鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑及其應用的熱鍍鋅工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼制件熱鍍鋅無白煙助鍍劑及其應用的熱鍍鋅工藝，該助鍍劑由氯化鋅、氯化鉀、改性若丁和助鍍劑添加劑混合水溶液組成，其中各組分的濃度如下：氯化鋅180～240g/L、氯化鉀40～50g/L、改性若丁1.5～2.5g/L、助鍍劑添加劑0.1～0.6g/L。本發(fā)明配方簡單，該助鍍劑中不含有產(chǎn)生白煙的氯化銨（NH4Cl），可大幅度降低熱浸鍍鋅時的煙塵的產(chǎn)生，應用該助鍍劑的熱鍍鋅工藝更加優(yōu)化，具有生產(chǎn)成本低廉、助鍍質(zhì)量穩(wěn)定和可適應批量鋼制件熱鍍鋅生產(chǎn)等優(yōu)點。
【專利說明】鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑及其應用的熱鍍鋅工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵制件熱鍍鋅【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是一種鋼制件熱鍍鋅無白煙助鍍劑及其應用的熱鍍鋅工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]熱鍍鋅(Hot-dip galvanizing),是一種普遍用于鋼鐵制品的表面防腐蝕方法。它利用金屬鋅的低熔點能夠粘附在高熔點鋼鐵表面上的特性，而采用的一種防腐處理方法。鋼鐵制品熱鍍鋅的主要目的是防腐蝕，熱鍍鋅層具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，大氣環(huán)境中使用壽命一般可達30年以上，其鍍層光亮、美觀，結(jié)合力強、鍍層均勻，廣泛應用在通訊電力行業(yè):電力輸電線路鐵塔、變電站管塔制件、高壓輸電導線等；交通運輸行業(yè):高速公路護欄、路燈桿、橋梁鋼構(gòu)、公路標志牌等；石油化工行業(yè):輸油管、油井管等；農(nóng)業(yè)和漁業(yè)等國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域。以上鋼鐵制品熱鍍鋅工藝特點為批量熱鍍鋅，它具有宜操作，工藝條件的變化對鍍層厚度的變化相對不敏感，工藝穩(wěn)定、適應性寬等優(yōu)點，因此得到了廣泛的應用。鋼制件熱鍍鋅現(xiàn)在一般工 藝流程為:鋼制件一鹽酸洗除銹一水清洗一浸粘助鍍?nèi)軇┮粺峤冧\一后處理一成品。
[0003]在鋼制件熱鍍鋅過程中，浸粘助鍍?nèi)軇┕ば蛟谡麄€鋼制件熱鍍鋅生產(chǎn)上，處于一個承上啟下的一個重要環(huán)節(jié)。它不僅可以彌補鋼制件鹽酸酸洗除銹工序可能存在的不足，還可以活化鋼鐵表面，提高鍍鋅質(zhì)量。鋼制件不經(jīng)過浸粘溶劑助鍍處理，鋼制件表面就鍍不上鋅；助鍍?nèi)軇┢焚|(zhì)好與差，不僅直接影響鍍鋅層質(zhì)量，還對鋅和其它輔助材料的消耗成本有很大的影響。
[0004]所謂助鍍就是將鹽酸酸洗后的鋼制件經(jīng)水漂洗后，漂洗掉鋼制件表面上的鐵鹽，再浸入氯化鋅、氯化銨助鍍?nèi)軇┲?，鋼制件從助鍍?nèi)軇┲刑岢龊笤阡撝萍砻嫘纬梢粚颖〉穆然\氯化復合銨鹽膜。助鍍?nèi)軇┑闹饕饔檬?
