助镀剂助镀原理及检测方法

合集下载

助镀液作用

助镀液作用

1.助镀液作用工件浸渍助镀液的目的是保证工件在浸锌时,其表面的铁基体在短时间内与锌液起正常的反应,顺利生成一层Zn-Fe合金相层。

工件在经过脱脂、酸洗、清洗等生产工序处理后,在其表面上仍然会附有残余的铁盐、残酸等(焊接结构件的“存液”现象也不可避免);在工件浸入锌液前,工件洁净的铁基体表面,在这些残余污物的作用下,还可能与空气进行反应生成薄的氧化膜(锈),就必须再一次进行除锈。

为了防止这一现象的发生,酸洗到浸锌工序之间采用助镀液处理,也就是浸(浸渍或者涂覆)助镀液,其作用是:(1)进一步清除工件表面上残留的铁盐及未除掉的氧化铁等杂质。

助镀液对工件的钢铁表面起到清洁的作用,去除酸洗工件经清洗后残留在工件表面的铁盐或氧化物,使工件在浸锌时具有最大的表面活性。

这个作用主要是有氯化铵来完成的。

助镀液在工件表面形成的复盐盐膜中含有结晶水,这种结晶水会产生两种羟基酸,及氢氧化盐类,它们可以分解、破坏工件浸锌时在锌液表面所形成的氧化锌层,有利于生成Zn-Fe合金相层。

这也是一些不设置烘干、而是利用加热助镀液提高其自干特性进行热镀锌工艺的重要原因。

过量的铁盐带入助镀液的影响和盐酸相似,将增加锌灰的产生,另外一个影响需要根据铁的氧化状态而定。

生产中往往在采用双氧水除铁后,紧接着加入苛性钠或氨水来调整PH,并将pH控制在5左右,这种作法是为了保持助镀液工艺性的稳定。

如果提高pH,将使二价铁氧化成三价铁。

原氯化亚铁转换成氢氧化铁,但氢氧化铁在干燥阶段又无法完全被烘干。

生产中,烘干工序一般将工件的干燥温度控制在80℃~100℃,即使是温度达到150℃,包含在氢氧化铁中的水,也无法完全被去除,所以这些残留的水,仍将被带入锌锅与锌液反应产生锌灰,这也是热镀锌生产中,无法避免产生锌灰的原因。

如果提高工件的烘干温度,残留的水和助镀液复盐盐膜中的结晶水,都会被去除,但这样又会导致助镀液失效,因为助镀液复盐盐膜中的结晶水可以形成羟基酸,分解、破坏工件浸锌时在锌液表面所形成的氧化锌层,利于生成Zn-Fe合金相层。

助镀剂助镀原理及检测方法.

助镀剂助镀原理及检测方法.

第四章:助镀液(热镀锌工艺)简介现今助镀液是镀锌过程必要的一部份,但也有例外。

最早钢件以酸洗去除杂质和铁锈,之后直接浸入溶锌槽。

虽然此过程简单,但因耗锌量高、成本昂贵。

助镀液的导入,能使热浸镀锌业者降低钢件之锌层的厚度,改善成品品质,增加产能及降低成本。

4.2助镀剂(叁基盐和特殊的Tego60助镀剂)以热浸镀锌而言,钢件在经过脱脂、酸洗和水洗之后,助镀剂溶液本身是以氯化锌铵组成而发展出来的。

助镀液以不同比率的氯化锌与氯化铵混合而成:60% w/w ZnCl2:40% w/w NH4Cl -- 特殊的Tego1份ZnCl2:3份NH4Cl -- 叁基盐另外,添加润湿剂以改善助镀液的功能。

钢件氧化锌熔融锌液功用助镀剂有几点功用:1. 防止烘乾时钢件表面氧化。

2. 分解溶融锌液附着在金属表面的氧化锌层。

氧化锌产生是因为空气中的氧和溶融锌液之反应(450~460℃),当钢件浸入溶融锌时,气化锌层附着其上。

假如:金属表面形成氧化锌,则内层的锌铁反应将受很大的影响,将造成镀件的浸镀时间较原来长,时间加长,最终将增加钢件上锌层厚度。

氯化锌是易受潮所以优先吸收钢件表面水分,因此可防止浸过助镀液的钢件,在烘乾时生锈。

NH4Cl →HCl + NH3ZnCl2.2H2O + HCl →(HCl(OH)2)H2 + ZnCl2Hydroxy Acids ____(ZnCl2(OH)2H2+ HCl氯化铵在锌槽中会分解产生盐酸和氨水,盐酸会和氯化锌吸收的结晶水,结合产生两种Hydroxy酸(HCl(OH)2)H2和(ZnCl2(OH)2)H2 + HCl )。

