熱鍍鋅鋼絲助鍍劑的研究

1、文章編號 :1007-967X(2002 03-0033-03熱鍍鋅鋼絲助鍍劑的研究魏世丞 , 朱曉飛 , 魏緒鈞(東北大學(xué) 材料冶金學(xué)院 , 遼寧 沈陽 110004摘 要 :探討了十二種熱鍍鋅助鍍劑 , 通過實 驗研究 , 列 舉各種 助鍍劑 的鍍后效 果并進 行比較 , 從 而確定助鍍劑最佳配方 (ZnCl 2、 SnCl 2、 CeCl 3 以及助鍍 溫度、 時間 , 以獲得 光亮、 平滑、 耐蝕 鍍層。關(guān)鍵詞 :熱浸鍍 ; 助鍍劑 ; 鍍層中圖分類號 :T D97 文獻標(biāo)識碼 :A1 前 言熱鍍工藝具有制造成本低、 鍍層較厚、 耐蝕效果 好等一系列優(yōu)點。這項研究始于 13世紀后葉 1

2、, 現(xiàn) 已廣泛應(yīng)用于石油、 化工、 電力、 冶金、 機械、 能源和 交通運輸?shù)阮I(lǐng)域的防腐 , 前景十分廣闊。熱浸鍍考 核主要指標(biāo)包括表面質(zhì)量、 上鋅量、 耐蝕性及相關(guān)機 械性能。這些性能均與熱鍍工藝中去油除脂、 酸洗、 助鍍、 浸鍍工序有關(guān)。本文就助鍍工序的助鍍劑及 助鍍工藝進行了研究。目前對于鋼絲、 鋼管等熱鍍 制品 , 助鍍主要采用溶劑法。常用的助鍍劑是氯化 鋅和氯化銨的混合物 2, 但該類助鍍劑易產(chǎn)生過腐 蝕及使鍍件產(chǎn)生表面缺陷 , 而且在 80 左右熱穩(wěn)定 性差 3。本文在 前人研究的基 礎(chǔ)上對助鍍劑 配方 選取、 助鍍時間和溫度以及烘干時間和溫度進行研 究 , 試圖找出一種或幾種效果

3、更好的助鍍劑 , 確定更 佳的助鍍工藝技術(shù)條件。2 助鍍工藝條件的選取2. 1 助鍍劑的選擇助鍍劑應(yīng)具有良好的清洗、 潤濕、 活化 , 防止鍍 件表面再氧化的能力 , 同時還應(yīng)起到降低鋅液表面 張力、 減少鋅渣生成的作用。此外 , 助鍍劑在浸鍍時 產(chǎn)生的氣體應(yīng)具有去除鋅液表面氧化物 , 保護金屬 基體的作用。助鍍劑可分為熔鹽助鍍劑和水溶液助鍍劑。熔 鹽助鍍劑由于存在生產(chǎn)成本高、 工藝控制繁瑣等不 足而受到限制 4。水溶 液助鍍劑由于 具有配制簡 單、 使用方便、 可在室溫下使用 5等優(yōu)點 , 而得到大 力發(fā)展。本文選擇水溶液助鍍劑進行研究。水溶液 助鍍劑的成份主要包括氯化物和氟化物 , 采用的

4、氯 化物有氯化鋅、 氯化銨、 氯化鉀、 氯化鈉和氯化稀土 等。其中氯化鋅可與水化合成 ZnCl 2H 2O, 在浸鍍 時可溶解鐵的氧化物 , 同時氯化鋅沸點高、 熔點低 , 可作為助鍍劑 主要成份 6; 氯 化銨易分解 , 產(chǎn)生氯 化氫可去除氧化鐵 , 但過多會有大量氣體附于鋼絲 表面 , 很難在短時間內(nèi)完全脫離鋼絲 , 易產(chǎn)生漏鍍現(xiàn) 象 7; 氯化稀 土可使助鍍劑涂 覆均勻 , 促進助鍍劑 快速揮發(fā) 8。而氟化物采用的有氟化鈉或氟化鉀 , 其中氟化鈉可保護鋼絲表面不被氧化 , 并能改善鐵 與鍍液潤濕性 , 可少量加 入 9; 氟化鉀 在水中溶解 度大 , 可以在鋼絲表面上形成致密膜 , 防止

5、鋼絲二次 氧化 10。此外 , 還可以將一些有機物加入到助鍍劑 中 , 改善助鍍效果 , 其中乙醇可使助鍍劑快速揮發(fā) , 從而改善鍍層的表面質(zhì)量 11。因此 , 選取上述物質(zhì) 配制的助鍍劑 , 可起到良好的助鍍效果。第 18卷第 3期 2002年 6月 有 色 礦 冶NO N -FERRO US MINING AND METALLURG YVol. 18. ! 3 June 2002收稿日期 :2001-10-04:(1974 , 男 , ,2. 2 助鍍溫度與時間的選擇助鍍溫度的高低直接關(guān)系到助鍍劑與鋼基是否 能充分反應(yīng) , 是否處于最佳狀態(tài)。助鍍時間長短也 將影響到助鍍劑是否與基體金屬反應(yīng)

6、。在大量預(yù)實 驗的基礎(chǔ)上 , 我們把助鍍溫度確定為 6090 , 在 此范圍內(nèi) , 助鍍劑熱穩(wěn) 定性好 , 與鋼基體可充 分反 應(yīng) , 可達到最佳助鍍效果。為確定最佳助鍍時間 , 我 們選取助鍍時間為 1020s 做實驗。2. 3 烘干溫度與時間的選擇烘干的作用是使水分蒸干 , 以防止浸鍍時水與 鋅液之間發(fā)生反應(yīng)。但若烘干溫度過高或烘干時間 過長 , 將使助鍍劑部分 揮發(fā) , 從 而使助鍍的效 果降 低 12。通過預(yù)實驗 , 我們選取烘干溫度為 80120 , 烘干時間為 1020s, 在此 條件下助鍍效 果較 佳。綜合以上三部分的選擇 , 我們選定了 12種助鍍 劑 (見表 1 , 分別在不

