[发明专利]钢制件热镀锌用无白烟助镀剂及其应用的热镀锌工艺

说明书

技术领域

    本发明涉及钢铁制件热镀锌技术领域，具体的说是一种钢制件热镀锌无白烟助镀剂及其应用的热镀锌工艺。 

背景技术

     热镀锌（Hot-dip galvanizing),是一种普遍用于钢铁制品的表面防腐蚀方法。它利用金属锌的低熔点能够粘附在高熔点钢铁表面上的特性，而采用的一种防腐处理方法。钢铁制品热镀锌的主要目的是防腐蚀，热镀锌层具有优良的耐腐蚀性能，大气环境中使用寿命一般可达30年以上，其镀层光亮、美观，结合力强、镀层均匀，广泛应用在通讯电力行业：电力输电线路铁塔、变电站管塔制件、高压输电导线等；交通运输行业：高速公路护栏、路灯杆、桥梁钢构、公路标志牌等；石油化工行业：输油管、油井管等；农业和渔业等国民经济各个领域。以上钢铁制品热镀锌工艺特点为批量热镀锌，它具有宜操作，工艺条件的变化对镀层厚度的变化相对不敏感，工艺稳定、适应性宽等优点，因此得到了广泛的应用。钢制件热镀锌现在一般工艺流程为：钢制件一盐酸洗除锈一水清洗一浸粘助镀溶剂一热浸镀锌一后处理一成品。 

    在钢制件热镀锌过程中，浸粘助镀溶剂工序在整个钢制件热镀锌生产上，处于一个承上启下的一个重要环节。它不仅可以弥补钢制件盐酸酸洗除锈工序可能存在的不足，还可以活化钢铁表面，提高镀锌质量。钢制件不经过浸粘溶剂助镀处理，钢制件表面就镀不上锌；助镀溶剂品质好与差，不仅直接影响镀锌层质量，还对锌和其它辅助材料的消耗成本有很大的影响。 

    所谓助镀就是将盐酸酸洗后的钢制件经水漂洗后，漂洗掉钢制件表面上的铁盐，再浸入氯化锌、氯化铵助镀溶剂中，钢制件从助镀溶剂中提出后在钢制件表面形成一层薄的氯化锌氯化复合铵盐膜。助镀溶剂的主要作用是： 

    1）清洁钢制件表面，能去除掉盐酸洗后钢制件表面上的一些铁盐、氧化物和其它脏物。

    2）在钢制件表面沉积一层盐膜，可以将钢制件表面与空气隔绝开来，防止进一步微氧化。 

    3）净化钢制件浸入锌液处的液相锌，使钢制件与液态锌快速浸润并反应。 

    4）钢制件表面粘附的一层助镀溶剂膜受热分解时，使钢制件表面具有活性作用及润湿能力（即降低表面张力），使锌液能很好地附着于钢制件表面的金属基体上，并顺利地进行合金化过程。同时助镀剂还要满足钢制件热浸锌的要求： 

    （a）在锌液温度下，必须相当稳定；

    （b）对钢制件钢基体不会产生铁盐类化合物；

    （c）溶剂在锌液中的分解反应要十分迅速，并能完全从钢制件表面上脱落，分解时所产生的物质应是流动的而容易被消除掉，不会影响镀锌层质量；

    （d）即使溶剂形成铁盐，但该铁盐能被锌液还原。

   为此，在传统的干法钢制件热镀锌生产中，一直沿用氯化铵和氯化锌比例为54/ 46或44 / 56的混合溶液作为助镀溶剂。 

   但是以氯化铵和氯化锌(NH₄Cl / ZnCl₂)混合溶液作为钢制件热镀锌的助镀剂，在使用过程中，附着在钢制件表面上的氯化铵锌盐膜在445~455℃热浸镀锌温度下，盐膜中的氯化铵（NH₄Cl）在337.8℃时分解为NH₃和HCl，即： 

          NH₄Cl → NH₃↑ + HCl↑

    上式分解释放出的氨和氯化氢一部分与锌液表面的氧化锌继续发生如下反应：

          2HCl+NH₃ +ZnO = ZnCl₂（NH₃）+ H₂O

    同时还有大部分的NH₃和HCl伴随着ZnO微粒的烟尘漂浮在车间的上部，影响车间操作及附近的环境质量。而氯化锌（ZnCl₂）的沸点为732℃，遇到常温热镀锌温度445~455℃℃时，不会分解出HCl,它在溶剂中主要起到对工件及锌液的净化功能等作用。