此两种Hydroxy酸可以分解钢件表面所生之氧化锌层。

操作参数浓度助镀剂浓度决定在处理钢件的种类钢件种类o Be 波美’S.G 比重oTW比重线材7 ~ 13 1.05 ~ 1.10 10 ~ 20薄板13 ~ 19 1.10 ~ 1.15 20 ~ 30管材/一般热镀件19 ~ 24 1.15 ~ 1.26 30 ~ 52超大型钢/锻造件30 ~ 40 1.26 ~ 1.38 52 ~ 76以Be波美浓度28被认为可适用于各种钢件并得到最佳效果’温度助镀液的最适温度是60℃-65℃,温度较低,助熔剂附着会较不均匀且较没效果;温度较高,则助熔剂附着太厚,增加消耗。

无烟助镀剂热浸镀锌的镀件质量和镀层性能研究

无烟助镀剂热浸镀锌的镀件质量和镀层性能研究

无烟助镀剂热浸镀锌的镀件质量和镀层性能研究徐娟;满瑞林;秘雪;李波;扶强【摘要】研发了一种热浸镀锌无烟助镀剂,其配方为250 g/L ZnC12+20 g/L SnC12+12 g/L CeC13+10 g/LNaCl+20 g/L KF +1g/L表面活性剂;助镀工艺中助镀温度为60℃,助镀时间为30 s,浸镀温度为(450±10)℃,浸镀时间为30 s.将制备的助镀剂与传统助镀剂进行了比较,用金相显微镜和扫描电镜对助镀剂盐膜形貌进行了观察,对镀件的外观质量和镀层的厚度和结构进行了分析与研究,同时通过极化曲线和全浸试验对镀层的耐腐蚀性进行了检测.结果表明:在无烟助镀剂条件下,助镀剂的盐膜较传统助镀剂盐膜分布更均匀致密,两种助镀剂条件下镀件表面均无漏镀且平整光滑,无烟助镀剂条件下镀件镀层的厚度有所减小,镀层的合金层组织更为致密,ζ相层受到一定程度上的抑制,镀件镀层的耐腐蚀性相较于传统助镀剂条件下的提高了25%-50%.【期刊名称】《湖南工业大学学报》【年(卷),期】2016(030)004【总页数】7页(P53-59)【关键词】热浸镀锌;助镀剂;无烟;环保【作者】徐娟;满瑞林;秘雪;李波;扶强【作者单位】中南大学化学化工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化工学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TQ050钢铁材料是世界上产量最高的金属材料[1-2],但钢材尤其是户外使用的钢材面临的最大问题是腐蚀[3],据统计,全世界每年腐蚀的钢铁材料约占世界钢铁年产量的1/4~1/3[4-5]。

热镀锌技术也称热浸镀锌,是将钢铁构件浸入熔融的锌液中获得金属覆盖层,由于锌层具有机械保护及电化学保护的双重效果[6],已成为钢铁防腐的主要方法之一[7-8]。

热镀锌的助镀理论及相关工序生产注意事项 唐山鑫德 2011

热镀锌的助镀理论及相关工序生产注意事项 唐山鑫德 2011

溶剂助镀剂是热浸镀前处理中一道重要处理工序,它不仅可以弥补前面几道工序可能存在的不足,还可以进一步活化钢铁表面,提高镀锌质量。

这是其他钢铁防腐工艺中所没有的。

它不仅直接影响镀层质量,还对锌耗,成本有很大影响。

如不采用溶剂助镀,会容易产生漏镀,而且会产生较多的锌渣,造成锌耗增加,影响镀锌质量。

现在最常用的采用氯化锌和氯化铵混合溶液作为溶剂来助镀。

所谓助镀就是将酸洗后的制件再浸入一定成分的氯化锌铵助镀液中,提出后在制件表面形成一层薄的氯化锌铵盐膜的过程。

一.助镀的作用机理:1助镀的作用㈠对钢铁表面起到清洁的作用,去除酸洗清洗后残留在制件表面的铁盐或氧化物,使钢铁件在进入锌浴时具有更大的表面活性。

㈡在制件表面沉积上一层盐膜,可防止制件从助镀池到进入锌锅这一段时间内在空气中锈蚀。

㈢净化制件使浸入液体锌时能与液体锌快速浸润并反应。

2.制件表面覆盖的氯化锌铵盐膜的活化作用㈠低于200oC时,在制件表面会形成一种复合盐酸,这种强酸保证了在干燥过程中制件表面无法形成氧化膜而保持活化状态。

㈡在200oC以上时,制件表面的助镀液盐膜中的NH4CL会在较高温度下分解成NH3和HCL,此时HCL对钢基体的侵蚀占了主导,使钢基体表面不能形成氧化物,保持钢基体的活化状态。

故在热浸镀锌时正确使用含有NH4CL的助镀剂是很重要的。

二.助镀剂的成分范围及工艺参数对于助镀液,除了对其质量浓度需要控制外,氯化铵和氯化锌的比例,溶液中的二价铁盐含量,PH值,温度以及杂质含量等因素均会对助镀效果产生较大效果。

