一种金属镀锌钝化方法及螯合剂的用途技术

本发明专利技术的金属镀锌钝化方法，主要应用于金属表面镀锌领域中，特别是应用于金属件的镀锌和钝化。本发明专利技术提供了一种将冷却和钝化步骤合二为一的金属镀锌钝化方法，步骤如下：将金属件放入锌锅，在高温熔融锌液中镀锌，随后将高温的镀锌件转移到冷却钝化一体池中，同时完成钝化反应和冷却步骤，镀锌件表面温度降低到50～90℃后，移出镀锌件，快速干燥，直接打包移库到室外。该二合一的金属镀锌钝化方法一方面简化了金属镀锌的工艺流程，极大地提高了工艺的生产效率，降低了设备能耗，缩短了生产周期；另一方面还减少了钝化液的滴漏，节省了原料成本，有利于生产规模的扩大。同时采用螯合剂为植酸的钝化剂可使钝化后的镀锌件保有锌的本色，可避免因钝化液滴残余产生色斑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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42(T500°C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°C之上的熔融锌液温度，当温度 高于500°C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 镀锌工艺使用钥、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。
技术实现思路
本专利技术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。 本专利技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：本专利技术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。 步骤（2冲所述直冷钝化冷却水需要预先配制，将钝化液加入到冷却水中制得。采 用的钝化液为无铬钝化液，其中包含有螯合剂成分，螯合剂占整个直冷钝化冷却水的质量 分数大于〇. 1%。螯合剂成分能够和锌离子发生络合反应，形成多个螯合环，所形成的锌络合 物稳定性极强。当高温的镀锌件浸入到直冷钝化冷却水后，将与其中的螯合剂快速且充分 的反应，可形成空间网状络合结构的多层错综交联致密钝化膜层，覆盖在了金属锌层的表 面，可以防止锌层有可能出现的爆裂，在高温的条件下也可获得了致密、完整、牢固且外观 上佳的钝化层。因此将螯合剂应用于直冷钝化的方法中，可以解决现有金属镀锌工艺中必 须先冷却再钝化的问题。同时该钝化膜层，有效地阻隔了 〇2与金属表面的反应，从而可进 一步加强金属的抗腐蚀性能。本专利技术方法制得的镀锌件进行中性盐雾试验结果优良，48~96 小时后镀锌件的白锈面积小于5%。此外，还可根据镀锌件规格与工艺的不同，调节直冷钝化 冷却水中钝化液的浓度，继而生产得到符合客户需求的钝化产品。 在该金属镀锌钝化工艺中，将冷却和钝化步骤合二为一具有极大地积极效果。该 方法精简了整个工艺流程，降低了设备的能耗。更重要地是由于传统采用无铬钝化液的工 艺需要很长的钝化时间，镀锌件从钝化池中取出后，还需要长时间在室内放置以待形成牢 固的钝化层，其生产效率和生产规模极受库房等储存空间的限制。而本专利技术的工艺利用镀 锌件本身的高温使钝化反应能够快速完成，突破了其对储存空间的限制，极大地缩短工艺 的生产周期，大幅度提高了整个生产加工流程的效率。本专利技术的技术方案具有极大地应用 前景。 进一步特征在于所述螯合剂优选植酸。植酸是一种少见的金属多齿螯合剂，其分 子中含有多羟基和多磷酸基。其不仅能与金属锌络合形成螯合环构成网状错综交联致密的 络合层，而且未反应的磷羟基之间还可以通过脱水反应形成致密的膜层，继而可形成更加 的致密、牢固且完整的钝化膜。将植酸应用于金属镀锌的直冷钝化方法中可制得品质极佳 且外观亦上佳的金属镀锌产品。螯合剂为植酸时，忽略水中的微量盐离子的影响之外，其与 锌形成的金属络合物几乎无色，钝化后的镀锌件依然呈现的使锌的本色，可避免钝化液滴 在镀锌件表面残留而出现的色斑，更有利于获得上佳外观的镀锌件。 进一步特征还在于从所述直冷钝化冷却水时移出镀锌件时，镀锌件表面温度在 5(T90°C之间。利用钝化后的镀锌件表面的5(T90°C温度，能够使其快速干燥，即便在冬天也 可以快速干燥，钝化后镀锌件可以打包直接移库到室外，进一步简化了生产操作的流程，缩 短了生产周期，更有利于该工艺扩大生产。同时该能够使镀锌件快速干燥的特性，也减少了 钝化液的滴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属镀锌钝化方法，包括如下步骤：（1）金属件在熔融锌中进行镀锌；（2）热镀锌完成后将镀锌件转移至直冷钝化冷却水中，利用镀锌件本身的高温快速完成钝化反应，同时冷却镀锌件；（3）移出镀锌件，干燥得到镀锌件成品；步骤（2）中所述直冷钝化冷却水中包含有无铬钝化液，所述无铬钝化液中包含有螯合剂，螯合剂在直冷钝化冷却水中所占质量百分比大于0.1%。

【技术特征摘要】
1. 一种金属镀锌钝化方法，包括如下步骤： (1) 金属件在熔融锌中进行镀锌； (2) 热镀锌完成后将镀锌件转移至直冷钝化冷却水中，利用镀锌件本身的高温快速完 成钝化反应，同时冷却镀锌件； (3) 移出镀锌件，干燥得到镀锌件成品； 步骤（2)中所述直冷钝化冷却水中包含有无铬钝化液，所述无铬钝化液中包含有螯合 齐U，螯合剂在直冷钝化冷却水中所占质量百分比大于〇. 1%。2. 根据权利要求1或2所述的金属镀锌钝化方法，其特征在于：所述螯合剂为植酸。3. 根据权利要求1或2所述的金属镀锌钝化方法，其特征在于：步骤（3)中从所述直冷 钝化冷却水中移出镀锌件时，镀锌件表面温度为5(T90°C。4. 根据权利要求1或2所述的金属镀锌钝化方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤为，
申请(专利权)人：无锡伊佩克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32