一种金属工件热浸锌前的处理工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种金属工件热浸镀锌前的处理工艺，涉及金属表面处理技术领域，具体工艺如下：1）将炭纤维放入由氯化锡、氯化镍与盐酸溶液组成的混合液中，得到预处理炭纤维粉末；2）将纳米二氧化硅与浓硫酸混合后经反应得到预处理纳米二氧化硅；3）将预处理纳米二氧化硅、预处理炭纤维粉末加入到二氧化钛溶胶中，形成混合溶胶液；4）将经过清洗的待镀金属制件浸入混合溶胶液中，在空气中放置后热处理即可。该处理工艺不仅解决了现有助镀工艺中大量烟雾的产生，而且还可以增强合金相层的结合强度，提高镀层的牢固度，提高了镀锌工件的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种金属工件热浸锌前的处理工艺
本专利技术属于金属表面处理
，具体涉及一种金属工件热浸镀锌前的处理工艺。
技术介绍
在金属表面涂镀金属或其他非金属涂层，可以有效的防止基体金属的腐蚀。热浸镀金属工艺包括热浸镀锌、热浸镀铝、热浸镀锌铝合金等，大都采用溶剂法，将待镀金属浸入熔融的液态金属浴中，提出工件冷却后，表面形成一层很薄的金属镀层，从而使金属的耐腐蚀性能大大提高。金属工件在经过脱脂、酸洗、清洗等生产工序处理后，在其表面仍然会附有残余的铁盐、残酸等，在金属工件浸入锌液前，工件洁净的基体表面在这些残余污物的作用下，可能与空气进行反应生成薄的氧化膜，从而使得金属工件在浸锌时，其表面的金属基体不能在短时间内与锌液起正常的反应，从而使得合金相层无法顺利生成，影响了镀锌质量。传统助镀工艺是将金属制件浸入一定成分的氯化锌和氯化铵助镀液中，以形成一层薄的氯化锌铵盐膜的过程。助镀后工件表面覆盖的氯化锌铵盐膜起到活化作用，即在200℃以下工件表面形成一种近似H2[Zn(OH)2Cl2]的复合盐膜，这是一种强酸，从而保证在干燥过程中工件表面无法形成氧化膜而保持活化状态，然而在200℃以上，工件表面盐膜中的NH4Cl会在高温下分解成NH3和HCl，此时产生大量烟尘，并且HCl对工件侵蚀，使钢铁表面无法形成氧化物，同时传统助镀工艺形成的助镀层在镀锌时会被牺牲掉，锌与工件表面的铁基形成的合金相层的结合强度差强人意，不能很好的满足需求。为了减少工件助镀过程中产生烟雾，降低对工作人员造成的健康危害，中国专利CN2019106167576热镀锌助镀剂及热镀锌工艺方法，对现有助镀剂进行改经，公开了热镀锌助镀剂由氯化锌、氯化钾、氯化钠组成，其中当氯化锌浓度大于或等于110g/L，且小于120g/L时，助镀剂中还包括氯化铵，由于该热镀锌工艺中所用的助镀剂依然含有少量的氯化铵，因此只能使得烟雾问题得到缓解，并不能彻底解决烟雾问题，而且即使助镀剂中不含有氯化铵，解决了烟雾问题，但是在缺少氯化铵组分后不能使工件在浸锌时具有最大的表面活性，从而使得工件的表面基体不能在短时间内与锌液起正常反应，不利于合金相层的生成，而且该助镀剂对增强锌-铁合金相层的结合强度并不起作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种金属工件热浸镀锌前的处理工艺，不仅解决了现有镀锌工艺中大量烟雾的产生，而且还可以增强合金相层的结合强度，提高镀层的牢固度。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种金属工件热浸镀锌前的处理工艺，具体工艺方法如下：1）将短切炭纤维浸渍于丙酮溶液中，在300-500W下超声处理1-2h，洗净烘干后浸泡到由浓度为68-72%的浓硝酸和浓度为95-98%的浓硫酸按照体积比为3:1组成的混合酸溶液中，常温下浸泡5-6h，取出后用去离子水洗涤至中性；通过将炭纤维经丙酮清洗以及混合酸溶液浸泡，可以去除炭纤维中的杂质以及粗化炭纤维表面，增大炭纤维表面粗糙度，从而可以提高金属锡以及金属镍在炭纤维表面的吸附；然后将氯化锡、氯化镍与浓度为25