因此助镀液的成分和工艺参数是衡量其质量和效果的重要因素。

三.助镀剂成份及工艺参数的影响1.助镀剂质量浓度。

助镀液质量浓度的高低对助镀效果影响很大。

当助镀液质量浓度过低(低于80g/L)时,镀件浸锌时容易产生“漏镀”;当助镀液质量浓度偏低(80-150g/L)时,由于制件表面附着的盐膜量少,不能有效活化制件表面,难以获得平滑均匀的镀层;当助镀液质量浓度偏高(300-500g/L)时,由于制件表面盐膜过厚,不易干透,在浸锌时将引起锌的飞溅,产生更多的锌灰,更浓的烟尘,以及更厚的镀层;当助镀液质量浓度过高(超过500g/L)时,制件表面形成的盐膜层将分成内外两层,外层薄而干,内层潮湿且呈糊状。

助镀液铁离子检验

助镀液铁离子检验

助镀液中铁离子含量检测
取1ml的助镀液,加入3ml的30%的过氧化氢(H2O2)再加入10ml水,加热至沸,冷却后加10ml(1+1)的氨水,过滤,并用10ml的(1+1)氨水洗涤沉淀,弃去滤液,把带有沉淀的漏斗置于一干净的250ml锥形瓶上,用10ml热的(1+1)盐酸洗涤于锥形瓶中,加热至沸。

加入6滴1g/L的甲基橙。

趁热边摇边滴加SnCl2溶液还原Fe3+至溶液变为粉红色,停止加SnCl2溶液,再摇几下至粉色褪去。

然后加入50ml水,15ml硫磷混酸(15+15+75),2-4滴二苯胺磺酸钠(5g/L),立即用K2Cr2O7标准溶液滴定至紫红色为终点。

c(铁离子)=C*V*55.85/a (g/L)
C---K2Cr2O7标准溶液的浓度mol/L。

V---消耗K2Cr2O7标准溶液的体积ml。

a---取样量ml。

镀液性能与镀层质量检验培训课件

镀液性能与镀层质量检验培训课件

04
镀液性能的检测与维护
镀液性能的检测方法
了解镀液性能的检测方法对于保证镀 层质量至关重要。
定期检测镀液性能是维护镀层质量的 重要环节。
通过物理、化学和电化学等方法,对 镀液的成分、浓度、温度、酸碱度等 进行检测,确保其符合工艺要求。
根据不同的镀液类型和工艺要求,制 定合理的检测计划,定期对镀液进行 检测,及时发现并解决潜在问题。
粗糙度
基材表面的粗糙度对镀层的结合 力和外观都有影响,适当的粗糙 度可以提高镀层的附着力和耐磨
性。
材质
不同材质对电镀的适应性不同, 前处理阶段需要考虑基材的材质 和特性,选择合适的电镀工艺和
配方。
03
镀层质量的检验方法
外观检验
通过目视或低倍显微镜检查镀层的外观,评估其表面状态、颜色、光洁度等是否 符合要求。
金属盐浓度
金属盐是构成镀液的主要成分,其浓 度直接影响镀层中金属的含量和覆盖 度,过高或过低都会影响镀层质量。
络合剂
添加剂
添加剂可以改善镀液的电化学行为, 提高镀层的平滑度和结合力,常见的 添加剂包括表面活性剂、稳定剂和光 亮剂等。
络合剂的作用是使金属离子形成可溶 性络合物,控制络合剂的种类和浓度 可以调整镀层的光泽度和硬度。
确保实验室内工具齐全,设备状态良好,如滴定 管、烧杯、搅拌器等。
操作步骤
按照规定的顺序进行实验操作,确保每一步都准 确无误,如溶液的配制、镀层的制备等。
技巧分享
在实验过程中,掌握一些技巧可以提高实验效率, 如快速搅拌、准确滴定等。
安全防护措施
佩戴防护眼镜和实验服
在实验过程中,务必佩戴合适的防护眼镜和实验服,以防止溶液 溅出伤人和化学物质污染。

热镀锌钢管助镀剂的成分分析及影响

热镀锌钢管助镀剂的成分分析及影响

热镀锌钢管助镀剂的成分分析及影响作者:陈国强张红田来源:《商品与质量·建筑与发展》2014年第05期【摘要】热镀锌层质量及热镀锌过程中的锌耗成本与热镀锌的助镀工艺密切相关,通过对热镀锌助镀工艺的研究,阐述了热镀锌助镀作用机理,给出了钢铁制件热镀锌时助镀液的有效成分范围及工艺参数为氯化铵和氯化锌的总质量浓度、铵锌比、PH值、温度。

