專利名稱：鋼鐵結(jié)構(gòu)件熱浸鍍鋁方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬防腐蝕表面工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋼鐵結(jié)構(gòu)件的熱浸鍍鋁方法，尤其涉及熔劑法熱浸鍍鋁。
背景技術(shù)：
熱浸鍍鋁后的鋼鐵結(jié)構(gòu)件具有優(yōu)異的大氣耐腐蝕性，尤其針對含有S02、H2S和NO2 等的工業(yè)氣體。經(jīng)試驗證明，鋼鐵結(jié)構(gòu)件鍍鋁后的耐腐蝕性明顯優(yōu)于鍍鋅后的耐腐蝕性，但是，目前為止，熱浸鍍鋁在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用還不到熱浸鍍鋅的2%。因為，熱浸鍍鋁在實際操作中工藝復(fù)雜，工藝條件要求嚴格，存在較大的困難和技術(shù)瓶頸。目前，國內(nèi)外熱浸鍍鋁一般采用覆蓋熔劑法，由于熔融鋁液很容易與空氣發(fā)生反應(yīng)，所以在鋁液表面覆蓋一層熔融覆蓋鹽，起到還原并阻隔空氣的作用，但是，當(dāng)鋼鐵結(jié)構(gòu)件鍍鋁后，覆蓋鹽必然會沾染在鍍件表面，嚴重影響鍍鋁效果，后續(xù)清除覆蓋鹽困難，而且熔融覆蓋鹽中含有大量有毒的氟化物，氟化物在高溫的鋁浴中揮發(fā)性加大，加劇了有毒物質(zhì)的擴撒，對環(huán)境及工人健康產(chǎn)生了很大的影響。另一種鍍鋁方法稱鈍化法，是先對鋼鐵結(jié)構(gòu)件進行強氧化處理，使之表面生成FeO和!^e3O4鈍化膜，之后進行熱浸鍍鋁，鈍化膜被熔融鋁還原成新生態(tài)鐵，熔融鋁極易浸潤新生態(tài)鐵發(fā)生冶金反應(yīng)和原子擴散而制出鍍鋁層。鈍化法工藝簡單，過程中無毒，無害，但是熔融鋁還原鈍化膜需要760V -820°C的高溫，以及更長的浸鍍時間，而且鈍化法熱浸鍍鋁在大批量的生產(chǎn)條件下容易出現(xiàn)漏鍍，鍍層不光滑等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)熱浸鍍鋁方法中存在氟化物覆蓋鹽含量較高，且覆蓋鹽在高溫鋁浴中揮發(fā)出大量的有毒物質(zhì)，覆蓋鹽后續(xù)清除難，以及鈍化法產(chǎn)品合格率低的問題，本發(fā)明提供一種新的鋼鐵結(jié)構(gòu)件熱浸鍍鋁方法，大大降低了覆蓋鹽的清除難度，使有毒氟化物含量和揮發(fā)量都大大減少，且鍍鋁效果良好，完全避免了大批量生產(chǎn)條件下鈍化法漏鍍，產(chǎn)品合格率低的問題。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種熱浸鍍鋁方法，其特征在于鍍鋁的基本工藝流程為1)前處理把鋼鐵結(jié)構(gòu)件進行除油除銹鍍鋁前的清洗；2)水溶液助鍍處理把清洗干凈的鋼鐵結(jié)構(gòu)件進行水溶液助鍍處理；3)烘干把涂上助渡劑的鋼鐵結(jié)構(gòu)件進行烘干處理；4)熔劑處理把烘干后的鋼鐵結(jié)構(gòu)件投放到質(zhì)量百分比為50% -52% KC1、 40% -42% NaCl,3% -5% Na3AlF6和3%-5% AlF3的熔融熔劑中進行浸潤處理；5)熱浸鍍鋁把熔劑浸潤后的鋼鐵結(jié)構(gòu)件投放到含有質(zhì)量百分比為 97. 4% -98. 6% AlU. 2% -1. 5% Ζη,Ο. 08% -1. 0% Sb 和 0.1% Ti 的熔融鋁浴中進行熱浸鍍鋁；其中，鋁浴上表面覆蓋了一層含有質(zhì)量百分比為50%的NaCl和50%的KCl熔融覆蓋劑，且覆蓋劑不包括氟化物等有毒物質(zhì)；
