一種用于鋼材溶劑法熱鍍高鋁含量合金鍍層的助鍍劑的制作方法
【專利摘要】一種用于鋼材溶劑法熱鍍高鋁含量合金鍍層的助鍍劑，配方包含硼氫化鉀、氫氧化鈉、氯化鈣、氟化鉀、氯化鋰、氟鋁酸鈉、氟鈦酸鉀和非離子表面活性劑，助鍍劑的具體成分的含量是（g/L）：硼氫化鉀：20~60g/L；氫氧化鈉：1~10g/L；氯化鈣：20~40g/L；氟化鉀：10~40g/L；氯化鋰：3~20g/L；氟鋁酸鈉：2~12g/L；氟鈦酸鉀：5~30g/L；非離子表面活性劑：1~10g/L；其余為水。本發(fā)明助鍍劑的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，在預(yù)鍍件上形成均勻鹽膜。熱鍍時(shí)，不與鋅液中鋁反應(yīng)，助鍍劑中的氟鋁酸鈉能清除鋅液表面的氧化鋁膜，避免漏鍍現(xiàn)象，鍍層表面光亮。
【專利說(shuō)明】一種用于鋼材溶劑法熱鍍高鋁含量合金鍍層的助鍍劑
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種適用于鋼材溶劑法熱鍍高鋁含量合金鍍層的助鍍劑，屬金屬鍍層【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)化的進(jìn)程，大氣污染和酸雨沉降越來(lái)越普遍和頻繁，隨之而帶來(lái)的鋼材腐蝕問(wèn)題因而越來(lái)越受到關(guān)注。如何采用最為經(jīng)濟(jì)、最為有效的方式來(lái)保護(hù)鋼材防止腐蝕，成為了研究的重點(diǎn)。熱浸鍍鋅及鋅基合金是防止鋼材腐蝕的一種最為主流的表面處理方法，被廣泛應(yīng)用于鋼鐵材料各類結(jié)構(gòu)的防護(hù)上，全球金屬鋅消耗量的50%以上都用于鋼鐵的防護(hù)鍍層。
[0003]鋼材熱鍍鋅或鋅基合金從工藝處理上分為氣體還原法熱鍍和溶劑法工藝熱鍍兩種。氣體還原法主要適用于待鍍工件形狀尺寸比較規(guī)則的鋼鐵熱鍍鋅，如鋼板帶、鋼絲的連續(xù)熱熱鍍鋅。而對(duì)于形狀尺寸復(fù)雜的鋼鐵零部件或鋼結(jié)構(gòu)部件熱鍍鋅通常采用溶劑法熱鍍工藝。
[0004]溶劑法工藝熱鍍鋅通常將鋼鐵工件通過(guò)除油、酸洗、活化、涂助鍍劑等工藝流程進(jìn)行前處理，然后再將 鋼材浸入裝有數(shù)十至數(shù)百噸鋅液/鋅合金液的鐵鍋(陶瓷鍋)中，浸入時(shí)間為:3-5分鐘。再將鋼材從鋅鍋中提取出來(lái)，鋼材表面因此粘附上一層鋅/鋅合金。此過(guò)程為熱浸鍍鋅或鋅基合金。在上述工藝流程中，涂助鍍劑是最為關(guān)鍵的一道工序，其直接決定了鋼材表面是否能鍍上鋅或鋼材表面鋅層質(zhì)量是否合格。由此，助鍍劑的成分及涂布成為了鍍鋅工作者最為關(guān)心的問(wèn)題之一。目前，國(guó)內(nèi)外絕大部分使用的助鍍劑是氯化鋅銨助鍍劑，其具有助鍍效果好、工藝簡(jiǎn)單和穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)勢(shì)。
[0005]氯化鋅銨助鍍劑雖然有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，但其存在的一個(gè)主要問(wèn)題是其限制了鋅液/鋅合金液中的鋁含量。通常情況下，進(jìn)行熱浸鍍鋅或鋅合金時(shí)鋅鍋中的鋁含量不能超過(guò)
0.01%，最優(yōu)化含量為0.005%。主要原因在于若鋅液/鋅合金液中鋁含量超過(guò)上述上限，則氯化鋅銨助鍍劑中的氯化銨會(huì)與鋅液/鋅合金液中的鋁發(fā)生反應(yīng):
6NH4C1 + 2A1 — 2A1C13 ? + 3Η2 ? + 6ΝΗ3 ?
