CN115537698B - 一种热浸镀锌无烟助镀剂及热浸镀锌方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热浸镀锌无烟助镀剂及热浸镀锌方法。本发明的热浸镀锌无烟助镀剂包括以下质量百分比的组分:硫酸盐:5%~15%;稳定剂:0.1%~1%;缓蚀剂:0.1%~0.5%;表面活性剂:0.05%~3%;水:余量。本发明的热浸镀锌无烟助镀剂以硫酸盐作为主盐,配方简单,成本低廉,热浸镀锌过程中完全无烟雾产生,镀锌效果好,适合进行大规模工业化应用。

Description

一种热浸镀锌无烟助镀剂及热浸镀锌方法
技术领域
本发明涉及热浸镀锌技术领域,具体涉及一种热浸镀锌无烟助镀剂及热浸镀锌方法。
背景技术
钢铁暴露在自然环境中容易被腐蚀介质侵蚀,致使其使用性能遭到破坏。热浸镀锌技术可以为钢材提供屏障保护和牺牲阳极保护,极大地提高了钢材的耐腐蚀性能,已成为目前应用最广泛的钢材防腐蚀技术,被广泛应用在电力、交通、通讯、家电等领域(例如:高速公路护栏、特高压输电铁塔、通讯塔、灯杆等)。
助镀是热浸镀锌技术中一道重要的前处理工序,其不仅可以清除工件表面氧化物以及保护工件表面在浸镀之前不被氧化,而且还可以活化工件表面,提高锌液对工件的润湿能力,从而提高镀层质量。氯化锌和氯化铵的水溶液是目前常用的助镀剂,但经过该助镀剂处理后的工件在热浸镀锌时会产生大量烟气(烟气的来源主要有两方面:一方面,助镀剂中的氯化铵在浸镀过程中会分解产生氯化氢和氨气,两种气体在空气中相遇会生成氯化铵白烟;另一方面,助镀剂中的氯离子会与锌浴中的铝反应,生成青色的氯化铝),不仅会对环境造成严重污染,而且还会对人体健康造成危害,不符合绿色发展理念。因此,无烟助镀剂成为了目前热浸镀锌行业的研究热点之一。
CN 103173706 A公开了一种批量热浸镀锌无烟助镀剂,CN 108179368 A公开了一种不含锌铵热浸镀锌无烟助镀剂,CN 103834888 A公开了一种热浸镀用无氨助镀剂,这些助镀剂在镀锌过程产生的烟雾较少,但由于这些助镀剂是以氯盐为助镀剂的主盐,仍然无法从根源上去除氯化铝烟气,不能真正做到无烟热镀锌。
因此,开发一种热浸镀锌过程中完全无烟雾产生、镀锌效果好、能够有效解决镀锌过程中的烟雾污染问题的助镀剂具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热浸镀锌无烟助镀剂及热浸镀锌方法。
本发明所采取的技术方案是:
一种热浸镀锌无烟助镀剂包括以下质量百分比的组分:
硫酸盐:5%~15%;
稳定剂:0.1%~1%;
缓蚀剂:0.1%~0.5%;
表面活性剂:0.05%~3%;
水:余量。
优选的,所述硫酸盐为硫酸锌、硫酸铵、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铝、硫酸镁、硫酸锰、硫酸铜中的至少两种,且必须含硫酸锌和硫酸铵。
优选的,所述硫酸盐中硫酸锌和硫酸铵的总质量百分含量≥50%。
优选的,所述硫酸锌、硫酸铵的质量比为1:1~5。
优选的,所述稳定剂为氟化钠、氟化钾、氟化铵、氟化氢铵、氟化镍中的至少一种。
优选的,所述缓蚀剂为羟基乙叉二膦酸二钠、六亚甲基四胺、苯并***、咪唑啉中的至少一种。
优选的,所述表面活性剂为N-十二烷基二甲基甜菜碱、脂肪醇聚氧乙烯醚、双十八烷基二甲基氯化铵、十二烷基硫酸钠、磷酸酯、烷基糖苷中的至少一种。
一种热浸镀锌方法,在助镀过程中采用的助镀剂为上述热浸镀锌无烟助镀剂。
优选的,一种热浸镀锌方法包括以下步骤:将助镀剂的pH值调节至3.5~5.5,再将经过除油处理和除锈处理的钢铁镀件浸入助镀剂中进行助镀,再将钢铁镀件取出后烘干,再浸入锌液中进行浸镀,再取出钢铁镀件。
优选的,所述助镀在20℃~80℃下进行,助镀的时间为10s~180s。
本发明的有益效果是:本发明的热浸镀锌无烟助镀剂以硫酸盐作为主盐,配方简单,成本低廉,热浸镀锌过程中完全无烟雾产生,镀锌效果好,适合进行大规模工业化应用。
具体来说:
1)本发明的热浸镀锌无烟助镀剂采用硫酸盐取代传统助镀剂中的氯化锌和氯化铵,同样具有清洁、保护、活化镀件表面的作用,且在浸镀过程中完全无烟雾产生,可以解决传统助镀剂浸镀过程中的烟雾污染问题;
2)本发明的热浸镀锌无烟助镀剂中的硫酸盐的价格和用量远低于传统助镀剂中的氯化锌和氯化铵,可以降低生产成本;
3)本发明的热浸镀锌无烟助镀剂中的稳定剂可以在镀件表面形成一层致密的保护膜,进而可以防止镀件在浸镀之前被氧化以及防止镀件在浸镀后出现漏镀;
4)本发明的热浸镀锌无烟助镀剂中添加有微量的缓蚀剂,可以减缓助镀剂对钢材的侵蚀,同时还可以降低助镀剂中的铁离子含量,增强助镀效果;
5)本发明的热浸镀锌无烟助镀剂中的表面活性剂可以极大地降低助镀剂的表面张力,进而可以提高镀件表面形成的盐膜的均匀性和覆盖性,最终可以提高助镀剂对镀件表面的润湿能力;
6)本发明的热浸镀锌无烟助镀剂与传统助镀剂相比,形成的助镀盐膜更加均匀致密,有利于防止镀件浸镀前被氧化,进而可以得到平整、光滑、不漏镀的镀锌层;
7)本发明的热浸镀锌无烟助镀剂的制备方法简单,将硫酸盐、稳定剂、缓蚀剂和表面活性剂均匀分散在水中即得。
附图说明
图1为实施例中助镀后钢板表面形成的镀层的外观图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1:
一种热浸镀锌无烟助镀剂,其组成如下表所示:
表1一种热浸镀锌无烟助镀剂的组成表
组分 质量百分比(%)
硫酸锌 2
硫酸铵 3
硫酸钾 3
氟化钠 1
咪唑啉 0.1
脂肪醇聚氧乙烯醚 0.1
90.8
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌无烟助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至5.5,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中25℃下助镀180s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有少量的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面形成的镀层的外观图如图1所示,钢板表面得到光亮、平整的镀锌层,无漏镀现象)。