并分析了助镀液浓度、成分配比、铁盐含量、除铁方法、PH值和温度等因素对热镀锌的影响。

结果表明,要获得良好的镀锌质量及较低的生产成本,必须对热镀锌助镀液成分及工艺条件进行严格控制。

【关键词】热镀锌;钢管;助镀剂;成分;除铁【Abstract】 The quality of hot dip galvanized coating and the cost of zinc consumption during the hot galvanizing, are closely connected with the galvanizing fluxing technology. Based on the research about the galvanizing fluxing technology, the present paper has explained the mechanism of hot galvanizing fluxing, indicted the effective composition and technological parameters of the steelwork galvanizing, which including the total mass concentration, An/Zn ratio, pH,temperature of ammonium chloride and zinc chloride. Moreover, this paper also has analyzed the effect on the hot galvanizing by concentration of flux, composition proportion, molysite content,method of removing molysite, pH and temperature, etc. The research results show that, we must strictly controll the composition of flux and technology conditio.,if we expect to obtain the good quality as well as the low output cost of hot dip galvanized coating.【Key Words】 hot-dip galvanizing;Steel pipe;plating auxiliary;composition;Removing ferric ion1 概述熱镀锌钢管生产工艺中助镀剂的应用,在浸锌前处理工序中是非常重要的工序,目前,国内外研究和应用的是溶剂助镀法、盐酸助镀、氧化还原法和热浸渗铝法。

助镀液的测定方法

助镀液的测定方法

助镀液的测定方法
助镀液的测定方法可以根据所需要测量的指标不同,采用不同的方法。

1. pH值的测定
采用酸碱滴定法或pH电极法,将助镀液样品加入一定量的标准酸或碱溶液中,记录所需的转移指标,根据相应的计算公式计算出pH值。

2. 氧化还原电位的测定
采用电化学法,使用参比电极和工作电极,将助镀液样品置于电解池中,同时施加一定的电位,根据参比电极和工作电极之间的电位差,计算出氧化还原电位。

3. 密度的测定
使用密度计将助镀液样品的密度进行测量,根据所测量得的数值,参考助镀液的密度标准值,判断助镀液浓度的变化。

4. 含量的测定
使用标准化学分析方法,如滴定法、分光光度法、原子吸收光谱法等,对助镀液中所需要测定的物质进行分析和定量。

5. 黏度的测定
使用黏度计测量助镀液样品的粘度,根据所测得数值,判断助镀液浓度和稠度的变化。

热镀锌工艺助镀剂中除铁工艺对比

热镀锌工艺助镀剂中除铁工艺对比

热镀锌助镀剂除铁工艺助镀剂除铁主要是除去助镀剂中的二价铁离子。

将二价铁离子氧化成三价铁离子,三价铁离子被水解生成氢氧化铁。

氢氧化铁不溶于水,经沉淀在助镀剂中被分离。

除铁的方法有很多。

有用压缩空气氧化,有用臭氧氧化,有用化学氧化剂氧化等。

在此只介绍化学法氧化除铁的原理和方法。

目前国内大多采用氧化提纯法除铁,其工艺为:调整PH值——氧化除铁——过滤(分离)。

1、调整PH值:助镀剂中的铁离子一般以Fe2+即氯化亚铁状态存在,Fe2+在PH值很大(PH=8.5)时,或锌含量不大而Fe2+很大时才能水解析出沉淀。

因此必须将Fe2+经氧化成为Fe3+,Fe3+在PH=1.7时即可发生水解,形成氢氧化锌沉淀后很容易被除去。

锌水解时PH值为5.0—5.5,因此在除铁工艺中为便于控制PH值,一般将PH值调整在3—4。

若PH值小于3:KClO3+2HCl=KCl+O2↑+H2O+Cl2↑4KMnO4+4HCl=4KCl+4MnO2+3O2↑+2H2O2H2O2=2H2O+O2↑(酸性条件)Ca(ClO)2+4HCl=2Cl2↑+ CaCl2+2H2O这时会使氧化剂与酸反应会造成氧化剂的消耗,可以用氨水、锌、氧化锌调整PH值。

NH4OH+HCl=H2O+NH4ClZn+2HCl=ZnCl2+H2↑ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O若PH值大于4:ZnCl2+2H2O=Zn(OH)2↓+2HCl这时会使氯化锌水解生成氢氧化锌沉淀,造成氯化锌浪费,此时可用盐酸调整。

在测试PH值时可采用如下方法:取一份过滤好的助镀剂与同体积的水在试管中混合后摇匀,若产生白色的絮状混合物即为合格;若产生白色的胶状体则说明PH值超过4,需加酸调整;若加水后溶液仍然澄清说明酸度大,需加氨水或锌粉或氧化锌调整。

