一种新型热镀锌助镀剂及其使用方法，以氯化锌、氯化钾、氟化镍、钝化剂、除氧剂、络合剂、助镀膜厚度控制剂和水为组分，配制成助镀剂；每1L（升）助镀剂中，含各组分重量配比如下：氯化锌50‑100g，氯化钾10‑40g，氟化镍5‑30g，钝化剂0.05‑0.50g，除氧剂0.5‑2.0g，络合剂0.5‑1.0g，助镀膜厚度控制剂0.2‑1.0g，其余为水；将上述组分混合配制成1升溶液，形成助镀剂。本发明专利技术通过助镀剂的各组分及工艺条件的协同作用，达到良好的助镀效果；在使用中不需加热干燥，用量仅氯化锌铵助镀剂的一半以下，烟雾少，且解决了镀锌层超厚的难题，镀锌层表面光洁、不漏镀，成本低、质量好。
A new plating aid for hot dip galvanizing and its application
【技术实现步骤摘要】
一种新型热镀锌助镀剂及其使用方法
本专利技术涉及到一种化学助剂及其使用方法，尤其是指一种热镀锌用助镀剂及其使用方法，该种热镀锌用助镀剂及其助镀方法主要应用于热镀锌，属于钢铁材料热浸镀锌
本专利技术通过助镀剂的各组分及工艺条件的协同作用，达到良好的助镀效果；在使用中不需加热干燥，用量仅氯化锌铵助镀剂的一半以下，烟雾少，且解决了镀锌层超厚的难题，镀锌层表面光洁、不漏镀，成本低、质量好。
技术介绍
钢材是含碳量质量百分比介于0.02%至2.11%之间的铁碳合金的统称。除了含碳外，钢材中还含有硫、磷等杂质元素。潮湿环境下，这些非金属元素为阴极，铁元素为阳极，发生电化学腐蚀，并且随着铁锈的形成，腐蚀速度进一步加速。全球每年腐蚀的钢材量，约占当年钢铁产量的10-20%，这不仅造成巨大的直接经济损失，还大大缩短钢铁设备及建筑物使用寿命。因此，研究最为经济、有效保护钢铁，防止腐蚀的方法成为近几十年来持续的重点课题。钢铁防腐蚀方法主要有三种：一是涂料涂层法；二是金属镀层法；三是阴极保护法。由于涂料涂层是一种纯粹的隔离保护，一旦涂料层破损，或老化，涂料下层的钢铁就会被腐蚀。而阴极保护法，应用很有限，主要用于接近海洋环境的钢铁保护。金属镀层法中，镀铜、银、金等惰性金属，其作用与涂料涂层一样属于隔离保护，一旦镀层破损，还会在破损处加速钢铁腐蚀。热浸镀锌不仅具有隔离保护作用，而且具有阴极保护作用，即使镀锌层破损也不会生锈，成为钢铁防腐蚀的发展方向。热浸镀锌工艺中，如果钢铁表面有油污或铁锈，将使液态锌不能很好地与钢铁基体结合，发生大面积漏镀。目前，热浸镀锌生产中都采取除油、除锈工艺防止漏镀。钢铁件除油除锈工艺与镀锌工艺之间总会有时间间隔，这段时间以及进入锌液的瞬时高温条件下，待镀锌钢铁又会被空气中的氧气氧化生锈，并最终导致漏镀。为了防止这种现象发生，通常将经除油除锈的钢铁浸入助镀剂溶液中，使助镀剂在钢铁表面形成一层盐膜，阻隔空气的氧化。目前，很成熟的助镀剂配方是氯化锌-氯化铵助镀剂，两者的摩尔比以1:3为基准，根据材料不同适当调整二者比例即可。其助镀原理是：在室温时，助镀剂膜隔绝空气，大幅度减少氧分子向钢铁基材的扩散，防止铁氧化物在钢铁表面生成与附着。由于氯化锌在有水存在下可通过部分水解成为配位酸H2[Zn(OH)2Cl2],具有较强的酸性，即使有少量氧气进入助镀膜内，使少量铁原子氧化，铁元素也不会形成氧化物附着在钢铁表面，而是以Fe2+的形式存在于助镀膜中，保持钢铁表面的纯净、活化状态。当经助镀的钢铁进入430-450℃高温液态锌进行镀锌时，钢铁被液锌加热，直到200℃以前，都是氯化锌发挥作用。当钢铁表面温度升高到200℃以上后，助镀剂盐膜中的氯化铵会分解成HCl和NH3，HCl对钢基体的侵蚀占主导，使钢基体上不能形成铁氧化物，保持钢基体的活化状态。由于氯化锌-氯化铵助镀剂在镀锌过程的高温下分解成HCl和NH3，遇常温空气时重新结合成NH4Cl微粒，形成浓烟。