实施例2:
一种热浸镀锌无烟助镀剂,其组成如下表所示:
表2一种热浸镀锌无烟助镀剂的组成表
组分 质量百分比(%)
硫酸锌 2
硫酸铵 8
硫酸钠 1
氟化钾 0.5
苯并*** 0.2
双十八烷基二甲基氯化铵 2
86.3
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌无烟助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至3.5,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中40℃下助镀90s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有少量的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面得到光亮、平整的镀锌层,无漏镀现象)。
实施例3:
一种热浸镀锌无烟助镀剂,其组成如下表所示:
表3一种热浸镀锌无烟助镀剂的组成表
组分 质量百分比(%)
硫酸锌 3
硫酸铵 5
硫酸钾 2
硫酸铝 1
氟化钠 0.2
氟化钾 0.3
羟乙基叉二膦酸二钠 0.1
苯并*** 0.2
N-十二烷基二甲基甜菜碱 3
85.2
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌无烟助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至4,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中60℃下助镀60s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有少量的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面得到光亮、平整的镀锌层,无漏镀现象)。
实施例4:
一种热浸镀锌无烟助镀剂,其组成如下表所示:
表4一种热浸镀锌无烟助镀剂的组成表
组分 质量百分比(%)
硫酸锌 5
硫酸铵 5
硫酸钠 2
硫酸镁 1
氟化氢铵 0.3
六亚甲基四胺 0.5
十二烷基硫酸钠 2.5
83.7
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌无烟助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至4.5,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中30℃下助镀180s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有少量的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面得到光亮、平整的镀锌层,无漏镀现象)。
实施例5:
一种热浸镀锌无烟助镀剂,其组成如下表所示:
表5一种热浸镀锌无烟助镀剂的组成表
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌无烟助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至5,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中70℃下助镀150s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有少量的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面得到光亮、平整的镀锌层,无漏镀现象)。
实施例6:
一种热浸镀锌无烟助镀剂,其组成如下表所示:
表6一种热浸镀锌无烟助镀剂的组成表
组分 质量百分比(%)
硫酸锌 4
硫酸铵 5
硫酸铝 1
硫酸锰 3
氟化钠 0.1
氟化镍 0.5
六亚甲基四胺 0.2
苯并*** 0.1
烷基糖苷 1
85.1
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌无烟助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至5.5,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中80℃下助镀80s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有少量的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面得到光亮、平整的镀锌层,无漏镀现象)。
实施例7:
一种热浸镀锌无烟助镀剂,其组成如下表所示:
表7一种热浸镀锌无烟助镀剂的组成表
组分 质量百分比(%)
硫酸锌 5
硫酸铵 8
硫酸钠 1
硫酸铜 1
氟化铵 0.2
氟化氢铵 0.5
羟乙基叉二膦酸二钠 0.3
十二烷基硫酸钠 0.5
磷酸酯 0.5
83
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌无烟助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至4,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中75℃下助镀90s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有较少量的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面得到光亮、平整的镀锌层,无漏镀现象)。