6)水淬清洗把鍍鋁后的鋼鐵結(jié)構(gòu)件在空氣中冷卻至250°C左右，之后淬入到 600C _85°C循環(huán)清水中10秒左右，之間在水中震動鋼鐵結(jié)構(gòu)件三次；7)鍍件的鍍后處理把水淬處理后的鋼鐵結(jié)構(gòu)件進行鈍化、漂洗等鍍后處理。優(yōu)選地，在步驟4)中的熔融熔劑中再加入質(zhì)量百分比3% -5%的&iCl2。優(yōu)選地，步驟4)中熔融熔劑包含質(zhì)量百分比為50%-52% KCl,40%-42% NaCl, 3. 5% Na3AlF6 和 4. 2-4. 8% AlF3。優(yōu)選地，所述NaCl和KCl熔融覆蓋劑完全覆蓋在鋁浴上表面，且控制形成的熔融覆蓋劑厚度為2mm。優(yōu)選地，在所述步驟5)鋼鐵結(jié)構(gòu)件投放到鋁浴中鍍鋁之前，用工具刮掉鋁浴表面新生成的氧化物浮渣，使鋼鐵結(jié)構(gòu)件在進入鋁浴時不與氧化物浮渣相接觸。由于本發(fā)明提供的熱浸鍍鋁方法，把原本覆蓋在熔融鋁浴表面的覆蓋鹽單放到一個加熱鍋中進行加熱熔融，形成熔融熔劑，并在鋼鐵結(jié)構(gòu)件水溶液助鍍處理并烘干后，把鋼鐵結(jié)構(gòu)件投放到此熔融熔劑中進行浸潤助鍍，此時，含有50% -52% KCl.40%-42% NaCl, 3% -5% Na3AlFf^P 3%-5% AlF3的覆蓋鹽形成熔融熔劑的溫度為615°C左右，并且熔融熔劑中的氟鹽質(zhì)量百分比不超過10%，這就比現(xiàn)有技術(shù)中覆蓋在鋁浴表面的熔融熔劑溫度低了 100°C以上，且比現(xiàn)有技術(shù)中的氟鹽含量低了很多，這樣，就大大降低了熔融熔劑中有毒氟鹽的揮發(fā)量，降低了有毒氟鹽對環(huán)境和人員的影響。另外，現(xiàn)有技術(shù)中，把水溶液助鍍并烘干后的鋼鐵結(jié)構(gòu)件直接放入鋁浴中進行熱浸鍍鋁，實際的批量生產(chǎn)中，還會有少數(shù)鋼鐵結(jié)構(gòu)件沒有被完全烘干，有殘余水分被帶到鋁浴中，在高溫鋁浴中被分解成氫氣和氧氣，沿著鋼鐵結(jié)構(gòu)件表面從鋁浴中冒出，起泡的過程嚴重的影響了鋁浴在鋼鐵結(jié)構(gòu)件表面的附著，大大降低了鋼鐵結(jié)構(gòu)件鍍層的光滑、平整性。 而本發(fā)明提供的熱浸鍍鋁方法，在水溶液助鍍并烘干后，把鋼鐵結(jié)構(gòu)件再放入到熔融熔劑中進行浸潤，此時含有少量水分的鋼鐵結(jié)構(gòu)件將在熔融熔劑鍋中完全被烘干。從而使熱浸鍍鋁過程中沒有氣體冒出，降低對鍍鋁效果的影響。由于S1Cl2的熔點較低，經(jīng)試驗證明，在本發(fā)明提供的熔融熔劑中加入適量的 SiCl2，還可以有效的降低整個熔融熔劑的熔點，而沒有任何副作用，所以，更加降低了熔融熔劑中有毒氟鹽的揮發(fā)。本發(fā)明提供的熱浸鍍鋁方法，在鋁浴表面覆蓋熔融的NaCl和KC1，質(zhì)量百分比各 50%，起到隔絕空氣與熔融鋁浴發(fā)生氧化反應(yīng)的作用，由于此覆蓋熔劑中不包含難容和有毒的氟鹽成分，所以此過程沒有毒性物質(zhì)的揮發(fā)，且鋼鐵結(jié)構(gòu)件熱浸鍍鋁后，表面只是沾染了 NaCl和KCl易溶于水的物質(zhì)，因此比現(xiàn)有技術(shù)大大降低了后續(xù)清除覆蓋鹽的難度。本發(fā)明提供的熱浸鍍鋁方法，在鋁浴中加入適量的Zn、Sb、Ti元素，經(jīng)發(fā)明人反復(fù)試驗，記錄了多組實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了嚴格控制三種金屬元素在鋁浴中的質(zhì)量百分比Si 1. 2% -1. 5%, Sb 0. 08% -1. 0%和Ti 0. 1%，才能發(fā)揮其最有效的協(xié)同效應(yīng)，更好的提高鋁浴對鍍件表面的附著性能，最有效的提高鍍層的平滑性和光澤性。實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的實施方式進行詳盡，具體的說明。準備熔融熔劑加熱鍋，在加熱鍋中投放質(zhì)量百分比為50% -52% KCl,40% -42%NaCl,3% -5% ^4^^^^3^-5% AlF3,加熱至615°C左右，使上述四種物質(zhì)形成熔融狀態(tài)。