[發(fā)明專(zhuān)利]一種適用于鋼材熱浸鍍鋅鋁合金鍍層的電解助鍍劑及其工藝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310600866.1
• 申請(qǐng)日: 2013-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103741088A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀志榮;何應(yīng);董金虎;劉繼拓;解凱;解亞丹
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陜西理工學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): C23C2/30
• 分類(lèi)號(hào): C23C2/30;C23C2/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于鋼材熱浸鍍鋅鋁合金鍍層的電解助鍍劑及其工藝方法，屬于鋼鐵材料防腐蝕技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱浸鍍鋅是延緩鋼鐵材料環(huán)境腐蝕的最有效手段之一，隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)熱浸鍍鋅產(chǎn)品提出了更高的要求。為了提高鋼鐵熱浸鍍鋅件鍍層的耐腐蝕性能，人們通常會(huì)在鋅浴中加入一種或多種合金元素。熱浸鍍鋅時(shí)，在鋅浴中加入少量鋁可減少鋅液表面鋅的氧化，獲得表面平整、光亮的鍍層。鋅鋁合金凝固時(shí)在382℃發(fā)生共晶反應(yīng)，即該合金熔點(diǎn)較低，熱浸鍍時(shí)能耗較小，鍍層中的共晶組織耐腐蝕性較好，適合于熱浸鍍鋅生產(chǎn)，因此在鋅浴中添加鋁元素的技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。然而在熱浸鍍鋅中鋁元素的添加量大于0.06％時(shí)，會(huì)使常規(guī)氯化鋅銨助鍍劑失效從而導(dǎo)致鍍件出現(xiàn)漏鍍等問(wèn)題，使熱浸鍍鋅鋁合金鍍層在生產(chǎn)應(yīng)用中受到很大限制。因此，研究開(kāi)發(fā)適合于熱浸鍍鋅鋁合金、助鍍效果穩(wěn)定、耐腐蝕性能優(yōu)異的助鍍劑及其助鍍工藝具有重要理論和實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決合金鍍層表面出現(xiàn)的漏鍍及表面不均勻等問(wèn)題，通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)選出適用于熱浸鍍鋅鋁合金的助鍍劑，采用電解活化助鍍?cè)谠嚇颖砻骐娏鞒练e一層均勻、厚度適中的復(fù)合鹽膜，以便克服傳統(tǒng)溶劑助鍍過(guò)程中依靠助鍍劑鹽溶液自然沉降過(guò)程而產(chǎn)生的鹽膜不足的缺點(diǎn)，所得鍍層表面平整、光亮，耐腐蝕性能好。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，所采用的技術(shù)方案如下：

一種適用于鋼材熱浸鍍鋅鋁合金鍍層的電解助鍍劑及其工藝方法，其中，電解助鍍劑組成成分為：氯化鋅150～650g/L，氯化銨20～160g/L，氯化亞錫5～50g/L，氟鋁酸鈉0～30g/L，氟化鈉0～30g/L，氯化鈰0～20g，其余為水。

優(yōu)選地，電解助鍍劑組成成分為：氯化鋅550g/L，氯化銨100g/L，氯化亞錫20g/L，氟鋁酸鈉15g/L，氟化鈉15g/L，氯化鈰10g/L，其余為水。

采用上述電解助鍍劑進(jìn)行鋼材熱浸鍍鋅鋁合金鍍層的具體工藝流程過(guò)程為：

先用鐵絲在磨制好的試樣側(cè)面鉆孔處固定，以便在后續(xù)電解槽中吊掛；然后將試樣放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的熱氫氧化鈉溶液中進(jìn)行脫脂處理，其中氫氧化鈉溶液的溫度為70～80℃，五分鐘后取出放入純水中清洗；再將清洗后的試樣放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的鹽酸中進(jìn)行去銹處理，該鹽酸的溫度為室溫，兩分鐘后取出放入純水中清洗；然后將清洗后的試樣放入電解助鍍劑中，電解活化助鍍電流大小為0.2～0.8A，時(shí)間為40s～3min；助鍍劑溫度為60～80℃；電解助鍍后取出放入干燥箱進(jìn)行烘干處理，干燥箱溫度為120℃，干燥時(shí)間為8～10分鐘；試樣烘干后將試樣取出進(jìn)行熱浸鍍鋅，浸鍍溫度為445℃～455℃，浸鍍時(shí)間為1min，試樣浸鍍后放入純水中冷卻。

電解助鍍劑中主要成分的作用原理如下：

(1)氯化鋅的作用：在高溫?zé)峤冧\液狀態(tài)下，氯化鋅比氯化銨穩(wěn)定，它自身對(duì)鋼鐵基體表面氧化物的溶解能力遠(yuǎn)小于氯化銨，但是助鍍劑中的氯化鋅，會(huì)在助鍍后的工件表面形成結(jié)晶鹽膜，這層鹽膜在空氣中具有良好的隔離作用，能夠使工件表面在浸入鋅液前較少發(fā)生氧化。同時(shí)氯化鋅對(duì)鋅液亦有凈化作用，原因是氯化鋅以液態(tài)的形式瞬間存在于鋅液之中或鋅液的表面，可與鋅液中的浮渣FeZn₁₃在較高溫度下發(fā)生如下反應(yīng)：FeZn₁₃+ZnCl₂=FeCl₂+14Zn。

(2)氯化銨的作用：在200℃以上時(shí)，鋼鐵制品表面助鍍液鹽膜中的氯化銨在較高溫度下分解成NH₃和HCl，此時(shí)HCl與基體表面的氧化亞鐵及鋅液表面的氧化鋅發(fā)生反應(yīng)，使得鐵與鋅液相接觸的界面得到充分的凈化。反應(yīng)方程式如下：FeO+2HCl+NH₃=FeCl2(NH₁)+H₂O；ZnO+2HCl+NH₃=ZnCl2(NH₃)+H₂O。可以看出，氯化銨的助鍍作用是通過(guò)其分解產(chǎn)物凈化和活化鋼基體表面來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在鋼基工件浸鍍鋅液后，工件溫度迅速升高，助鍍劑在接觸鋅液后的反應(yīng)式為：Zn+2NH₄Cl=Zn(NH₃)₂Cl₂+H₂↑，即浸鍍過(guò)程中反應(yīng)生成的氣體產(chǎn)生巨大的沖擊力機(jī)械爆破去除基體表面的氧化膜、凈化基體表面。