实施例8:
一种热浸镀锌无烟助镀剂,其组成如下表所示:
表8一种热浸镀锌无烟助镀剂的组成表
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌无烟助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至3.5,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中65℃下助镀120s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有较少量的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面得到光亮、平整的镀锌层,无漏镀现象)。
实施例9:
一种热浸镀锌无烟助镀剂,其组成如下表所示:
表9一种热浸镀锌无烟助镀剂的组成表
组分 质量百分比(%)
硫酸锌 2
硫酸铵 4
硫酸钾 1
硫酸镁 3
氟化镍 0.1
羟乙基叉二膦酸二钠 0.3
N-十二烷基二甲基甜菜碱 0.05
89.55
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌无烟助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至5,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中60℃下助镀70s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有少量的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面得到光亮、平整的镀锌层,无漏镀现象)。
实施例10:
一种热浸镀锌无烟助镀剂,其组成如下表所示:
表10一种热浸镀锌无烟助镀剂的组成表
组分 质量百分比(%)
硫酸锌 3
硫酸铵 3
硫酸钠 3
硫酸钾 3
氟化钠 0.1
羟乙基叉二膦酸二钠 0.1
六亚甲基四胺 0.1
苯并*** 0.1
脂肪醇聚氧乙烯醚 0.03
双十八烷基二甲基氯化铵 0.02
十二烷基硫酸钠 0.04
87.51
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌无烟助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至4.5,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中50℃下助镀60s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有少量的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面得到光亮、平整的镀锌层,无漏镀现象)。
实施例11:
一种热浸镀锌无烟助镀剂,其组成如下表所示:
表11一种热浸镀锌无烟助镀剂的组成表
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌无烟助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至4.5,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中70℃下助镀10s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有较少量的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面得到光亮、平整的镀锌层,无漏镀现象)。
实施例12:
一种热浸镀锌无烟助镀剂,其组成如下表所示:
表12一种热浸镀锌无烟助镀剂的组成表
组分 质量百分比(%)
硫酸锌 2
硫酸铵 10
硫酸镁 1
硫酸锰 2
氟化钠 0.1
氟化钾 0.1
氟化铵 0.1
羟乙基叉二膦酸二钠 0.3
N-十二烷基二甲基甜菜碱 1.5
脂肪醇聚氧乙烯醚 1.5
81.4
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌无烟助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至4.5,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中60℃下助镀20s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有较少量的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面得到光亮、平整的镀锌层,无漏镀现象)。
对比例1:
一种热浸镀锌助镀剂,其组成如下表所示:
表13一种热浸镀锌助镀剂的组成表
组分 质量百分比(%)
氯化锌 12
氯化铵 14
74
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入上述热浸镀锌助镀剂中60℃下助镀60s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中有大量烟雾产生,浮渣量多),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面得到光亮、平整的镀锌层,无漏镀现象)。
对比例2:
一种热浸镀锌助镀剂,其组成如下表所示:
表14一种热浸镀锌助镀剂的组成表
组分 质量百分比(%)
硫酸锌 2
硫酸铵 12
硫酸钠 1
氟化钾 0.5
苯并*** 0.2
双十八烷基二甲基氯化铵 2
82.3