-28%的浓盐酸溶液混合，配制成氯化锡浓度为4.5-8.2g/L，氯化镍浓度为2.3-3.7g/L的混合液，将水洗后的炭纤维放入混合液中，在30-40℃水浴中，500-800r/min下磁力搅拌15-25min，经去离子水洗涤至中性，在50-60℃鼓风干燥箱干燥20-25h，研磨后得到粒径为10-20um的预处理炭纤维粉末；将粗化后的炭纤维放入混合液中进行磁力搅拌，使得炭纤维表面吸附一层金属锡原子和金属镍原子，吸附的金属镍原子具有催化活性，可以使炭纤维表面惰性降低，提高炭纤维的表面能，从而使得涂层的表面活性得到增强，使得金属基体在浸锌时具有最大的表面活性，从而使得工件的表面基体可以在短时间内与锌液起正常反应，促进合金相层的生成；2）将纳米二氧化硅与浓度为95-98%的浓硫酸按照固液比为1:8-13混合后倒入容器中，室温下混匀，在210-240℃下磺化反应4-5h，冷却至室温后，将样品倒入装有蒸馏水的容器中，不停搅拌直至样品冷却，在8000-12000r/min下离心洗涤时间5-10min至滤液呈中性，将过滤后的样品在70-80℃下烘干，得到预处理纳米二氧化硅；本专利技术利用纳米二氧化硅具有较大的孔结构和比表面积，以及其骨架上有多种酸性位点，通过将纳米二氧化硅直接浸入浓硫酸中，硅基表面的羟基与硫酸反应，从而在硅基表面引入磺酸基，形成活性高、稳定性好的预处理二氧化硅，其具有一定的酸性，可以有效的分解、破坏金属制件浸锌时在锌液表面所形成的氧化锌层，有利于合金相层的顺利生成；3）按照物质的量的比为1:9-12:4-5:1，将冰醋酸加入到无水乙醇中，再加入钛酸四丁酯，在150-180r/min下混合搅拌15-20min，然后将去离子水以3-5ml/min的滴加速度缓慢滴加到溶液中，形成均匀透明的溶胶，再按照溶胶总重量的3-5%和6-9%，将预处理纳米二氧化硅、预处理炭纤维粉末加入到溶胶中，继续搅拌直至无法流动，形成混合胶液；通过将预处理纳米二氧化硅和预处理炭纤维粉末加入到二氧化钛溶胶中，形成混合溶胶液，混合溶胶液中含有的二氧化钛相比较二氧化硅热膨胀系数较大，与金属基体的匹配性较好，可以改善涂层的热膨胀系数，使得工件在浸锌时，工件表面涂层的开裂倾向减小，有助于涂层表面形成少量的微裂纹，形成的微裂纹一方面有助于热镀锌时锌液通过涂层扩散与工件表面的铁基体形成锌-铁合金相层，同时由于涂层只含有少量的微裂纹，因此对涂层与工件之间以及涂层与镀锌层之间的界面结合力造成的影响较小，对界面结合强度不会产生实质性影响；4）将经过清洗的待镀金属制件浸入混合溶胶液中，取出后用频率为50-80Hz的震动器振动金属制件，将多余的溶胶液震落，将制件在空气中放置15-20h，然后将制件在170-210℃下热处理30-40min，随炉冷却至室温即可；通过将金属制件浸入混合溶胶液中，在金属基体表面形成无机物涂层，涂层中含有的炭纤维由于表面分布大量沟槽，有利于锌晶粒进入纤维沟槽内部并在纤维表面以及内部形核生长，随着锌晶粒不断聚集长大，使得锌层晶体结构愈加完整，从而有助于镀锌层结构更加致密以及涂层与镀锌层界面结合强度的提高，同时金属基体中的铁可以与炭纤维反应形成碳化铁间隙化合物，有助于增加涂层与金属基体的界面结合力，从而使得镀锌层与金属基体之间形成牢固结合。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术提供的金属工件热浸镀锌前的处理工艺，通过在金属工件的表面形成无机物涂层，不仅可以破坏金属工件浸锌时锌液表面形成的氧化锌层，使得工件在浸锌时具有最大的表面活性，而且工件在浸锌时，表面的无机物涂层会产生少量的微裂纹，有助于锌顺利通过涂层进行扩散，有利于锌-铁合金相层的顺利生成，同时涂层还可以增强金属工件与镀锌层的界面结合力，提高镀锌层的牢固结合，从而提高了镀锌工件的质量。具体实施方式下面结合具体实施方法对本专利技术做进一步的说明。实施例1一种金属工件热浸镀锌前的处理工艺，具体工艺方法如下：...

