[其他]铁基材料的防腐蚀处理工艺

说明书

本发明涉及铁基材料（铁和铁基合金）的一种防腐蚀工艺，特别涉及在铁表面上镀锌后用一种无水镀铬混合剂处理镀层表面这样一种防腐蚀处理工艺。

众所周知，钢材表面是用热浸镀锌或电解镀锌涂锌的。但是最近开发了用锌涂镀铁基材料的方法，该方法包括：向所述材料表面喷射一种含有侵蚀性颗粒的喷料，而每种颗粒由铁心和锌外壳以及铁心周围的铁-锌合金的中间层组成（日本公开专利刊物第45372/81号）。这是一种所谓机械涂镀的改进形式，在一九六五年左右已公开的英国专利号1041620已为人所知。

日本公开专利刊物第45372/81号的方法包括：向铁基材料的表面喷射一种由分散颗粒组成的喷料，而颗粒的粒心基本上是由铁构成，而颗粒的表面基本上形成锌的外壳，在粒心和外壳之间是铁锌合金层。这里“基本上是铁”是指粒心由纯铁或含有少量硅、锰、铬、镍等铁合金，“实际上的锌”是指纯锌或含有少量铜、铝、镁、硅、锡等锌合金。中间的铁-锌层是多层不同的Fe-Zn金属化合物。

锌的喷镀材料可以通过熔化涂镀或扩散涂镀制备。喷料中铁和锌的比例是10～95%重量铁比5～90%重量的锌，较好的比例是10～70%重量的铁比90～30%重量的锌，最好为15～65%重量的铁比85～35%重量的锌。在这个范围内合适的比例是按照指定的用途而选择的。粒度一般在16目以下。喷镀可以使用不同类型的喷砂机，包括滚筒型、筒型等。

机械涂镀的方法优点在于设备费用和耗能量非常低，环境污染因素是很有限的。虽然所述的日本专利刊物的方法和材料从根本上克服了早期的机械涂镀的缺点，但是按这个方法形成的锌镀基耐腐蚀性仍不充分，按照这个方法镀有100mg/dm²锌的铁基材料在24小时内的盐雾试验中产生了红锈。考虑到这是因为生成的镀膜是多孔的铁锌合金。

因此，即使通过上述改进的机械涂镀方法（以下称作“喷锌涂镀”）也不能达到预期的抗腐蚀能力，除非与其它合适的方法结合起来使用。

比较简单的防腐蚀措施是镀铬工艺，它有三种形式：烘烤镀铬工艺，含水镀铬工艺以及无水镀铬工艺。

烘烤镀铬工艺是：使用由水溶性铬酸化合物、还原剂和水的混和剂组成的混合物处理镀层表面;烘烤所涂镀的材料，还原铬酸化合物，生成不溶水的铬酸盐涂层膜。Diamond    Shamrock的“Dacromet    100”等是人们熟知用于这种类型的工艺的试剂。在烘烤镀铬工艺中镀膜的生成是由于在还原剂存在下，铬酸加热产生的还原作用，因此，即使底基是通过喷锌涂镀形成的铁锌合金涂层，铬酸的还原作用必定受到影响，但是，这种处理缺点在于需要增加工序以去除多余的粘附在底基上的处理试剂和干燥及烘烤新的底基工序，因此需要较高的设备费用，较大的工厂占地，工序增多，以及能耗增大，其结果生产成本提高。

含水镀铬工艺是：用水溶性铬酸化合物、强酸和水的混合物处理镀锌钢材。这是久为人知技术，并公布于在许多教课书中，例如，Nikkan    Kogyo    Sinbunsha等出版的“Mekki    Gijutu    Binran”。含水镀铬处理对纯锌是有效的，但对铁-锌材料就不如纯锌那样有效了，这是由于生成的膜非常不规则。含水镀铬混合剂是水、水溶性铬酸化合物，以及硫酸一类的强酸的混合物。锌与强酸在被处理的表面反应，生成初生态的氢。这种氢还原铬酸，在表面上生成了铬酸盐膜。该反应在镀锌表面发生，因此，不易生成厚膜。含水镀铬溶液还产生了含有大量铬酸的无用的液体，因而需要相当大的废液处理的设备费用以及施工费用。因此，把这种工艺与无废液处理问题的喷锌镀结合起来是不合适的。

在无水镀铬工艺中使用的混合物基本上是由铬酸化合物、有机溶剂（通常是卤代烃）和作为增溶剂的乙醇组成，也可以含有稳定剂和反应促进剂以生成铬酸盐膜。它们公布于日本专利刊物第5288/65号（Du    pont），日本专利刊物第3363/67号（Du    pont），日本公开专利刊物第62970/81号（Tokuyama    Soda），日本公开专利刊物第97476/80号（Nippon    Paint）和日本公开专利刊物第139679/81号（Nippon    Paint）。最近，发明了一种非常稳定的无水镀铬混合剂，它会有作为溶剂的氯氟烃专利申请号）。

在本发明的工艺中，可以使用任何无水镀铬处理混合剂，但是最好使用以氯氟烃为溶剂的混合剂。

我们研究了与喷锌镀结合起来的各种镀铬工艺并发现，与无水镀铬处理的结合，显示了最好的防腐蚀效果并完成了本发明。