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至3.5,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中40℃下助镀90s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有较少量的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面锌层不完整、粗糙,约有70%面积漏镀)。
对比例3:
一种热浸镀锌助镀剂,其组成如下表所示:
表15一种热浸镀锌助镀剂的组成表
组分 质量百分比(%)
硫酸锌 2
硫酸铵 3
硫酸钾 5
硫酸铝 5
氟化钠 1
咪唑啉 0.1
脂肪醇聚氧乙烯醚 1
82.9
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至5.5,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中25℃下助镀180s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有少量的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面锌层不完整、粗糙,约有60%面积漏镀)。
对比例4:
一种热浸镀锌助镀剂,其组成如下表所示:
表16一种热浸镀锌助镀剂的组成表
组分 质量百分比(%)
硫酸锌 10
硫酸铵 8
硫酸钠 5
氟化钠 1
咪唑啉 0.1
十二烷基硫酸钠 0.05
烷基糖苷 0.05
75.8
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至4.5,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中60℃下助镀60s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有较多的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面锌层不完整、粗糙,约有50%面积漏镀)。
对比例5:
一种热浸镀锌助镀剂,其组成如下表所示:
表17一种热浸镀锌助镀剂的组成表
组分 质量百分比(%)
硫酸锌 3
硫酸铵 9
硫酸锰 1
硫酸铜 1
氟化钾 0.4
苯并*** 0.2
85.4
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至3.5,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中65℃下助镀120s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有较少量的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面锌层不完整、粗糙,约有60%面积漏镀)。
对比例6:
一种热浸镀锌助镀剂,其组成如下表所示:
表18一种热浸镀锌助镀剂的组成表
组分 质量百分比(%)
硫酸锌 3
硫酸铵 3
硫酸钠 3
硫酸钾 3
羟基乙叉二膦酸二钠 0.1
六亚甲基四胺 0.1
苯并*** 0.1
脂肪醇聚氧乙烯醚 0.03
双十八烷基二甲基氯化铵 0.02
十二烷基硫酸钠 0.04
87.61
一种热浸镀锌方法,其包括以下步骤:
将上述热浸镀锌助镀剂的pH值用质量分数98%的工业硫酸调节至4.5,再将经过脱脂除油处理和酸洗除锈处理的钢板浸入助镀剂中50℃下助镀60s,再将钢板取出后80℃烘干,再浸入锌液中450℃锌液60s(浸镀过程中无烟雾产生,有少量的浮渣产生),再取出钢板后冷却至室温(钢板表面锌层不完整、粗糙,约有40%面积漏镀)。
注:
实施例1~12和对比例1~6的热浸镀锌助镀剂的助镀和浸镀效果汇总表如下所示:
表19实施例1~12和对比例1~6的热浸镀锌助镀剂的助镀和浸镀效果汇总表
由表19可知:实施例1~12的热浸镀锌助镀剂在热浸镀锌过程中完全无烟雾产生,镀锌效果好,适合进行大规模工业化应用。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种热浸镀锌无烟助镀剂,其特征在于,由以下质量百分比的组分组成:
硫酸盐:5%~15%;
稳定剂:0.1%~1%;
缓蚀剂:0.1%~0.5%;
表面活性剂:0.05%~3%;
水:余量;
所述硫酸盐为硫酸锌、硫酸铵、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铝、硫酸镁、硫酸锰、硫酸铜中的至少两种,且必须含硫酸锌和硫酸铵;
所述硫酸盐中硫酸锌和硫酸铵的总质量百分含量≥50%;
所述硫酸锌、硫酸铵的质量比为1:1~5;
所述稳定剂为氟化钠、氟化钾、氟化铵、氟化氢铵、氟化镍中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的热浸镀锌无烟助镀剂,其特征在于:所述缓蚀剂为羟基乙叉二膦酸二钠、六亚甲基四胺、苯并***、咪唑啉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的热浸镀锌无烟助镀剂,其特征在于:所述表面活性剂为N-十二烷基二甲基甜菜碱、脂肪醇聚氧乙烯醚、双十八烷基二甲基氯化铵、十二烷基硫酸钠、磷酸酯、烷基糖苷中的至少一种。
4.一种热浸镀锌方法,其特征在于,助镀过程中采用的助镀剂为权利要求1~3中任意一项所述的热浸镀锌无烟助镀剂。
5.根据权利要求4所述的热浸镀锌方法,其特征在于,包括以下步骤:将助镀剂的pH值调节至3.5~5.5,再将经过除油处理和除锈处理的钢铁镀件浸入助镀剂中进行助镀,再将钢铁镀件取出后烘干,再浸入锌液中进行浸镀,再取出钢铁镀件。
6.根据权利要求5所述的热浸镀锌方法,其特征在于:所述助镀在20℃~80℃下进行,助镀的时间为10s~180s。
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