【技术保护点】
1.一种金属工件热浸镀锌前的处理工艺，其特征在于，具体工艺方法如下：/n1）将短切炭纤维浸渍于丙酮溶液中，超声处理1-2h，洗净烘干后浸泡到由浓硝酸和浓硫酸组成的混合酸溶液中，常温下浸泡5-6h，取出后用去离子水洗涤至中性，然后将氯化锡、氯化镍与浓盐酸溶液混合配制成混合液，将水洗后的炭纤维放入混合液中，在30-40℃水浴中磁力搅拌15-25min，经去离子水洗涤至中性，干燥后进行研磨，得到预处理炭纤维粉末；/n2）将纳米二氧化硅与浓硫酸按照一定的固液比混合后倒入容器中，室温下混匀，在210-240℃下磺化反应4-5h，冷却至室温后，将样品倒入装有蒸馏水的容器中，不停搅拌直至样品冷却，离心洗涤至滤液呈中性，将过滤后的样品在70-80℃下烘干，得到预处理纳米二氧化硅；/n3）按照一定的物质的量的比例，将冰醋酸加入到无水乙醇中，再加入钛酸四丁酯，混合搅拌15-20min，然后将去离子水缓慢滴加到溶液中，形成均匀透明的溶胶，再将预处理纳米二氧化硅、预处理炭纤维粉末加入到溶胶中，继续搅拌直至无法流动，形成混合溶胶液；/n4）将经过清洗的待镀金属制件浸入混合溶胶液中，取出后用震动器振动金属制件，将多余的溶胶液震落，将制件在空气中放置15-20h，然后将制件在一定温度下进行热处理，随炉冷却至室温即可。/n...

【技术特征摘要】
1.一种金属工件热浸镀锌前的处理工艺，其特征在于，具体工艺方法如下：
1）将短切炭纤维浸渍于丙酮溶液中，超声处理1-2h，洗净烘干后浸泡到由浓硝酸和浓硫酸组成的混合酸溶液中，常温下浸泡5-6h，取出后用去离子水洗涤至中性，然后将氯化锡、氯化镍与浓盐酸溶液混合配制成混合液，将水洗后的炭纤维放入混合液中，在30-40℃水浴中磁力搅拌15-25min，经去离子水洗涤至中性，干燥后进行研磨，得到预处理炭纤维粉末；
2）将纳米二氧化硅与浓硫酸按照一定的固液比混合后倒入容器中，室温下混匀，在210-240℃下磺化反应4-5h，冷却至室温后，将样品倒入装有蒸馏水的容器中，不停搅拌直至样品冷却，离心洗涤至滤液呈中性，将过滤后的样品在70-80℃下烘干，得到预处理纳米二氧化硅；
3）按照一定的物质的量的比例，将冰醋酸加入到无水乙醇中，再加入钛酸四丁酯，混合搅拌15-20min，然后将去离子水缓慢滴加到溶液中，形成均匀透明的溶胶，再将预处理纳米二氧化硅、预处理炭纤维粉末加入到溶胶中，继续搅拌直至无法流动，形成混合溶胶液；
4）将经过清洗的待镀金属制件浸入混合溶胶液中，取出后用震动器振动金属制件，将多余的溶胶液震落，将制件在空气中放置15-20h，然后将制件在一定温度下进行热处理，随炉冷却至室温即可。


2.如权利要求1所述的一种金属工件热浸镀锌前的处理工艺，其特征在于，工艺步骤1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎福胜，
申请(专利权)人：和县卜集振兴标准件厂，
类型：发明
国别省市：安徽;34