一种含氟-碳表面活性剂的热浸镀助镀剂制造技术

本发明专利技术提供一种含氟－碳表面活性剂的热浸镀助镀剂，属于钢铁材料的表面镀覆工艺技术领域。它是在氯化锌或氯化锌、氯化铵为主的助镀剂中加入复合的氟－碳表面活性剂，用以改善助镀剂的涂挂效果和与锌基金属液接触后的润湿性。其方法为将非离子性的Ｎ－丙基，Ｎ－羟乙基全氟辛基磺酰胺和阳离子性的全氟辛基磺酰季碘化物混合形成复合的氟－碳表面活性剂，再与氯化锌或氯化锌、氯化铵为主的水溶液合配为含氟－碳表面活性剂的热浸镀助镀剂。在含氟－碳表面活性剂的热浸镀助镀剂中复合的氟－碳表面活性剂的加入量为０．１～１０ｇ／Ｌ，其中全氟辛基磺酰季碘化物的质量分数占５～９０％，其余为Ｎ－丙基和Ｎ－羟乙基全氟辛基磺酰胺。它的使用温度和助镀的烘干温度与传统的氯化锌、氯化铵盐系助镀剂的助镀过程相同。其优点为：助镀剂配制操作简单，助镀后钢铁制件表面在锌液中润湿效果好，可以提高镀层的均匀性降低漏镀率，并可减少助镀剂中氯盐的用量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含氟一碳表面活性剂的热浸镀助镀剂，采用复合的氟一碳表面 活性齐lj与氯盐合配为热浸镀助镀剂，用于热浸镀锌及锌基合金，属于钢铁材料的表 面镀覆工艺

技术介绍
迄今为止，钢铁产品和制品表面的长期防护仍然采用锌、锌基多元合金和锌一 铝合金镀层，热浸镀产品中连续镀产品如钢板、钢丝主要用于汽车、家用电器、电 力和机械设备；批量镀产品主要是高压铁塔、电力金具、道路、建筑、通讯、海洋运输和石油设施等，热浸镀锌产品己成为国民经济与国家安全不可或缺的部分。1742年法国化学^Melouin首创热浸镀锌，1837年英国人Grawford申请了溶剂法的 专利，1931年美籍波兰人Sendzi^nir提出了保护气体还原法(氧化还原法)进行 带钢热浸镀锌，续后发展出微氧化一改良"森吉米尔法"和无氧化还原法一美钢联 法工艺流程。目前在线连续生产的带钢和钢丝以改良Sendzimir法和美钢联法为主 导，批量热浸镀(零件和结构件)采用烘千熔剂法。采用烘千熔剂法进行热浸镀的 生产方法是将钢制品除油、除锈后，在助镀齐赠中使欲镀的钢制品表面涂挂上一 层助镀剂，待干燥或烘干后再浸于熔融的Zn基或Zn-Al合金液中停留数十秒至数分 钟(根据被镀件热容量及镀层厚度要求而定)，然后取出即可得到表面涂覆有Zn或 Zn-Al的镀件。热浸镀中助镀剂起着清洁和活化钢基体表面的作用,在预处理工序中是非常 重要的工序，不仅直接影响镀层的外观质量，对镀层的耐蚀性也有影响。国内外现行 的助镀剂主要成分为氯化铵水溶液或氯化锌+氯化铵的复盐水溶液。采用氯化铵 水溶液其相对密度应控制在1.014 1.028 g/cm3范围，溶液内含铁量不超过90 g / L，温度在40。C以上。采用氯化锌+氯化铵复盐时，可采用ZnCl2: NH4C1二3 2的配 比(质量分数比)，这种配方熔点较低，润湿能力强，对工件表面残留灰分及微量锈 蚀具有较强的化学洗净作用。但因为生产企业对助镀后烘干控制不严格，容易发生 漏镀，烘干和浸镀时氯化铵分解产生大量烟雾，且生成较多锌渣。此外，当锌液中含有铝元素时，助镀剂优先与铝发生反应3NH4C1 + Al = A1C13 + 3NH3 + |H2 3ZnCl2+ 2A1 = 2A1C13+ 3Zn这两个反应消耗了助镀剂，使合金液对钢基表面的润湿性下降，易造成局部漏镀、 镀层表面不均匀和熔剂巻入镀层等缺陷。也有旭用以ZnCl2和NH4Cl为主要成分通 过添加乌洛托品、FHX—1(改性若丁)和NP凍氧乙烯酸类)以提高助镀剂性能，具 有缓蚀效率高，热稳定性好，无毒等特点。美国专利USP3860438中提出的以氟硅酸 盐为主的助镀剂，适用于铝含量25% 70%的铝锌合金镀层。但氟化物容易侵蚀 镀槽，且污染环境。基于助镀齐啲作用原理，选择助镀剂应考虑成分稳定，會g够防止钢铁表面被氧 化，与钢基体不发生反应或反应很弱，在热浸镀时能，分解，粘度、表面张力和 熔点较低等因素。通常认为助镀齐啲作用是能去除(溶解)钢基上残留的氧化铁薄 膜，提高表面活性；降低合金熔液表面张力，提高合金液对钢基体的浸润性；防止 经脱脂、除锈后的钢基表面被再次氧化。目前热浸镀锌及锌一铝合金用助镀剂的研 制仍然以氯化锌、氯化铵为主，添加氟化物和其他氯化物，通常采用氟化钾、氟化 钠、氟化铵、二氟化铵、氟铝酸钾等。