I)清潔鋼制件表面，能去除掉鹽酸洗后鋼制件表面上的一些鐵鹽、氧化物和其它臟物。
[0005]2)在鋼制件表面沉積一層鹽膜，可以將鋼制件表面與空氣隔絕開來，防止進一步微氧化。
[0006]3)凈化鋼制件浸入鋅液處的液相鋅，使鋼制件與液態(tài)鋅快速浸潤并反應。
[0007]4)鋼制件表面粘附的一層助鍍?nèi)軇┠な軣岱纸鈺r，使鋼制件表面具有活性作用及潤濕能力(即降低表面張力)，使鋅液能很好地附著于鋼制件表面的金屬基體上，并順利地進行合金化過程。同時助鍍劑還要滿足鋼制件熱浸鋅的要求:
Ca)在鋅液溫度下，必須相當穩(wěn)定；
(b)對鋼制件鋼基體不會產(chǎn)生鐵鹽類化合物；
(C)溶劑在鋅液中的分解反應要十分迅速，并能完全從鋼制件表面上脫落，分解時所產(chǎn)生的物質(zhì)應是流動的而容易被消除掉，不會影響鍍鋅層質(zhì)量；
(d)即使溶劑形成鐵鹽，但該鐵鹽能被鋅液還原。
[0008]為此，在傳統(tǒng)的干法鋼制件熱鍍鋅生產(chǎn)中，一直沿用氯化銨和氯化鋅比例為54/46或44 / 56的混合溶液作為助鍍?nèi)軇?br> [0009]但是以氯化銨和氯化鋅(NH4Cl / ZnCl2)混合溶液作為鋼制件熱鍍鋅的助鍍劑，在使用過程中，附著在鋼制件表面上的氯化銨鋅鹽膜在445155°C熱浸鍍鋅溫度下，鹽膜中的氯化銨(NH4Cl)在337.8°C時分解為NH3和HCl，即:
NH4Cl — NH3 i + HCl ?
上式分解釋放出的氨和氯化氫一部分與鋅液表面的氧化鋅繼續(xù)發(fā)生如下反應: 2HC1+NH3 +ZnO = ZnCl2 (NH3) + H2O 同時還有大部分的NH3和HCl伴隨著ZnO微粒的煙塵漂浮在車間的上部，影響車間操作及附近的環(huán)境質(zhì)量。而氯化鋅(ZnCl2)的沸點為732°C，遇到常溫熱鍍鋅溫度445~455°C°C時，不會分解出HC1，它在溶劑中主要起到對工件及鋅液的凈化功能等作用。
[0010]對于熱鍍鋅過程中因鋼制件表面上的氯化銨鹽膜受熱后，所產(chǎn)生的白色煙霧，現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)有不少的企業(yè)采用機械式煙霧收集過濾處理的方式，把熱鍍鋅過程所產(chǎn)生的白色煙霧經(jīng)過導流板、風機吹送、軸流引風機抽氣系統(tǒng)收集到清洗過濾塔中進行凈化處理，可將75、5%的煙霧抽取并去除，但是這種煙霧收集處理系統(tǒng)設(shè)備龐大，轉(zhuǎn)動電機一般需要35~45KW，每熱鍍鋅一噸工件將增加生產(chǎn)成本30~45元，投資及運行電的消耗較高。
[0011]針對現(xiàn)有機械吹送、抽氣消煙過濾系統(tǒng)電耗和運行成本高的弊端，開發(fā)無氯化銨助鍍劑勢在必行，且有著巨大的應用市場前景；但截至目前對無氯化銨助鍍劑熱鍍鋅工藝研究、應用的成果并不多，有關(guān)所報道僅是處于試驗狀態(tài)；經(jīng)過檢索目前有中國專利(CN101122000A)公布:發(fā)明了一種熱鍍鋅用植酸鹽助鍍劑，其助鍍劑由植酸鋅、硼砂、氟化鈉、檸檬酸、草酸、鹽酸胼組成，助鍍劑中不含氯化銨，雖然有利于工作環(huán)境的改善，但這種助鍍劑配方復雜，配制的助鍍劑價格很貴，增加生產(chǎn)成本，并且存在鍍層不連續(xù)缺陷。又如專利ZL 200910094499.6提供的技術(shù)方案助鍍劑由氯化鋅、氯化鈉、非離子型表面活性劑和全氟碳表面活性劑，其熱鍍鋅工藝仍為先除油、除銹后再浸粘無銨的助鍍劑中進行助鍍處理等，其工藝條件亦相當苛刻，提供的配方用氯化鈉(NaCl)替代氯化銨(NH4Cl)后，鋼制件表面粘上一層氯化鈉(NaCl)鹽膜后很容易返潮，造成表面二次微氧化，在熱鍍鋅時很容易出現(xiàn)“麻點”狀漏鍍斑點，故方案提出應高溫烘干；工件助鍍后需要在7(T140°C溫度下干燥或烘干，該方案同樣增加了能源消耗，且影響生產(chǎn)效率，使用效果十分不理想，不適應鋼制件批量熱鍍鋅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑及其應用的熱鍍鋅工藝，配方簡單，該助鍍劑中不含有產(chǎn)生白煙的氯化銨(NH4Cl),可大幅度降低熱浸鍍鋅時的煙塵的產(chǎn)生，應用該助鍍劑的熱鍍鋅工藝更加優(yōu)化，具有生產(chǎn)成本低廉、助鍍質(zhì)量穩(wěn)定和可適應批量鋼制件熱鍍鋅生產(chǎn)等優(yōu)點。
