[发明专利]一种金属镀锌钝化方法及螯合剂的用途

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面镀锌及钝化的方法和金属镀锌领域中螯合剂的用途，具体来说是一种使用含有螯合剂的无铬钝化液进行钝化的金属镀锌钝化方法以及螯合剂在金属镀锌钝化领域中的应用。

背景技术

目前常规的镀锌工艺通常包括如下步骤：将金属件放入有高温熔融锌的锌锅中进行热镀锌，在镀锌完成后，将镀锌件转移到冷却水中进行冷却，随后将冷却后的镀锌件转移到专用的钝化池中进行钝化反应，在镀锌件表层形成钝化膜层，最后将钝化后的镀锌件通过自然晾干或加热烘干等手段进行干燥处理，得到最终的镀锌件成品。

在进行镀锌的过程中，通常熔融锌的温度为420~500℃之间，采用这个温度的熔融锌，可以形成致密、牢固的锌层。还有些镀锌工艺采用了500℃之上的熔融锌液温度，当温度高于500℃以上时，锌液的黏度降低，通过物理方法的处理可以制得较薄的锌层，满足了一些客户对锌层厚度的特殊需求。

在热镀锌之后通常都会将镀锌件进行冷却。如不进行冷却，在高温条件下进行钝化反应，有可能会使得镀锌件的锌层出现爆裂，使锌层不能起到防腐的作用，并且也会破坏镀锌件的外观和品质性能。

在金属件热镀锌之后，储存运输过程中或使用时可能暴露在空气中。在潮湿条件等环境中，镀锌件如不进行保护处理，锌层将会快速变暗哑，且出现白锈，严重影响其外观。因此经过NSS中性盐雾试验测试后一定时间内产生的白锈面积是评价镀锌件品质的一个很重要的参数指标。为了解决这个问题，大多的热镀锌工艺都会在锌层外附加一层钝化膜层。传统的钝化处理工艺通常采用三价和六价的铬酸盐作为钝化液进行钝化反应，其主要时利用了锌层与铬酸之间的氧化还原反应来形成致密的钝化层，铬酸盐钝化膜层在潮湿空气中被腐蚀后，可以与锌反应进行自我修复，这使镀锌件具有更佳的抗腐蚀性能，且原料来源广泛、价格低廉。但这样的钝化液中含有极毒和致癌性的六价铬酸盐,具有诱变作用,钝化处理过程中产生的气雾及生产的废水排放对生物体及环境都有严重危害。并且在后续的干燥过程中带出的钝化液或下雨冲刷等环境条件的原因也可能导致铬元素渗入土壤中，甚至可能随水流流入农田等地方，对人体和生态环境都存在着极大地危害。因此，有些金属镀锌工艺使用钼、钒等元素来替代铬元素，采用无铬钝化液来进行镀锌件钝化，降低其对生物体和环境的毒害，保护生态环境。

但是采用无铬钝化液的金属镀锌工艺又出现了一个新的问题，含铬的钝化液可以在镀锌件的表面快速形成钝化层，但无铬的钝化液反应速率较慢，需要较长的钝化反应时间。目前的解决方法主要是延长钝化反应的时间来保证形成品质优良的钝化层，将镀锌件从无铬钝化液中移出之后，由镀锌件表面覆盖的钝化液于锌层缓慢发生钝化反应。这个长时间的钝化过程必须在室内完成，否则有可能因为下雨等环境因素的影响而无法获得理想的钝化层，这极大地影响了整个镀锌钝化生产加工工艺的效率。当然有可能可以采用加温等常见的方式来加速该钝化反应，但是单纯的加温有可能导致锌层出现爆裂现象，无法制备得到一个致密，牢固且外观上佳的钝化层，这也是常规的镀锌钝化工艺中通常都会先冷却再钝化的缘由。在本领域中尚无合适的解决方案能够解决该技术难题。

另外，在传统工艺中冷却后进行钝化操作时，将使镀锌件的温度进一步降低，钝化后镀锌件不易干燥，钝化液从钝化池中被带出后造成滴漏现象，特别在冬季时，通常需要辅助如烘干等其他手段加快其干燥过程，使镀锌工艺更加复杂。

还有许多金属镀锌钝化方法选用了不同的钝化液使钝化层具有白色或鲜艳的彩色，可能会残留少量钝化液在金属件表面，有可能产生色斑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将冷却和钝化步骤合二为一的金属镀锌钝化方法，该方法可简化金属镀锌的工艺流程，大幅度提高生产加工的效率，降低设备的能耗；还可快速干燥，减少钝化液的滴漏，降低生产成本。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：本发明的金属镀锌钝化方法包括如下步骤：(1)金属件在熔融锌中进行镀锌，使金属件表面镀上锌层，镀锌后金属件为锌的本色；(2)热镀锌完成后将镀锌件转移至直冷钝化冷却水中，直冷钝化冷却水同时发挥了冷却镀锌件和形成钝化层的作用，利用镀锌件本身的高温加速钝化反应，使钝化反应快速完成，同时直冷钝化冷却水的温度低于该温度，在钝化反应的过程时同时冷却镀锌件；(3)镀锌件从直冷钝化一体池中取出后，利用镀锌件表面的温度使其能够快速干燥，得到镀锌件成品。