如国际铅锌研究组织研制成的专利号为 USP4728758的热镀锌合金专用电解助镀剂，其成分为氯化锌1007 1200g/L， 氯化钠、氯化钾和氯化氨5 100g/L，氟化钠、氢氟酸和氟化钾1 10g/L， 有时可加入氯化镍和氯化钴l 50g/L;中国专利CN03121416.9提供的一种熔 剂法热浸镀低铝锌合金用水熔剂及其使用方法，氯化物添加剂采用了氯化亚锡、氯化锂、氯化钾、氯化钠、氯化f丐、氯化铝和氯化铈等，目的是改善钢基体表面与锌液和锌-铝液的润湿性，避免漏镀和缺陷。如氯化锌70% 80%，氯化铵8 10%， 氯化铈4 10%;中国专利(200710139349.3)提出一种热镀锌助镀剂用添加剂， 用于解决助镀效果问题，使助镀剂与镀件之间具有良好的界面润湿性和相容性，防 止镀件漏镀和助镀后的镀件在空气中被二次氧化，减少锌渣产生，防止锌液飞溅， 提高制件表面质量。其技术方案是采用一种去离子7jC溶液，内溶长链烷基的阳离子 表面活性剂和有机溶剂，所述长链烷基阳离子表面活性剂的含量为100 800g/l， 所述有机溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮或N， N-二甲基甲酰胺中的一种，加入量为30 160g/1。可直接加入到助镀剂中搅拌均匀即可。氟碳表面活性剂是特种表面活性剂中最重要的品种，指碳氢表面活性剂的碳氢 链中的氢原子全部或部分被氟原子取代，即氟碳链代替了碳氢链，因此表面活性剂 中的非极性基不仅有疏水性质而且独具疏油的性能。普通表面活性剂的非极性基团 为碳氢链，但氟碳表面活性剂的非极性基团为氟碳链，即以氟原子部分或全部取代 碳氢链上的氢原子。所以氟碳表面活性剂就是以氟^l连取代碳氢链作为分子中非极 性基团的表面活性剂。相对于其他表面活性剂，氟碳表面活性齐嘬为显著的特点是: 高效、稳定，即高表面活性，高热力学和化学稳定性。氟碳表面活性剂的独特性质直接与氟 相关，氟元素是电负性最强的元素， 它具有高氧化势、高电离能，这种特性一方面造成氟J键键能高，是已知键能最 高的共价键，因而氟碳链结构远比碳氢结构稳定；另一方面氟原子非常难以被极化， 使氟 极性比碳氢链小。综上所述，氟碳表面活性剂具有其它非氟表面活性齐杯 可能具备的特性。以氯化锌和氯化铵为主的助镀剂在热浸镀行业已经使用了 200余年，近年出现 以添加其它无机盐(主要是氯盐)和碳氢链的表面活性剂改善助镀剂性能的应用研 究和专利专利技术，在工业应用中取得一定的效果。申请人经试验发现在热浸镀助镀剂中加入氟碳链的i面活性齐u能有效地改善助镀剂的涂挂效果和锌基合金与钢铁基体的润湿、粘附效果，可以减少游离渣的生成和提高镀层的均匀性。在热浸镀锌基 和锌-铝合金的助镀剂中添加氟碳链的表面活性齐似改善助镀效果的技术还未见诸 报道。改善了助镀齐树钢铁制件的润湿和粘附覆盖能力；同时具有较高的热稳定性和 化学稳定性，在500。C以下环境中能稳定存在不发生分解，在较宽的温度范围可与 不同浓度的盐溶液融合，且在烘干和后续的热浸镀过程亦不会因分解、挥发而丧失 作用。有利于改善助镀剂对钢铁制件的涂附和助镀后钢铁制件表面在锌液中润湿效 果
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的不足，在现有的以氯化锌或者氯化锌+氯化 铵为主的助镀剂中加入一定量的氟一碳表面活性剂的含氟一碳表面活性剂的热浸 镀助镀剂，以改善助镀剂与被镀钢铁件表面的润湿性，并提高热稳定性，达到改善 助镀效果的目的。本专利技术目的的技术方案是含氟一碳表面活性剂的热浸镀助镀剂是在以氯化锌 或者氯化锌+氯化铵为主的助镀剂中加入复合的氟一碳表面活性剂配制而成，复合的氟一碳表面活性剂主要由非离子性的N—丙基，N—羟乙基全氟辛基磺翻安和阳 离子性的全氟辛基5黄酰季碘化物复配而成；在含氟一碳表面活性剂的热浸镀助镀剂 中复合的氟一碳表面活性齐啲加入量为0.1 10g/L，其中全氟辛基磺酰季碘化物的 质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氟－碳表面活性剂的热浸镀助镀剂，其特征在于：助镀剂是在以氯化锌或者氯化锌＋氯化铵为主的助镀剂中加入复合的氟－碳表面活性剂配制而成，复合的氟－碳表面活性剂主要由非离子性的Ｎ－丙基，Ｎ－羟乙基全氟辛基磺酰胺和阳离子性的全氟辛基磺酰季碘化物复配而成；在含氟－碳表面活性剂的热浸镀助镀剂中复合的氟－碳表面活性剂的加入量为０．１～１０ｇ／Ｌ，其中全氟辛基磺酰季碘化物的质量分数占５～９０％，其余为Ｎ－丙基和Ｎ－羟乙基全氟辛基磺酰胺。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何明奕，王胜民，赵晓军，刘丽，彭增华，余波涛，刘福燕，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]