[0013]為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑，由氯化鋅、氯化鉀、改性若丁和助鍍劑添加劑混合水溶液組成，其中各組分的濃度如下:
氯化鋅180~240g / L、氯化鉀40~50g/L、改性若丁 1.5~2.5g/L、助鍍劑添加劑
0.1~0.6g / L，所述助鍍劑添加劑以重量百分比計由20~25%脂肪醇聚氧乙烯醚、20~26%十二烷基酚聚氧乙烯醚、8~14%辛基酚聚氧乙烯醚和30~36%甲醇和0.8~
1.5%尿素組成。
[0014]所述四種組分的濃度為:氯化鋅190~230g / L、氯化鉀45~50g/L、改性若丁
2.0~2.5g/L、助鍍劑添加劑0.2~0.6g / L。
[0015]所述四種組分的濃度最佳為:氯化鋅200g / L、氯化鉀48g/L、改性若丁 2.0g/L、助鍍劑添加劑0.3 g / L。
[0016]一種應用該鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的熱鍍鋅工藝，由掛件、酸洗除銹、水漂洗、粘助鍍劑、熱浸鍍鋅、水冷卻、修整、檢驗、包裝上述步驟實現(xiàn)，其中粘助鍍劑步驟中助鍍劑的使用溫度為65— 80°C。
[0017]本發(fā)明具有如下的有益效果: (1)本發(fā)明所提供的助鍍劑中沒有氯化銨，在鋼制件熱鍍鋅過程中不產(chǎn)生白色的冊13和HCl煙霧，減少了對車間及周邊環(huán)境的污染，改善了工作環(huán)境；
(2)本發(fā)明所提供的助鍍?nèi)軇┡浞街兄饕煞致然\熔點約290°C、沸點732°C、極溶于水，氯化鉀熔點770°C、沸點1420°C，都不易遇熱揮發(fā)，二者結(jié)合優(yōu)點互補、摒棄缺點，同時解決了傳統(tǒng)的氯化銨和氯化鋅混合溶劑使鋼制件表面在熱鍍鋅時出現(xiàn)“漏鍍”的缺陷；添加助鍍劑添加劑，可使氯化鋅、氯化鉀助鍍?nèi)芤夯旌细鶆?；添加改性若丁可以提高緩蝕效率，使鍍鋅層平滑、均勻、連續(xù)、致密、附著性和耐腐蝕性能好，質(zhì)量達到國家標準GB/T13912-2002 ；
(3)本發(fā)明應用該助鍍劑的熱鍍鋅工藝中助鍍劑的使用溫度控制為65~80°C，使鋼制件表面自干燥效果好，減少了鋼制件與鋅液的溫度差，加快了鋅液與鋼基體的反應速度，相應地減少了浸鋅時間，減少了合金層的厚度；在65~80°C溫度下，助鍍劑添加劑溶解的更加充分，將減少鋼制件鍍鋅層的不連續(xù)性而出現(xiàn)的“麻點”缺陷。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述:
該鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑，由氯化鋅、氯化鉀、改性若丁和助鍍劑添加劑混合水溶液組成，其中各組分的濃度如下:
氯化鋅180~240g / L、氯化鉀40~50g/L、改性若丁 1.5~2.5g/L、助鍍劑添加劑0.1~0.6g / L。
[0019]所述助鍍劑添加劑采用專利號為200910065312X、名稱為“防止鋼絲熱鍍鋅漏鍍的助鍍劑添加劑”的配方，所述的助鍍劑添加劑為成品溶劑，以重量百分比計由20~25%脂肪醇聚氧乙烯醚、20~26%十二烷基酚聚氧乙烯醚、8~14%辛基酚聚氧乙烯醚、30~36%甲醇和0.8~1.5%尿素組成。
[0020]所述助鍍劑添加劑中含有脂肪醇聚氧乙烯醚類，使助鍍劑溶液具有表面張力小、分散能力強和熔點低的特點，使助鍍劑鹽膜在鋼制件表面上涂覆均勻，可以提高熔融鋅液對鋼基的浸潤性，達到提高鍍鋅層與鋼表面的結(jié)合力的目的。助鍍劑添加劑中含有改性若丁，可以提高對工件的緩蝕效率，具有熱穩(wěn)定性好、無毒以及完全分解等特點。
[0021]所述四種組分的濃度為:氯化鋅190~230g / L、氯化鉀45~50g/L、改性若丁
2.0~2.5g/L、助鍍劑添加劑0.2~0.6g / L。[0022]所述四種組分的濃度最佳為:氯化鋅200g / L、氯化鉀48g/L、改性若丁 2.0g/L、助鍍劑添加劑0.3g / L0