2、氧化除铁处理在助镀剂中加入氧化剂,将二价铁氧化成三价铁,使之水解沉淀分离。

化学法除铁通常是用高锰酸钾、氯酸钾、氯酸钠、次氯酸钠、次氯酸钙、过氧化氢等作为氧化剂。

助镀液的测定方法

助镀液的测定方法

助镀液的测定方法
助镀液的测定方法会根据具体的成分和性质有所不同。

以下是一般常用的助镀液测定方法:
1. 比重测定法:通过测量助镀液与水的比重差异来确定助镀液的浓度。

这种方法通常用于测定含有金属盐类的助镀液。

2. 密度测定法:通过测量助镀液的密度来确定浓度。

这种方法适用于无机盐、有机盐和酸碱性物质的助镀液浓度测定。

3. pH测定法:通过测量助镀液的酸碱度(pH值)来确定助镀液的浓度和性质。

这种方法通常适用于酸碱性助镀液的测定。

4. 离子浓度测定法:通过离子选择电极或离子色谱等方法,测定助镀液中特定离子的浓度,从而确定助镀液的成分和浓度。

5. 过氧化物测定法:对于含有过氧化物的助镀液,可以采用滴定法或者分光光度法来测定过氧化物的浓度。

需要注意的是,助镀液的浓度和成分测定通常需要在实验室或专门设备下进行,操作时应注意安全,并按照具体方法和设备的要求进行。

热镀锌助镀剂化验

热镀锌助镀剂化验

助镀溶剂有效成份的测定1、氯化锌的测定参考方法(1)试剂组成EDTA:0.05M。

缓冲溶液:PH=10、60g氯化铵溶于200ml水,加氨水350ml稀释至1升。

铬黑T:0.2酒精溶液。

过氧化氢:1:1。

氨水:1:10(2)分析方法取试液1ml,置于250ml三角瓶中,加1:1盐酸10ml,过氧化氢4〜5滴,于电炉上加热至无气泡产生,趁热以氨水中和,产生红褐色氢氧化物浑浊,加1:1氨水调PH=5—6,过滤,用水冲洗三角瓶及滤纸2—3次,加缓冲溶液10ml,铬黑2〜3滴,以0.05MEDTA滴定至酒红色变蓝色。

(3)计箅①方法一ZnCl、2g/l=(M*V*0.136)*1000/l(——上海强领锌业有限公司技术部)式中:M——EDTA标准溶液克分子浓度;V——滴定用EDTA标准溶液ml数;0.136—ZnCl2毫克分子量。

当溶液中FeCl2>2g/l时,用移液管取溶液10ml,移入100ml容量瓶中,加入水稀释至刻度线,摇匀,从中取10ml溶液移入250ml三角瓶中,加水30ml,加1:1双氧水2〜3滴,用氨水调PH=5〜6之间,出现红褐色沉淀物,以滤纸过滤沉淀物,并用蒸馏水清洗滤纸及三角瓶2〜3次,使全部溶液滤入三角中。

加缓冲溶液10ml,铬黑2〜3滴,以0.05MEDTA滴定至酒红色变蓝色。

②方法二现在业内一般采用波美度方法进行浓度的测定。

2、氯化铵的测定参考方法(1)分析步骤用移液管吸取溶液1ml,置于250ml锥形瓶中,加入水30〜40ml,加几滴酚酞指示剂,用0.2N标准氢氧化钠溶液滴定至溶液出现淡红色,加入1:3中性甲醛5ml,溶液变成无色,继续用0.2N标准化钠溶液滴定,如出现淡红色再加入1:3甲醛5ml,再继续用0.2N氢氧化钠滴定,这样反复直到加入甲醛后,溶液淡红色不变为终点。

(记下所用全部标准氢氧化钠溶液的毫升数)。

(2)计算含氯化铵NH4Cl=(N*V*0.0535*1000)/l(g/l)式中:N一标准氢氧化钠溶液的当量浓度;V—耗用标准氢氧化钠溶液的毫升数。

热镀锌助镀剂氯酸钠除铁原理及计算

热镀锌助镀剂氯酸钠除铁原理及计算

热镀锌助镀剂除铁原理
一、在助镀剂中加入氧化剂(在氧化剂中氯酸钠最为经济,相对来说也安全,所以多用之),将二价铁氧化成三价铁,使之水解成Fe(OH)3沉淀分离。

Fe3+在PH=1.7时即可发生水解,形成氢氧化铁沉淀,但PH值<3时,氯酸钠与HCL反应,增加氯酸钠的消耗。

氯化锌水解时PH值为4.5—5.5,所以PH值>4.5时,氯化锌就会水解成Zn(OH)2沉淀,增加ZnCL2消耗。

因此在除铁工艺中一般将PH值调整在3—4。

○16FeCl2+NaClO3+6HCl=6FeCl3+NaCl+3H2O
60℃
○2FeCl3+3H2O Fe(OH)3↓+3HCl
式○2为可逆反应,需要在反应的过程中将溶剂池内产生的Fe(OH)3分离出去,这样才能使反应平衡向右移动,促使除铁反应能够正常进行。