上述反應(yīng)會(huì)消耗掉鋼材表面助鍍劑中大量的氯化銨，因此會(huì)造成鋼材表面的漏鍍。同時(shí)鋅鍋中的鋁含量也會(huì)被消耗掉，造成鍍層成分不均一。因此，目前鋼結(jié)構(gòu)件、鋼鐵零部件的熔劑法熱鍍鋅基本都采用純鋅鍍層。
[0006]隨著我國(guó)工業(yè)化的進(jìn)程，對(duì)鋼鐵材料在不同使用環(huán)境中的服役壽命提出了越來(lái)越嚴(yán)格的要求，尤其在工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的沿海地區(qū)，其在腐蝕環(huán)境比較苛刻的狀況下。因此，開發(fā)耐蝕性更好的鋅基合金鍍層成為一個(gè)迫切的需要，同時(shí)開發(fā)采用耐蝕性更好的鋅基合金鍍層，可以減少鋅資源的消耗，也是未來(lái)發(fā)展的方向。
[0007]在鋅液中添加鋁，形成鋅基合金鍍層成為了提高鍍層耐蝕性一個(gè)重要的方向。用于氣體還原法熱鍍鋅的高鋁含量合金鍍層國(guó)外已經(jīng)開發(fā)出不少產(chǎn)品，如Galfan、Galvalume, ZAM鍍層，其鍍層中鋁含量在3%~55%之間，耐腐蝕性比純鋅鍍層提高幾倍到十幾倍。中國(guó)專利(CN 102994928)中發(fā)明了鋼材熱浸鍍鋅基合金，該合金由鋅、鋁、硅、鈦和鑭組成，其中招含量占20-30%,耐蝕性能與Galvalume相當(dāng)。
[0008]另一方面，在鋼材緊固件熱鍍鋅領(lǐng)域，由于螺紋尺寸公差要求越來(lái)越嚴(yán)格，需要一種能夠提高鍍液流動(dòng)性和減薄鍍層的鋅合金來(lái)防止螺紋被多余的鋅堵塞，而在鋅液中添加鋁能夠達(dá)到這樣的要求。因此愈來(lái)愈多的緊固件生產(chǎn)商采用高鋁含量的鋅基合金進(jìn)行緊固件熱鍍處理。
[0009]綜上所述，在鋅液中添加鋁，進(jìn)行高鋁合金鍍層熱鍍處理越來(lái)越成為溶劑法熱鍍鋅領(lǐng)域的一個(gè)發(fā)展要求和趨勢(shì)。但是，由于氯化鋅銨助鍍劑的固有缺陷限制了鋁的添加。因此，本發(fā)明提出一種適用于溶劑法熱鍍高鋁合金鍍層的助鍍劑配方，改善和克服氯化鋅銨容易和鋁反應(yīng)的缺點(diǎn)，使得溶劑法熱鍍鋼結(jié)構(gòu)和零部件的表面能夠鍍上一層高鋁含量的合金鍍層，滿足更加嚴(yán)苛的耐蝕性和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是，為了解決溶劑法熱鍍鋼結(jié)構(gòu)和零部件無(wú)法浸鍍高鋁含量合金鍍層的問(wèn)題，而提出的一種適用于溶劑法熱鍍高鋁含量合金鍍層的助鍍劑。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是，本發(fā)明助鍍劑的不同于以往的助鍍劑特點(diǎn)在于利用無(wú)機(jī)物在高溫下的強(qiáng)還原性，在高溫浸鍍時(shí)將鋼材表面殘余的氧化物還原，從而獲得“干凈潔凈”的界面，鋼材和合金液體獲得良好的浸潤(rùn)性。該助鍍劑的配方包含硼氫化鉀、氫氧化鈉、氯化鈣、氟化鉀、氯化鋰、氟鋁酸鈉、氟鈦酸鉀、非離子表面活性劑，其特征在于該助鍍劑的具體成分的含量是(g/L):
硼氫化鉀:2(T60g/L;
氫氧化鈉:ri0g/L ；
氯化鈣:2(T40g/L;
氟化鉀:10~40g/L;
氯化鋰:3~20g/L 氟鋁酸鈉:2~12g/L;
氟鈦酸鉀:5~30g/L ；
非離子表面活性劑:flOg/L;
其余為水。
[0012]將上述成分制備成水溶液，即為助濾劑。
[0013]本發(fā)明最佳成分含量是:
硼氫化鉀40g/L，氫氧化鈉3g/L，氯化鈣30g/L，氟化鉀30g/L，氯化鋰12g/L，氟鋁酸鈉5g/L，氟鈦酸鉀8g/L，非離子表面活性劑4g/L，其余為水。[0014]該助鍍劑適用于的高鋁合金鍍層的鋁含量范圍為0.1%~23% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。
[0015]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明配方能在高溫浸鍍時(shí)將鋼材表面殘余的氧化物還原，從而獲得“干凈潔凈”的界面，鋼材和合金液體獲得良好的浸潤(rùn)性。它能改善和克服傳統(tǒng)工藝氯化鋅銨容易和鋁反應(yīng)的缺點(diǎn)，使得溶劑法熱鍍鋼結(jié)構(gòu)和零部件的表面能夠鍍上一層高鋁含量的合金鍍層，滿足更加嚴(yán)苛的耐蝕性和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。本發(fā)明助鍍劑的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，在預(yù)鍍件上形成均勻鹽膜。熱鍍時(shí)，不與鋅液中鋁反應(yīng)，助鍍劑中的氟鋁酸鈉能清除鋅液表面的氧化鋁膜，避免漏鍍現(xiàn)象，鍍層表面光亮。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲舉例如下:
實(shí)施例1
硼氫化鉀:30g/L;
氫氧化鈉:lg/L ;
氯化鈣:20g/L;
氟化鉀:20g/L;
氯化鋰:3g/L 氟鋁酸鈉:2g/L;
氟鈦酸鉀:5g/L ； 非離子表面活性劑:lg/L;
其余為水。
[0017]將上述成分制備成助濾劑，其特點(diǎn)是:助鍍劑的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，在預(yù)鍍件上形成均勻鹽膜。熱鍍時(shí)，不與鋅液中鋁反應(yīng)，助鍍劑中的氟鋁酸鈉能清除鋅液表面的氧化鋁膜，避免漏鍍現(xiàn)象，鍍層表面光亮。
[0018]該助鍍劑適用于的高鋁合金鍍層的鋁含量范圍為0.1%~23% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。
[0019]實(shí)施例2
硼氫化鉀:40g/L;
氫氧化鈉:3g/L ；
氯化?丐:30g/L;
氟化鉀:30g/L;
氯化鋰:12g/L 氟鋁酸鈉:5g/L;
氟鈦酸鉀:8g/L ；
非離子表面活性劑:4g/L;
其余為水。
[0020]將上述成分制備成助濾劑，其特點(diǎn)是:助鍍劑的生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性好，在預(yù)鍍件上形成均勻鹽膜，助鍍劑偏弱酸性，清除表面微量氧化物。熱鍍時(shí)，不與鋅液中鋁反應(yīng)，助鍍劑中的氟鋁酸鈉能清除鋅液表面的氧化鋁膜，避免漏鍍現(xiàn)象，鍍層表面光亮。助鍍劑中在鋅合金液中上浮快速各易，避免粘附在鋼材表面。
[0021]該助鍍劑適用于的高鋁合金鍍層的鋁含量范圍為0.1%~23% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。
[0022]實(shí)施例3
硼氫化鉀:60g/L;
氫氧化鈉:10g/L ；
氯化?丐:40g/L;
氟化鉀:40g/L;
氯化鋰:20g/L氟鋁酸鈉:12g/L;
氟鈦酸鉀:30g/L ；
非離子表面活性劑:10g/L;
其余為水。
[0023]將上述成分制備成助濾劑，其特點(diǎn)是:助鍍劑的生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性好，在預(yù)鍍件上形成均勻鹽膜，助鍍劑偏弱酸性，清除表面微量氧化物。熱鍍時(shí)，會(huì)有少量煙霧產(chǎn)生，助鍍劑中的氟鋁酸鈉能清除鋅液表面的氧化鋁膜，避免漏鍍現(xiàn)象，鍍層表面光亮。助鍍劑中在鋅合金液中上浮快速各易，避免粘附在鋼材表面。
[0024]該助鍍劑適 用于的高鋁合金鍍層的鋁含量范圍為0.1%~23% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。
【權(quán)利要求】
1.一種用于鋼材溶劑法熱鍍高鋁含量合金鍍層的助鍍劑，配方包含硼氫化鉀、氫氧化鈉、氯化鈣、氟化鉀、氯化鋰、氟鋁酸鈉、氟鈦酸鉀和非離子表面活性劑，其特征在于，所述助鍍劑的具體成分的含量是(g/L): 硼氫化鉀:2(T60g/L; 氫氧化鈉:r1g/L ； 氯化鈣:2(T40g/L; 氟化鉀:10~40g/L; 氯化鋰:3~20g/L 氟鋁酸鈉:2~12g/L; 氟鈦酸鉀:5~30g/L ； 非離子表面活 性劑10g/L; 其余為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鋼材溶劑法熱鍍高鋁含量合金鍍層的助鍍劑，其特征在于，所述助鍍劑適用于的高鋁合金鍍層的鋁含量范圍為0.1%~23% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。
【文檔編號(hào)】C23C2/06GK104032248SQ201410274999
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】涂湛, 唐囡, 李遠(yuǎn)鵬, 江社明, 張啟富, 王賀賀 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院, 新冶高科技集團(tuán)有限公司