優(yōu)選地，在加熱鍋中再加入質(zhì)量百分比3%-5%的SiCl2，經(jīng)發(fā)明人多次試驗證明， 加入適量的 SiCl2 可以有效的降低 50%-52% KC1,40% -42% NaCl,3% -5% Na3AlF6 和 3%-5% AlF3四種物質(zhì)的熔點至590°C左右，由于加熱溫度的降低，進一步降低了毒性氟鹽 Na3AlF6和AlF3的揮發(fā)性，也進一步減少了能源的消耗。在這里，我們把現(xiàn)有技術(shù)中，原本覆蓋在鋁浴表面具有還原和隔絕空氣作用的覆蓋鹽單獨拿到加熱鍋中進行加熱熔融，在鋼鐵結(jié)構(gòu)件進行水溶液助鍍、烘干后，在熱浸鍍鋁前，把鋼鐵結(jié)構(gòu)件放入到此熔融熔劑中進行浸潤助鍍。本發(fā)明提供的熔融熔劑配方中有毒氟鹽Na3AlF6和AlF3的含量明顯低于現(xiàn)有技術(shù)中氟鹽的含量，又由于熔融熔劑中加入適量的ZnCl2使熔點降低至590°C左右，使熔融熔劑中有毒氟鹽的揮發(fā)量得到了有效的控制。由于現(xiàn)有技術(shù)中覆蓋在鋁浴表面的覆蓋鹽，在熱浸鍍鋁時溫度達到730°C左右，造成覆蓋鹽中有毒氟鹽的大量揮發(fā)，消耗了一部分氟鹽，又由于730°C鋁浴中，雖有覆蓋鹽隔絕空氣，但鋁浴上層必定會有少部分氧化鋁生成，氟鹽又會還原新生成的氧化鋁，此時又會消耗部分氟鹽，而采用本發(fā)明提供的熱浸鍍鋁方法，把覆蓋鹽單獨放到一個加熱鍋中進行加熱至615°C左右就會熔融，形成熔融熔劑，由于沒有和鋁浴直接接觸，沒有多余的氟鹽消耗，又因為此時單獨加熱熔融熔劑的溫度比熔融熔劑覆蓋在鋁浴表面時的加熱溫度降低了 100°C以上，有效的控制了有毒氟鹽的大量揮發(fā)，減少了氟鹽不必要的損耗，從而可以把熔融熔劑中氟鹽的含量有效降低，而不影響其在鍍鋁過程中的還原作用。本發(fā)明提供的熱浸鍍鋁方法，使鋼鐵結(jié)構(gòu)件在熔融熔劑中進行完全、充分的浸潤與助鍍，浸潤充分，時間長，而現(xiàn)有技術(shù)中，熔融熔劑覆蓋在鋁浴表面，鋼鐵結(jié)構(gòu)件在鍍鋁過程中只是快速的穿過、浸沾，因此，只有少量的熔融熔劑被沾染在鋼鐵結(jié)構(gòu)件表面，不能像本發(fā)明提供的熱浸鍍鋁方法那樣，能夠使鋼鐵結(jié)構(gòu)件完全浸潤在熔融助鍍?nèi)軇┲?，充分發(fā)揮其還原溶解氧化物的能力，和提高鋁浴對鋼鐵結(jié)構(gòu)件的附著能力。這也是本發(fā)明提供的熔融熔劑配方中有較少的氟鹽含量，而還能充分發(fā)揮其作用的原因。優(yōu)選地，在加熱鍋中投放質(zhì)量百分比為50% -52% KCl,40% -42% NaCl,3. 5% Na3AlF6和4. 2-4. 8% AlF3。Na3AlF6和AlF3具有強還原性，同時具有較強毒性，眾所周知， 兩種物質(zhì)在熔融熔劑中配比的含量越高，其還原性和毒性越高，但是，在多次的試驗中，發(fā)明人驚奇的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Na3AlF6含量占熔融熔劑質(zhì)量百分比為3. 5%，A1F3質(zhì)量百分比占4. 2% 時，整體熔融熔劑的還原性有一個直線迅速的增長，保持Na3AlF6質(zhì)量百分比為3. 5%不變， 逐漸增加AlF3含量，整體熔融熔劑的還原性成正玄函數(shù)式的增長，當(dāng)AlF3含量占4. 8%時， 繼續(xù)增加AlF3含量，其整體熔融熔劑的還原性就如現(xiàn)有技術(shù)中記載的按正比列增長了。如

圖1所示，反應(yīng)了氟鹽含量和整體熔融熔劑還原性的關(guān)系。
權(quán)利要求