二、根据上述方程式计算得出:除去1公斤氯化亚铁需使用氯酸钠0.14公斤。

在除铁过程中,首先根据化验得出的铁盐含量计算出氧化剂的用量,要加饱和溶液,不得加固体。

因为加入的固体氧化剂颗粒在溶解时容易被水解后的Fe(OH)3包裹,使之不再继续溶解而沉入底渣中,造成氧化剂大量浪费。

助镀剂助镀原理及检测方法

助镀剂助镀原理及检测方法

第四章:助镀液(热镀锌工艺)简介现今助镀液是镀锌过程必要的一部份,但也有例外。

最早钢件以酸洗去除杂质和铁锈,之后直接浸入溶锌槽。

虽然此过程简单,但因耗锌量高、成本昂贵。

助镀液的导入,能使热浸镀锌业者降低钢件之锌层的厚度,改善成品品质,增加产能及降低成本。

4.2助镀剂(叁基盐和特殊的Tego60助镀剂)以热浸镀锌而言,钢件在经过脱脂、酸洗和水洗之后,助镀剂溶液本身是以氯化锌铵组成而发展出来的。

助镀液以不同比率的氯化锌与氯化铵混合而成:60% w/w ZnCl2 : 40% w/w NH4Cl -- 特殊的Tego1份 ZnCl2 : 3份 NH4Cl -- 叁基盐另外,添加润湿剂以改善助镀液的功能。

钢件氧化锌熔融锌液功用助镀剂有几点功用:1. 防止烘乾时钢件表面氧化。

2. 分解溶融锌液附着在金属表面的氧化锌层。

氧化锌产生是因为空气中的氧和溶融锌液之反应(450~460℃),当钢件浸入溶融锌时,气化锌层附着其上。

假如:金属表面形成氧化锌,则内层的锌铁反应将受很大的影响,将造成镀件的浸镀时间较原来长,时间加长,最终将增加钢件上锌层厚度。

氯化锌是易受潮所以优先吸收钢件表面水分,因此可防止浸过助镀液的钢件,在烘乾时生锈。

NH4Cl → HCl + NH3ZnCl2.2H2O + HCl → (HCl(OH)2)H2 + ZnCl2Hydroxy Acids ____(ZnCl2(OH)2H2+ HCl氯化铵在锌槽中会分解产生盐酸和氨水,盐酸会和氯化锌吸收的结晶水,结合产生两种Hydroxy酸(HCl(OH)2)H2 和 (ZnCl2(OH)2)H2 + HCl )。

此两种Hydroxy酸可以分解钢件表面所生之氧化锌层。

操作参数浓度助镀剂浓度决定在处理钢件的种类钢件种类 o Be 波美’ S.G 比重 oTW比重线材 7 ~ 13 1.05 ~1.10 10 ~ 20薄板 13 ~ 19 1.10 ~1.15 20 ~ 30管材/一般热镀件 19 ~ 24 1.15 ~ 1.26 30 ~ 52超大型钢/锻造件 30 ~ 40 1.26 ~1.38 52 ~ 76以Be波美浓度28被认为可适用于各种钢件并得到最佳效果’温度助镀液的最适温度是60℃-65℃,温度较低,助熔剂附着会较不均匀且较没效果;温度较高,则助熔剂附着太厚,增加消耗。