近年来，为了减少环境污染、保证工人健康，热镀锌行业技术人员将很大精力集中在开发无烟或低烟助镀剂配方方面，如：CN103741084B一种热浸镀多用型无铵助镀剂及其使用方法；CN103173706B批量热浸镀锌无烟助镀剂以及使用方法；CN103898429A一种无烟助镀剂及其使用方法；CN103938142B一种溶剂法热镀锌用镀层减薄无铵盐助镀剂；CN106244963A一种热镀锌助镀剂及方法；CN108220853A一种环保型热镀锌助镀剂；CN110172658A热镀锌助镀剂及热镀锌工艺方法。这些专利共同点是：通过少加或不加氯化铵，用其它原料替代，减少助镀剂烟尘数量，而没有从助镀过程的原理上加以分析，寻找对策，而且这些方法的使用将使得助镀剂的用量要增加，且助镀效果仍不理想、成本偏高很多。因此，这些无烟助镀剂仍处于研究与试用阶段，未见有大规模生产应用。传统氯化锌-氯化铵助镀剂助镀的关键点：一是利用氯化铵高温分解产生氯化氢、氨两种气体隔绝空气，防止钢铁基体被空气中的氧气所氧化；二是利用氯化铵分解产生的氯化氢气体的强酸性，清除钢铁表面的氧化物，保持钢铁表面的洁净。而分解出的氯化氢与氨在常温空气中会重新结合成氯化铵微粒，散布于镀锌厂房及其周边，影响工人健康、污染环境，因此很有必要对此加以改进。本专利技术人通过对助镀剂产生烟雾的原因进行分析，发现烟雾主要由氯化铵产生，氯化锌也会产生烟雾，要研发无烟或低烟且助镀效果又好的助镀剂，不仅要减少或不使用氯化铵，还要考虑减少氯化锌用量。但助镀剂的这两种主要成分都减少或不使用，必将对助镀效果产生不良影响。本专利技术的重点就是克服这种不良影响，保证低烟或无烟助镀剂配方具有传统的氯化锌-氯化铵助镀剂的助镀效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有常规助镀剂烟雾大，而无烟助镀剂效果又不好的不足，提出一种新型的热镀锌用助镀剂及其助镀方法，该种热镀锌用助镀剂及其助镀方法通过助镀剂的各组分及工艺条件的协同作用，达到良好的助镀效果；在使用中不需加热干燥，用量仅氯化锌铵助镀剂的一半以下，烟雾少，且解决了镀锌层超厚的难题，镀锌层表面光洁、不漏镀，成本低、质量好。为了达到这一目的，本专利技术提供了一种热镀锌用助镀剂，其特征在于：以氯化锌、氯化钾、氟化镍、钝化剂、除氧剂、络合剂、助镀膜厚度控制剂和水为组分，组配制成助镀剂；每1L（1升）助镀剂中，含各组分重量配比如下：氯化锌50-100g，氯化钾10-40g，氟化镍5-30g，钝化剂0.05-0.50g，除氧剂0.5-2.0g，络合剂0.5-1.0g，助镀膜厚度控制剂0.2-1.0g，其余为水；配制方法为：先向搅拌釜中加入500g水，开启搅拌器，依次加入其他组分，搅拌15分钟使各组分完全溶解，然后再加水，使溶液总量为1升，形成助镀剂。进一步地，所述钝化剂是一种吉米奇(Gemini)季铵盐阳离子表面活性剂，分子中具有两个疏水基和两个亲水基，亲水基依靠联接基团通过化学键而联接；利用双季铵盐与带负电的铁基体形成螯合型吸附，在中间连接基的化学键作用下，避免了采用单季铵盐时分子间相互静电排斥的问题，保证吸附分子之间的紧密排列；所述除氧剂为水合肼、肼及肼盐、羟胺及其盐、硼氢化钠、六次甲基四胺中的至少一种；所述络合剂为柠檬酸及其盐、洒石酸及其盐的至少一种，利用络合剂与Fe2+离子形成络合物，防止铁氧化物在钢铁基体表面的沉积；所述助镀膜厚度控制剂为全氟丁基三甲基季铵碘、FCI-2中至少一种。进一步地，所述的吉米奇(Gemini)季铵盐阳离子表面活性剂具有如下分子结构：Cl-[CmH2m+1(CH3)2N+(CH2)nN+(CH3)2CmH2m+1]Cl-，记做Gemini-m-n-m,其中，m=12-18；n=2-6。