[0023]應用該鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的熱鍍鋅工藝，由掛件、酸洗除銹、水漂洗、粘助鍍劑、熱浸鍍鋅、水冷卻、修整、檢驗、包裝上述步驟實現(xiàn)，其中粘助鍍劑步驟中助鍍劑的使用溫度為65~80°C。
[0024]實施例1:
所述鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的混合水溶液，各組分的濃度分別為:氯化鋅180 g/ L、氯化鉀40g/L、改性若丁 1.5g/L、助鍍劑添加劑0.2g / L。
[0025]應用該鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的熱鍍鋅工藝，由掛件、酸洗除銹、水漂洗、粘助鍍劑、熱浸鍍鋅、水冷卻、修整、檢驗、包裝上述步驟實現(xiàn)，其中粘助鍍劑步驟中助鍍劑的使用溫度為65°C。
[0026]實施例2:
所述鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的混合水溶液，各組分的濃度分別為:氯化鋅240g/ L、氯化鉀50g/L、改性若丁 2.5g/L、助鍍劑添加劑0.5g / L。
[0027]應用該鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的熱鍍鋅工藝，由掛件、酸洗除銹、水漂洗、粘助鍍劑、熱浸鍍鋅、水冷卻、修整、檢驗、包裝上述步驟實現(xiàn)，其中粘助鍍劑步驟中助鍍劑的使用溫度為80°C。
[0028]實施例3:
所述鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的混合水溶液，各組分的濃度分別為:氯化鋅200g/ L、氯化鉀45g/L、改性若丁 2.0g/L、助鍍劑添加劑0.5g / L。
[0029]應用該鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的熱鍍鋅工藝，由掛件、酸洗除銹、水漂洗、粘助鍍劑、熱浸鍍鋅、水冷卻、修整、檢驗、包裝上述步驟實現(xiàn)，其中粘助鍍劑步驟中助鍍劑的使用溫度為70°C。
[0030]實施例4:
所述鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的混合水溶液，各組分的濃度分別為:氯化鋅220g/ L、氯化鉀43g/L、改性若丁 2.2g/L、助鍍劑添加劑0.4g / L。
[0031]應用該鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的熱鍍鋅工藝，由掛件、酸洗除銹、水漂洗、粘助鍍劑、熱浸鍍鋅、水冷卻、修整、檢驗、包裝上述步驟實現(xiàn)，其中粘助鍍劑步驟中助鍍劑的使用溫度為65°C。
[0032]實施例5:
所述鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的混合水溶液，各組分的濃度分別為:氯化鋅190g/ L、氯化鉀45g/L、改性若丁 1.8g/L、助鍍劑添加劑0.3g / L。
[0033]應用該鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的熱鍍鋅工藝，由掛件、酸洗除銹、水漂洗、粘助鍍劑、熱浸鍍鋅、水冷卻、修整、檢驗、包裝上述步驟實現(xiàn)，其中粘助鍍劑步驟中助鍍劑的使用溫度為75°C。
[0034]實施例6:
所述鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的混合水溶液，各組分的濃度分別為:氯化鋅230g/ L、氯化鉀48g/L、改性若丁 1.9g/L、助鍍劑添加劑0.4g / L。
[0035]應用該鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的熱鍍鋅工藝，由掛件、酸洗除銹、水漂洗、粘助鍍劑、熱浸鍍鋅、水冷卻、修整、檢驗、包裝上述步驟實現(xiàn)，其中粘助鍍劑步驟中助鍍劑的使用溫度為75°C。
[0036]實施例7:
所述鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的混合水溶液，各組分的濃度分別為:氯化鋅210g/ L、氯化鉀40g/L、改性若丁 2.4g/L、助鍍劑添加劑0.1g / L。
