[发明专利]一种热浸镀多用型无铵助镀剂及其使用方法

说明书

技术领域

本发明提供一种热浸镀多用型无铵助镀剂及其使用方法，属于钢铁材料的表面镀覆工艺技术领域。

背景技术

钢铁制件热浸镀锌前除需碱洗除油、酸洗除锈外，还有一道熔剂助镀处理。目前世界各国均采用该方法进行批量热镀锌。助镀作为热浸镀锌前处理中的一道重要工序，不仅直接影响镀层质量，还对镀层的耐腐蚀性能及锌耗成本等有较大影响。通常认为助镀剂的主要作用为：清除酸洗后工件表面残留的铁盐，并将生成的FeO溶解，从而提高表面活性；能够在钢基表面形成均匀连续的盐膜，使基体经脱脂、除锈处理后不被继续氧化；降低熔融合金表面张力，提高合金熔体对钢基的浸润性。

助镀剂自身各成分间不发生相互反应；对基体的腐蚀作用小、与基体不发生反应或反应很弱；清除熔池表面的氧化物，有效保护基体；分解产物不进入锌浴中；助镀剂无毒性，不污染环境。助镀剂的选择主要以氯化物和氟化物为主。氯化物的添加可选择KCl、NaCl、CaCl₂、AlCl₃、SnCl₂与BaCl₂等，但不论是氯化物或氟化物的添加量都需考虑其在水中的溶解度。其中氟化物主要为碱金属氟化物（如KF，NaF等）。常用的助镀液为氯化锌与氯化铵的混合溶液，但浸镀时烟尘多，污染环境。当锌浴中铝含量较高（铝含量不低于35%）时，由于熔融铝的表面张力较大，传统的锌铵助镀剂中的氯化铵受热挥发产生的气泡短时间难以脱离工件表面致使镀层表面质量下降，产生气泡、锌瘤、漏镀等缺陷。                                                

除了上述几种较典型的氯化物和氟化物外，还可以向助镀剂中加入一些有机物，如乙醇可以促进助镀剂迅速挥发，改善镀层质量。也有人提出一种植酸盐助镀剂，但由于成本及环保等综合因素，并未得以应用。本工作在前人研究成果的基础上通过一系列正交试验，综合各常用助镀剂成分的作用，优势互补，进行了深入探讨并获得了一种成本低廉、浸镀时烟尘量少的新型无铵助镀工艺。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的助镀工艺的不足，提供一种新型的无铵助镀剂及使用方法。使用该助镀方法在工件表面形成均匀致密的盐膜；增强盐膜的稳定性；防止工件二次氧化；提高镀层的表面质量；减少烟尘量，改善镀锌生产环境。

本发明采用无机助镀剂作为助镀溶液的主要成分，利用各氟化物和氯化物的作用机理，研制出以氯化锌为主的助镀剂配方为：ZnCl₂ 240～300g/L，NaCl 10～24g/L，CaCl₂ 5～12g/L，SnCl₂ 20～60g/L，K₂ZrF₆16～60g/L，其余为水。

该无铵助镀剂中各成分的作用机理如下：

（1）    氯化锌

ZnCl₂溶于水生成配合酸-羟基二氯合酸锌而具有显著酸性，能溶解金属氧化物，它还具有熔点低、沸点高、易溶于水等特点，因此可作为助镀剂的主要成分。通过试验验证ZnCl₂的浓度在240～300g/L为宜。

（2）    氯化钠

NaCl的加入可以使盐膜容易干透，同时减少烟尘的产生，从而减小对环境的危害。但加入的量过多，会产生点状结瘤、漏镀等缺陷。因此NaCl 的浓度控制在10～24g/L较适宜。

（3）    氯化钙

CaCl₂可以降低熔池与基体结合面的张力，增强熔池对钢基的浸润能力，增强基体与熔池反应的活性。CaCl₂的加入量为5～12g/L。

（4） 氯化亚锡

加入适当的SnCl₂的目的是使其与钢基表面的铁发生置换反应，在钢基表面析出一层连续的Sn膜，避免因Al的加入延迟Fe-Zn反应而造成漏镀问题。但SnCl₂在水中的溶解度很低，因此添加量不宜过多。SnCl₂ 的合适添加量为20～60g/L。

（5）    氟锆酸钾