进一步地，所述的助镀膜厚度控制剂的全氟丁基三甲基季铵碘的分子结构为C4F9N(CH3)3I：FCI-2的分子结构为：F[CF(CF3)CF2O]2CF(CF3)CONH(CH2)3N(C2H5)2CH3I。进一步地，所述的助镀剂的PH值控制在2-4。进一步地，所述的助镀剂使用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热镀锌用助镀剂，其特征在于：以氯化锌、氯化钾、氟化镍、钝化剂、除氧剂、络合剂、助镀膜厚度控制剂和水为组分，配制成助镀剂；每1L（升）助镀剂中，含各组分重量配比如下：氯化锌50-100g，氯化钾10-40g，氟化镍5-30g，钝化剂0.05-0.50g，除氧剂0.5-2.0g，络合剂0.5-1.0g，助镀膜厚度控制剂0.2-1.0g，其余为水；配制方法为：先向搅拌釜中加入500g水，开启搅拌器，依次加入其他组分，搅拌15分钟使各组分完全溶解，然后再加水，使溶液总量为1升，形成助镀剂。/n
【技术特征摘要】
1.一种热镀锌用助镀剂，其特征在于：以氯化锌、氯化钾、氟化镍、钝化剂、除氧剂、络合剂、助镀膜厚度控制剂和水为组分，配制成助镀剂；每1L（升）助镀剂中，含各组分重量配比如下：氯化锌50-100g，氯化钾10-40g，氟化镍5-30g，钝化剂0.05-0.50g，除氧剂0.5-2.0g，络合剂0.5-1.0g，助镀膜厚度控制剂0.2-1.0g，其余为水；配制方法为：先向搅拌釜中加入500g水，开启搅拌器，依次加入其他组分，搅拌15分钟使各组分完全溶解，然后再加水，使溶液总量为1升，形成助镀剂。
2.如权利要求1所述的热镀锌用助镀剂，其特征在于：所述的氟化物为氟化镍；所述钝化剂是一种吉米奇(Gemini)季铵盐阳离子表面活性剂，分子中具有两个疏水基和两个亲水基，亲水基依靠联接基团通过化学键而联接，利用双季铵盐与带负电的铁基体形成螯合型吸附，在中间连接基的化学键作用下，避免了采用单季铵盐时分子间相互静电排斥的问题，保证吸附分子之间的紧密排列；所述除氧剂为水合肼、肼及肼盐、羟胺及其盐、硼氢化钠、六次甲基四胺中的至少一种；所述络合剂为柠檬酸及其盐、洒石酸及其盐的至少一种，利用络合剂与Fe2+离子形成络合物，防止铁氧化物在钢铁基体表面的沉积；所述助镀膜厚度控制剂为全氟丁基三甲基季铵碘、FCI-2中至少一种。
3.如权利要求2所述的热镀锌用助镀剂，其特征在于：所述的吉米奇(Gemini)季铵盐阳离子表面活性剂具有如下分子结构：Cl-[CmH2m+1(CH3)2N+(CH2)nN+(CH3)2CmH2m+1]Cl-，记做Gemini-m-n-m,其中，m=12-18；n=2-6。
4.如权利要求2所述的热镀锌用助镀剂，其特征在于：所述的助镀膜厚度控制剂的全氟丁基三甲基季铵碘的分子结构为C4F9N(CH3)3I；FCI-2的分子结构为：F[CF(CF3)CF2O]2CF(CF3)CONH(CH2)3N(C2H5)2CH3I。
5.如权利要求1所述的热镀锌用助镀剂，其特征在于：所述的助镀剂的PH值控制在2-4。
6.如权利要求1所述的热镀锌用助镀剂，其特征在于：所述的助镀剂使用温度控制在65-85℃。
7.一种使用上述热镀锌用助镀剂的使用方法，是将待镀锌件除油、除锈、水洗后浸入以氯化锌、氯化钾、氟化镍、钝化剂、除氧剂、络合剂、助镀膜厚度控制剂和水组成的助镀剂溶液中，浸泡3-6分钟，然后取出置于空气中，自然干燥5-15分钟后进行镀锌。
8.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：周林，李实秾，周业翔，
申请(专利权)人：湖南创林新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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