7、同的工藝條件下做實驗 , 以確 定最佳工藝參數(shù)。表 1 助鍍劑 (! 112 配方一覽表序號 助鍍劑成份 (g/L1ZnCl 2:250NH 4Cl:160SnCl 2:502ZnCl 2:300NaCl:27NaF:53ZnCl 2:300NaF:204ZnCl 2:300NH 4Cl:30乙醇 :30CeCl 3:3 5K 2ZrF 6:100KCl:100NaF:16ZnCl 2:80KCl:12NH 4Cl:5丁炔二醇 :4 7ZnCl 2:400S nCl 2:608KF:41NaCl:279Na 2B 4O 7:100NH 4Cl:2010NaF:27KCl:4111ZnCl 2:

8、250NH 4Cl:160SnCl 2:50CeCl 3:3 12ZnCl 2:400S nCl 2:60CeCl 3:63 實驗過程及實驗結(jié)果3. 1 鋼絲熱鍍工藝鋼絲 除油脫脂 水洗 酸洗 水沖洗 涂助 鍍劑 烘干 熱浸鍍 冷卻。其中退火溫度為 800 1000 , 退火時間 2030s; 酸洗時間為 1030 s; 熱鍍鋅溫度為 460 , 浸鍍時間為 20s 。3. 2 鋼絲熱鍍效果分析經(jīng)過實驗得出助鍍溫度為 80 , 烘干溫度 100 , 烘干時間 15s, 助鍍時間分別為 10s 、 15s 、 20s. 鍍層與表面質(zhì)量及附著性的關(guān)系列于表 2。表 2 助鍍劑 (! 1-12 與鍍

9、層表面質(zhì)量及附著性的關(guān)系時間 20s 30s 60s1表面光亮 , 有凹凸感 , 附著性好 表面平滑、 光亮 , 附著性好 表面平滑、 光亮 , 附著性好 2表面光亮 , 稍有不平 , 附著性好 表面較平滑、 光亮 , 附著性好 表面光亮 , 稍有不平 , 附著性好 3表面平滑、 有少量鋅花 , 附著性好 表面平滑、 較光亮 , 附著性好 表面平滑、 光亮 , 附著性好 4表面光亮 , 有凹凸感 , 附著性好 表面光亮 , 較平滑 , 附著性好 表面有小突起 , 附著性好 5附著性差 附著性差 附著性差6表面不平滑、 較光亮 , 附著性好 表面較平滑、 光亮 , 附著性好 表面光亮 , 有若干

10、針孔 , 附著性較好 7表面較光亮 , 有鋅花 , 附著性好 表面不平滑、 光亮 , 附著性好 表面光亮 , 稍有突起 , 附著性好 8附著性差 附著性差 附著性差9附著性差 附著性差 附著性差10附著性差 附著性差 附著性差11表面不平滑、 光亮 , 附著性好 表面不平滑、 光亮 , 附著性好 表面平滑、 光亮 , 附著性好 12表面有突起、 較光亮 , 附著性好 表面不平滑、 較光亮 , 附著性好 表面平滑、 光亮 , 附著性好 34有 色 礦 冶 第 18卷由表 2可以看出 , 助鍍時間 60s 的鍍層要好于 其它兩種 , 同時可以看出 5、 8、 9、 10號助鍍劑并不適 合熱鍍鋅。其

11、它幾種助鍍劑就表面質(zhì)量和附著性好 壞依次為 12、 3、 11、 1、 2、 7、 4、 6。再通過與氯化鋅銨 混合物助鍍劑作對比 , 發(fā)現(xiàn)經(jīng)過助鍍劑 ! 1、 2、 3、 11、 12處理后的鋼絲 , 表面質(zhì)量及鍍層附著性明顯好于 氯化鋅銨混合物的助鍍效果 , 鍍層更光亮、 更平滑、 附著性更強 , 無漏鍍現(xiàn)象產(chǎn)生 , 同時熱鍍過程中除保 留原有的無毒、 熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點外 , 而且不生成有 害氣體和粉塵 , 只有水蒸氣 , 可消除熔劑煙塵對大氣 的污染。4 結(jié) 論(1 最佳助鍍配方是 12號助鍍劑 :ZnCl 2:400g /L 、 SnCl 2:60g/L 、 CeCl 3:360g/L

12、(2 最佳助鍍條件是 :助鍍溫度 80 , 助鍍時間 20s, 烘干溫度為 120 , 烘干時間為 15s 。參考文獻 :1 顧國成 . 熱浸鍍 M . 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , 1991.2 唐 偉 . 鋼絲熱鍍鋅鋁 合金鍍層 及其耐蝕 性能研 究 D. 東 北大學(xué)碩士論文 , 2001, 3.3 梅建 庭 . 熱 浸鍍 鋅助 鍍 劑的 研 究 J. 電鍍 與 精飾 , 1997, 16(4 :21.4 閻 洪 . 金屬 表面 處理 新技術(shù) M . 北京 :冶金 工業(yè) 出版 社 ,1996, 118.5 王仲槐 . Zn-5%Al-RE 合金鍍 層鋼絲生 產(chǎn)工藝技 術(shù) J . 金屬制品 ,

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