[0037]應用該鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的熱鍍鋅工藝，由掛件、酸洗除銹、水漂洗、粘助鍍劑、熱浸鍍鋅、水冷卻、修整、檢驗、包裝上述步驟實現(xiàn)，其中粘助鍍劑步驟中助鍍劑的使用溫度為65°C。
[0038]實施例8:
所述鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的混合水溶液，各組分的濃度分別為:氯化鋅220g/ L、氯化鉀50g/L、改性若丁 2.0g/L、助鍍劑添加劑0.6g / L。
[0039]一種應用該鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的熱鍍鋅工藝，由掛件、酸洗除銹、水漂洗、粘助鍍劑、熱浸鍍鋅、水冷卻、修整、檢驗、包裝上述步驟實現(xiàn)，其中粘助鍍劑步驟中助鍍劑的使用溫度為80°C。
[0040]實施例9:
所述鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的混合水溶液，各組分的濃度分別為:氯化鋅200g/ L、氯化鉀48g/L、改性若丁 2.0g/L、助鍍劑添加劑0.2g / L。
[0041]應用該鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的熱鍍鋅工藝，由掛件、酸洗除銹、水漂洗、粘助鍍劑、熱浸鍍鋅、水冷卻、修整、檢驗、包裝上述步驟實現(xiàn)，其中粘助鍍劑步驟中助鍍劑的使用溫度為75°C。
[0042]實施例10:
所述鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的混合水溶液，各組分的濃度分別為:氯化鋅240g/ L、氯化鉀48g/L、改性若丁 2.0g/L、助鍍劑添加劑0.5g / L。
[0043]應用該鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的熱鍍鋅工藝，由掛件、酸洗除銹、水漂洗、粘助鍍劑、熱浸鍍鋅、水冷卻、修整、檢驗、包裝上述步驟實現(xiàn)，其中粘助鍍劑步驟中助鍍劑的使用溫度為70°C。
[0044]綜上，使用本發(fā)明提供的助鍍劑配方的熱鍍鋅工藝，獲得的產(chǎn)品鍍層表面光滑、均勻，色澤一致，同樣產(chǎn)品在同樣溫度、同樣浸鋅時間情況下用磁性測厚儀測量其厚度由原來的平均厚度120微米下降到109微米，下降9.16%，鍍層鋅層重量減少了 79.2g/ m%降低了鋅錠消耗成本，節(jié)約了能源。
[0045]當然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑，其特征在于，由氯化鋅、氯化鉀、改性若丁和助鍍劑添加劑混合水溶液組成，其中各組分的濃度如下: 氯化鋅180~240g / L，氯化鉀40~50g/L、改性若丁 1.5~2.5g/L、助鍍劑添加劑0.1~0.6g / L，所述助鍍劑添加劑以重量百分比計由20~25%脂肪醇聚氧乙烯醚、20~26%十二烷基酚聚氧乙烯醚、8~14%辛基酚聚氧乙烯醚、30~36%甲醇和0.8~1.5%尿素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑，其特征在于，所述四種組分的濃度為:氯化鋅190~230g / L，氯化鉀45~50g/L、改性若丁 2.0~2.5g/L、助鍍劑添加劑 0.2~0.6g / L0
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑，其特征在于，所述四種組分的濃度最佳為:氯化鋅200g / L，氯化鉀48g/L、改性若丁 2.0g/L、助鍍劑添加劑0.3 g/ L0
4.一種應用如權(quán)利要求1所述鋼制件熱鍍鋅用無白煙助鍍劑的熱鍍鋅工藝，其特征在于，由掛件、酸洗除銹、水漂洗、粘助鍍劑、熱浸鍍鋅、水冷卻、修整、檢驗、包裝上述步驟實現(xiàn)，其中粘助鍍劑步驟中助鍍劑的使用溫度為65— 8(TC。
【文檔編號】C23C2/06GK103834889SQ201410099399
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】李斌, 苗立賢, 馬玉強, 陳立 申請人:李斌