚀的电镀镀锌丝的加工工艺得到的电镀镀锌丝。
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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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| GR01 | Patent grant | ||
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