[发明专利]钢铁批量热镀锌环保型多效助镀液及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢铁批量热镀锌环保型多效助镀液及其使用方法。

背景技术

我国的钢铁产量连续多年居世界首位，金属防腐问题也越来越受到重视，钢铁制件采用热镀锌技术进行耐腐蚀防护的要求日益增多。据统计，世界上每年因腐蚀而损失的钢铁材料占总产量的五分之一。腐蚀对现代工业造成严重破坏，不仅造成严重的直接损失，而且造成停工停产的间接损失也难于估计，甚至还会危及人的生命和财产安全。

热浸镀锌作为钢铁防止大气腐蚀的有效方法，已被普遍应用。与其他金属防腐蚀方法相比，热浸镀锌镀层的物理屏障保护与电化学保护结合的特性、致密性、耐久性、免维护性、经济性，以及热浸镀锌工艺对钢件形状与尺寸的适应性、产能的高效性，都具有无法替代的优势。目前，需要采用批量热镀锌防腐技术处理的钢铁结构件、零部件、紧固件等几乎覆盖了所有工业领域。例如，电力（输电线路角钢塔、钢管塔、变电所构件、电缆桥架、电力金具等）、通信（通信角钢塔、桅杆塔等）交通（高速公路护栏、高速铁路接触网支架、公路标志杆、信号灯杆、钢结构桥梁等）、建筑（钢结构厂房、钢结构楼房、钢结构航站楼、钢结构高铁站、防盗网、栅栏、脚手架等）、市政（路灯杆、污水处理设施等）、船舶工程、海洋工程、机械制造、石油及化工（管道、容器等）。

助镀就是钢铁制件浸渍助镀液的过程，是传统“干法热镀锌”工艺不可缺少的工序环节之一。浸渍助镀液的目的，是为了使钢铁制件表面在热浸镀锌时能在最短时间内与锌液正常反应，顺利生成一层Zn-Fe合金相层。助镀可以清除钢铁制件表面残留的铁盐及氧化铁等杂质，以弥补前面几道工序的不足，还可以活化钢铁表面，提高镀锌质量。浸渍助镀液工艺是热浸镀锌技术工艺独有的，其他钢铁防腐蚀工艺中没有这样的工艺要求。浸渍助镀液质量的好坏，不仅直接影响镀层质量，还对锌耗成本有很大影响。所以，助镀工艺是批量热镀锌质量控制的关键点之一。

所谓助镀，就是将酸洗后的钢铁制件浸渍到含有一定成分的氯化锌与氯化铵配制的溶液中，制件从助镀溶液中提出后，会在表面形成一层薄的氯化锌铵盐膜。制件经助镀后，才能进入到下一个热浸锌工序。

当前，绝大多数批量热镀锌企业的助镀工艺，均采用氯化锌与氯化铵复盐配制技术，虽然助镀效果明显，但钢铁制件表面的盐膜在热浸镀时会产生大量烟雾。烟雾的产生一部分是氯化锌，主要是氯化铵。制件在热浸锌时，表面的盐膜因遇到高温而分解，膜层中的NH₄Cl会在高温的作用下释放出NH₃和HCl。因此，热浸镀锌时所产生的烟雾，会对工作环境和大气造成污染。

在目前这种氯化锌铵助镀溶液中，普遍含有较高的Fe²⁺。这是因钢铁制件经过酸洗后带入到助镀溶液和制件在助镀溶液中反应生成的。当助镀溶液中的Fe²⁺被制件表面所形成的盐膜带入到锌液中，则会产生Zn-Fe的金属键结，这种键结即锌渣。通常1kg铁会消耗25kg锌而形成锌渣。所以，助镀溶液中Fe²⁺的升高，会造成锌耗增加，从而导致成本上升。当制件表面盐膜中的铁与锌反应生成锌渣时，大部分的锌渣会沉入锌锅底部，有些Zn-Fe的微细结晶颗粒会悬浮在锌液中，即通常所讲的“悬浮渣”。随着沉入锌锅底部锌渣的积累，锌渣会产生板结，随着锌渣板结厚度的增加，锌锅炉体的加热体系中加热的均衡性将被打破，这种危害会造成锌锅漏锌的灾难。而悬浮渣则会粘附在镀锌层表面，造成锌层表面颗粒状结晶增多，麻点现象严重，影响镀锌表面质量。由此可见，助镀溶液中铁离子的危害性非常大。

在这氯化锌铵助镀工艺中，钢铁制件经助镀工艺处理后，还要经过烘干，然后再进入锌浴。这是因制件表面的助镀溶液干燥较慢，表面带有水分的制件在进入到450℃左右的锌液里时会产生爆锌，飞溅出来的锌会对人员造成严重烫伤，同时也增加了锌的损耗。

从国内公开的有关热镀锌助镀液（剂）的专利来看，多是已知的通用技术及一些无烟助镀技术，几乎没有看到如何解决助镀溶液中Fe²⁺的问题，这恰恰正是困扰热镀锌企业已久的问题。因为助镀液中的铁离子是锌液产生锌灰、锌渣的主要原因，是造成材料浪费、危害最重要设备寿命的根源。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种既能满足钢铁批量热镀锌助镀工艺的要求，又能解决当前传统助镀液存在不足的钢铁批量热镀锌环保型多效助镀液。本发明不但要解决目前助镀液普遍存在的烟雾量大、暴锌等问题，更主要的是要解决铁离子上升快的问题，以减少锌灰、锌渣的产生，降低企业生产成本,延长锌锅使用寿命。