热镀锌助镀剂中亚铁离子在线检测技术

热镀锌助镀剂中亚铁离子在线检测技术

热镀锌助镀剂中亚铁离子在线检测技术马瑞娜;赵树鹏;曹晓明;温鸣;李贺坤;杜安【摘要】针对热镀锌助镀剂中亚铁离子对热镀锌产品质量的影响及其对在线检测的必要性.分析了热镀锌助镀剂溶液的光谱吸收,并在分光光度分析的基础上,根据其光谱特点自行研制了一种亚铁离子自动检测仪.通过微型蠕动泵和该检测仪实现了热镀锌助镀剂中亚铁离子的在线检测.该过程不需要对助镀剂进行其他预处理,操作简便、快速.结果表明,亚铁离子浓度在0.1~10 g/L范围内,检测误差小于0.05 g/L,吸光度浓度线性方程相关系数R=0.999 95.%Because of the significant effect of ferrous ion in flux on the quality of hot-dip galvanizing products and the necessary of the online detection of ferrous ion,the spectral absorption of the ferrous ion in flux has been investigated in this paper. Based on spectrophotometric analysis,the automatic detection equipment for ferrous ion has been developed according to its special characteristics. Online measuring of ferrous ion in flux of the hot-dip galvanizing has been achieved with micropump and the equipment,which is simple,rapid and does not need pretreatment of the flux. Experimental results show that the measuring error is less than 0.05 g/L and the linear equation of the absorption and concentration of the ferrous ion shows a good related coefficient of 0.999 95(R = 0.999 95) when the ferrous ion concentration is between 0.1 g/L and 10 g/L in the flux.【期刊名称】《天津大学学报》【年(卷),期】2009(042)010【总页数】7页(P877-883)【关键词】助镀剂;亚铁离子;在线检测;自动化控制;分光光度分析【作者】马瑞娜;赵树鹏;曹晓明;温鸣;李贺坤;杜安【作者单位】河北工业大学材料科学与工程学院,天津,300130;河北工业大学材料科学与工程学院,天津,300130;河北工业大学材料科学与工程学院,天津,300130;河北工业大学材料科学与工程学院,天津,300130;河北工业大学材料科学与工程学院,天津,300130;河北工业大学材料科学与工程学院,天津,300130【正文语种】中文【中图分类】TP274使用溶剂法生产热浸镀 Zn-Al合金是一种既经济又简便的方法,助镀剂在热浸镀工艺中起着举足轻重的作用.助镀剂中的亚铁离子对镀锌工艺有消极影响[1-3],当助镀剂中 Fe2+含量太高,会使锌锅中的锌渣量增加,影响镀层质量,严重时使镀锌用助镀剂完全失效[4-5].研究表明,只有当亚铁离子的含量稳定地维持在2.0 g/L以下时,才能保证不会出现漏镀、疤刺等镀锌缺陷.为了保证连续稳定地将助镀剂中亚铁离子含量保持在较低的水平,从而实现最大限度的节锌和改善工件的镀锌质量,需要及时清除助镀剂中的亚铁离子.目前的方法是将助镀剂的温度加热到85,℃以上,加入 H2O2氧化剂和 NH4Cl,使亚铁盐转变为铁盐沉淀,若亚铁盐含量太高,就只有排放重配.然而如何保证亚铁离子含量保持在较低水平,需要人工不定时地对助镀剂取样进行铁离子检测,此方法不能保证连续生产和热浸镀高质量的要求.对溶液中铁离子浓度的检测方法比较多,如化学滴定法[6]、分光光度法[7-,8]、原子吸收光谱法[9]和目前较为先进的单色冷光源技术、原子(离子)吸收和原子发射光谱等技术.该类方法检测精度高,但是前处理繁琐,成本高,只能够取样测定浓度不能实现在线检测.并且目前关于铁离子在线检测的相关报道甚少.在线检测的目的是使助镀剂中亚铁离子浓度控制在某一个最佳值(即使助镀剂的触媒作用达到最佳),为连续清除助镀剂中铁离子提供依据,保证热镀锌产品快速高质量的生产,满足现代社会市场经济下高效率、高质量和低成本的要求.因此,笔者对热镀锌工艺中助镀剂中铁离子浓度在线检测进行了研究.分光光度法是以朗伯-比尔定律[10](亦称光的吸收定律)为基础的,即溶液的吸光度与溶液中有色物质的浓度及液层厚度的乘积成正比例,其数字关系式为当b和K一定时,式(1)可写为式中 m为常数,根据吸收定律,用标准曲线法建立线性关系.在相同的吸收池和同一波长的单色光条件下,以去离子水为参比,配制一系列标准溶液,分别测定各种标准溶液的吸光度.以吸光度为纵坐标,以组成浓度为横坐标做图,即得一条通过原点的直线,称为标准曲线简图,如图1所示.热镀锌助镀剂是氯化锌、氯化铵的混合溶液,助镀剂中通常含有 H+、NH4+、Cl -、Zn+、Fe2+和 Fe3+,为了分析各种离子的吸光光谱,分别对以下溶液进行光谱研究(200~1,000,nm波长范围内).