1.一種鋼鐵結(jié)構(gòu)件熱浸鍍鋁方法，其特征在于鍍鋁的基本工藝流程為1)前處理把鋼鐵結(jié)構(gòu)件進行除油除銹鍍鋁前的清洗；2)水溶液助鍍處理把清洗干凈的鋼鐵結(jié)構(gòu)件進行水溶液助鍍處理；3)烘干把涂上助渡劑的鋼鐵結(jié)構(gòu)件進行烘干處理；4)熔劑處理把烘干后的鋼鐵結(jié)構(gòu)件投放到熔融熔劑中進行浸潤處理；5)熱浸鍍鋁把熔劑浸潤后的鋼鐵結(jié)構(gòu)件投放到熔融鋁浴中進行熱浸鍍鋁；6)水淬清洗把鍍鋁后的鋼鐵結(jié)構(gòu)件在空氣中冷卻至250°C左右，之后淬入到 600C _85°C循環(huán)清水中10秒左右，之間在水中震動鋼鐵結(jié)構(gòu)件三次；7)鍍件的鍍后處理把水淬處理后的鋼鐵結(jié)構(gòu)件進行鈍化、漂洗等鍍后處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵結(jié)構(gòu)件熱浸鍍鋁方法，其特征在于所述步驟4)中熔融熔劑包含質(zhì)量百分比為 50%-52% KC1,40% -42% NaCl,3% -5% Na3AlF6 和 3%-5% A1F3。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼鐵結(jié)構(gòu)件熱浸鍍鋁方法，其特征在于所述步驟4)中熔融熔劑包含質(zhì)量百分比為 50%-52% KC1,40% -42% NaCl,3. 5% Na3AlF6 和 4. 2-4. 8% A1F3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3中任意一項所述的鋼鐵結(jié)構(gòu)件熱浸鍍鋁方法，其特征在于在步驟4)中所述的熔融熔劑中加入質(zhì)量百分比為3% -5%的&iCl2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵結(jié)構(gòu)件熱浸鍍鋁方法，其特征在于所述步驟5)中的鋁浴包含質(zhì)量百分比為 97. 4%-98. 6% AlU. 2% -1. 5% Ζη,Ο. 08% -1. 0% Sb 禾口 0.1% Ti。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的鋼鐵結(jié)構(gòu)件熱浸鍍鋁方法，其特征在于在所述步驟5) 中的鋁浴上表面加入質(zhì)量百分比50%的NaCl和50%的KCl熔融覆蓋劑，其中不包括氟化物等有毒物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼鐵結(jié)構(gòu)件熱浸鍍鋁方法，其特征在于所述NaCl和KCl熔融覆蓋劑完全覆蓋在鋁浴上表面，且控制熔融覆蓋劑厚度為2mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵結(jié)構(gòu)件熱浸鍍鋁方法，其特征在于在所述步驟5)鋼鐵結(jié)構(gòu)件投放到鋁浴中鍍鋁之前，用工具刮掉鋁浴表面新生成的氧化物浮渣，使鋼鐵結(jié)構(gòu)件在進入鋁浴時不與氧化物浮渣相接觸。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋼鐵結(jié)構(gòu)件熱浸鍍鋁方法，屬于金屬防腐蝕表面工程技術(shù)領(lǐng)域。本熱浸鍍鋁工藝流程包括鋼鐵結(jié)構(gòu)件的鍍前處理、水溶液助鍍處理、熔融熔劑助鍍處理、熱浸鍍鋁、鍍后處理。其中熔融熔劑包含質(zhì)量百分比為50％-52％ KCl、40％-42％ NaCl、3％-5％ Na3AlF6和3％-5％AlF3；熱浸鍍鋁的鋁浴包含質(zhì)量百分比為97.4％-98.6％ Al、1.2％-1.5％Zn、0.08％-1.0％ Sb和0.1％ Ti，并且鋁浴表面覆蓋質(zhì)量百分比為50％的NaCl和50％的KCl熔融覆蓋劑。本發(fā)明提供的熱浸鍍鋁方法鍍層平滑、光亮，無漏鍍，產(chǎn)品合格率高，并且在鍍鋁過程中毒性物質(zhì)含量低，揮發(fā)少，對工人健康及環(huán)境影響小。
文檔編號C23C2/30GK102560313SQ20121003331
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月15日
發(fā)明者許雷 申請人:北京海泰銳森環(huán)境能源技術(shù)開發(fā)有限公司