[發(fā)明專利]防止熱鍍鋅鋼絞線表面白銹的鈍化劑和涂覆方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910064296.2
• 申請(qǐng)日: 2009-02-27
• 公開（公告）號(hào): CN101487118A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苗立賢;焦宗保;焦新法;曲曉峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鞏義市恒星金屬制品有限公司
• 主分類號(hào): C23C22/50
• 分類號(hào): C23C22/50;C23C2/06
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 張愛軍

一、技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及金屬制品行業(yè)中的熱鍍鋅鍍層表面防腐蝕技術(shù)，特別是涉及一種防止熱鍍鋅鋼絞線表面產(chǎn)生白銹的鈍化劑和涂覆方法。

二、背景技術(shù)：

熱鍍鋅鋼絞線(Hot-dip?galvanized?lron?wire?strands)，是電力架空高壓輸電線用鋼芯鋁絞線、光纜、鎧裝電纜、有線通訊線路及固定物件、栓系等用的一種金屬制品。它由多根熱鍍鋅鋼絲通過專用捻股機(jī)捻(合)制而成。熱鍍鋅鍍層是目前鋼鐵表面最為有效的防腐涂層之一，大氣環(huán)境中使用壽命一般可達(dá)15～20年，所以被用作防止鋼鐵制品銹蝕的防護(hù)涂層。但是因?yàn)殇\是非常活潑的金屬，鋅鍍層在大氣環(huán)境中使用時(shí)化學(xué)穩(wěn)定性不高，尤其是鍍鋅鋼絞線捻(合)制以后，在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過程中遇到潮濕空氣、悶熱環(huán)境和與腐蝕氣體、介質(zhì)的接觸浸蝕，其表面極易發(fā)生化學(xué)變化，產(chǎn)生白銹和灰色斑點(diǎn)，直接影響其鍍層的耐腐蝕性和外觀，影響鍍鋅鋼絞線的使用壽命。熱鍍鋅鋼絞線鍍層表面白銹嚴(yán)重時(shí)，客戶提出質(zhì)量異議，甚至退貨，造成質(zhì)量問題。

鍍鋅層出現(xiàn)白銹和灰色斑點(diǎn)的原因?yàn)椋轰\是一種化學(xué)性質(zhì)很活潑的兩性金屬，其金屬單體遇O₂立刻被氧化，它的產(chǎn)物ZnO屬兩性氧化物，與堿反應(yīng)生成偏鋅酸鹽，與酸反應(yīng)生成鋅鹽。反應(yīng)式如下：

Zn+O₂＝2ZnO??????????????(白色)

2Zn+O₂+2H₂O＝2Zn(OH)₂????(白色)

ZnO+2NaOH＝Na₂ZnO₂+H₂O???(灰暗色)

ZnO+2HCl＝H₂O+ZnCl₂??????(淺綠色)

ZnO+SO₂＝ZnSO₃???????????(灰白色)

ZnO+CO₂＝ZnCO₃???????????(暗灰色)

Zn+2HCl＝ZnCl₂+H₂????(暗灰色)

當(dāng)鍍鋅鋼絞線緊密纏繞并置于潮濕的空氣或腐蝕氣體中時(shí)，由于鍍鋅鋼絞線間沒有自由的流動(dòng)空氣，鍍層局部表面將不能發(fā)生上述腐蝕產(chǎn)物保護(hù)膜的化學(xué)反應(yīng)，而是發(fā)生電化學(xué)腐蝕，形成白銹。白銹的形成機(jī)理實(shí)際上就是“氧濃差腐蝕電池”原理。產(chǎn)生白銹的嚴(yán)重程度取決于鍍層表面殘留水分和在所處環(huán)境中的持續(xù)時(shí)間，如果殘留水分中含有來自海水中的氯化物、來自工業(yè)環(huán)境的硫化物，都會(huì)提高水的電導(dǎo)率，從而增大氧濃差腐蝕電池的作用。電化學(xué)腐蝕速度遠(yuǎn)高于化學(xué)反應(yīng)腐蝕速度，其腐蝕產(chǎn)物為沒有保護(hù)能力的鋅鹽。因此，在工業(yè)大氣、潮濕空氣和海洋性氣候中，鍍鋅層很容易被腐蝕。具體表現(xiàn)在鍍鋅層面失去光澤，產(chǎn)生一層暗灰色的鋅銹。它是一種含S、C、Cl、O₂等元素組成、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鹽類化合物。特別是在潮濕的酸性氣體中，當(dāng)鍍層表面的ZnO層被溶解后，暴露的Zn會(huì)高速置換酸中的氫，變成Zn⁺²，造成Zn層的快速腐蝕而變?yōu)榛野瞪?/p>

為了保護(hù)熱鍍鋅鍍層免受腐蝕，需要繼續(xù)對(duì)鍍鋅層進(jìn)行表面處理來減少鍍鋅層白銹的產(chǎn)生，目前最為有效的方法是采用鉻酸鹽鈍化處理，通過鉻酸鹽處理后，使熱鍍鋅鍍層表面形成化學(xué)穩(wěn)定性高的鉻酸鹽鈍化膜層，以提高鍍鋅層的耐蝕性和抗白銹能力，進(jìn)而延長(zhǎng)鋼絞線的使用壽命。

雖然傳統(tǒng)六價(jià)鉻酸鈍化工藝相對(duì)比較成熟穩(wěn)定，成膜速度快，但是六價(jià)鉻具有高毒性和致癌性，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，長(zhǎng)期接觸對(duì)人體有毒害作用，世界各國(guó)均制定了嚴(yán)格的控制措施，限制其使用，尤其是一些外貿(mào)熱鍍鋅產(chǎn)品表面不允許六價(jià)鉻存在。但由于海洋運(yùn)輸和密封包裝均會(huì)發(fā)生表面白銹和灰色斑點(diǎn)現(xiàn)象，由此引起一些外貿(mào)糾紛和經(jīng)濟(jì)損失。國(guó)內(nèi)外紛紛提出許多無鉻鈍化工藝，然而，單一的無機(jī)或者有機(jī)緩蝕劑獲得的鈍化膜較薄，抗腐蝕效果不能令人滿意。尋求三價(jià)鉻代替六價(jià)鉻的鈍化工藝已成為關(guān)注和研究的重點(diǎn)(三價(jià)鉻毒性比六價(jià)鉻毒性低100倍)。三價(jià)鉻在許多方面有著六價(jià)鉻的特性，而且三價(jià)鉻是人體的基本營(yíng)養(yǎng)元素，有助于促進(jìn)糖、蛋白質(zhì)和脂肪的代謝，以化合物形式存在的如檸檬酸鹽和氯化物的三價(jià)鉻，是人體必需的微量元素。從生態(tài)要求和現(xiàn)有工廠的適應(yīng)性考慮，采用三價(jià)鉻鈍化將成為常規(guī)鉻酸鹽鈍化最有可能被接受的合適替代工藝。