①pH<2的HCl溶液;②pH>5的NHCl3溶液;③pH<2,= 4,g/L的 FeCl2溶液;④pH<2,的 FeCl3溶液;⑤pH<2,的ZnCl2溶液;的助镀剂溶液的助镀剂溶液.光谱图如图2~图5所示,其中图2~图4的扫描步长为1,nm,图5的扫描步长为0.5,nm.3.1 总体在线系统结构简图根据热镀锌工艺酸性锌盐助镀剂的实际性质和对助镀剂中Fe2+在线影响因素分析,设计了在线检测循环系统.在线检测系统结构如图 6所示. 本系统采用单色冷光为光源,红外光电传感器为光敏接收器.助镀剂经过机械过滤后,对滤液进行分光光度分析.通过光电检测信号处理、单片机处理及显示,计算可知助镀剂中的亚铁离子含量.在线检测结构由一个循环回路、一个数据采集通道和信息反馈构成.由①②③④①构成助镀剂循环回路;由⑤④⑥⑦构成数据采集通道;由⑦⑧构成信息反馈.其中机械过滤除去杂质;微型蠕动泵给整个检测系统助镀剂流动提供动力;单片机完成数据采集与亚铁离子浓度计算并通过数码管显示浓度等功能.3.2 主要硬件设计原理本系统在分光光度法的基础上,通过光电效应将透过被检测助镀液光强度变化转化为光电流信号变化,再将光电流信号经过I/V转换电路转化为能够被A/D转换采集到的模拟电压信号,A/D转换器将采集的模拟电压信号转换成单片机能够识别的数字电压信号,最后由单片机进行数据处理、浓度的计算及显示等任务.整体设计在低成本、小体积及可靠性高的原则下选择以下主要硬件.(1)选用单色性好,价格低,功耗低、发光效率高、冷光源发光二极管为光源[11].(2)选用光敏范围在 400,~1,300,nm,暗电流小、线性度好的红外光电传感器为光敏接收器.(3)由于整个 I/V转换电路的失调电压及漂移与第一级有密切关系,因此选用具有超低失调电压和超低漂移的仪器放大器[12]ICL7650集成运放,而且第一级承担仪器放大器的全部放大作用,必须保证I/V转换的线性放大.因为第二级的漂移和失调电压对整个电路的作用大大降低,但其共模抑制比 CMRR对整个电路的 CMRR 影响很大,因此第二级选用价格更为低廉、性能也较优越的低漂移集成运放OP07.本电路因第一级增益较大,易引起自激振荡,因此在2个Rf电阻两端加上150,pF的电容.微电流放大器原理如图 7所示,由 ICL7650前置放大器和OP07电压放大器两部分组成 I/V转换电路.R12与C19用来滤去 ICL7650的斩波尖峰噪声,C16与 Rf组成反馈补偿网络,降低带宽,防止 Rf以及 C19相移产分析图2~图5可知,助镀剂中的Zn2+和 Fe3+等离子在波长 400 nm 以上都没有峰;Fe2+在300~400 nm和700 nm以上的两个光谱范围都有吸收峰,但在300~400 nm内 Zn2+、Fe3+对其有影响.故此,实验选用发光波长在 700,nm 以上的特制发光二极管为光源.生自激振,电阻Rf为了保证I/V转换的线性度,以提高增益的稳定性和精度,减小噪声,此时第一级输出电压 U0=-ISRf,第二级放大电压 U1=-(R14/R13)·U0=(R14×Rf/R13)IS=8×106IS,保证了放大满足y=K0x的线性度;当光电流最小为IS=10-9A时,最小放大电压U1=8,mV.采用单片机控制,实现自动校零以及过流保护.(4)A/D转换器选用满足检测要求的ADC0804,它是常用的8位 COMS逐次逼近寄存器、三态锁定输出、20脚双列直插、典型转换时间为100,µs的A/D转换器.(5)控制中心单片机[13]选用ATMEL公司的低价格、高性能、内置看门狗的AT89S52单片机.3.3 控制系统原理控制系统原理如图 8所示.系统的控制部分主要有工控微型动力泵和数据采集卡的控制端.通过多通道电源、接线端子卡、继电器和恒流源驱动器(V/I驱动器)构成中间环节驱动器.A/D转换器采集传感器的数据送至 AT89S52单片机和设置值比较运算,再通过数码管显示浓度,控制报警器同时给在线除铁设备提供反馈信息,并通过驱动器和继电器实现对数据的采集和工控微型泵的控制.3.4 软件编程设计主程序是亚铁离子浓度检测仪的重要程序,是一个顺序执行的无限循环的程序.它负责调度系统的各应用程序模块,并与系统的外部设备及时交换信息,实现系统软、硬件资源的整体管理.系统的主程序第一次运行时,首先初始化各个子程序和各种电平触发开关,本系统采用高电平触发开关.启动 V/I驱动器,启动数据存储器件调用参比值,同时启动 A/D转换器采集入射光强 I0和透射光强 I并计算吸光度A.使用最小二乘法计算求得溶液的浓度ρ,然后保存并显示测量结果.当检测浓度大于检测要求的上限时,单片机发出报警和反馈信息启动除铁设备.系统的主程序流程如图9所示[13].4.1 在线检测的主要影响因素助镀剂中亚铁离子的在线检测有很多影响因素,如助镀剂中的杂质、光源的单色性、最大吸收峰和亚铁离子的氧化性等.根据铁离子性质,温度越高,亚铁离子氧化越快,检测误差越大;另一方面亚铁离子吸收能量后形成热运动,其化学表达式为由式(3)可知:温度越高,分子运动越剧烈,进而影响透过光的稳定性,引起检测误差.分光光度分析要求光源在检测时保持光强度一定,因为对于同一浓度的亚铁离子来说,使用不同的光强度照射,它的透射率是不同的.这些因素严重影响检测的准确度.因此,温度高低和光源强度的大小是最主要的影响因素.图10~图13分别为温度、光强度、光距和杂质对吸光度的影响.由图10可知:pH<2,的助镀剂溶液随着温度的上升吸光度值依次增大,根据标准方程计算可知浓度误差也在依次增大.为了减小检测误差,被检测液(工厂助镀液实际温度一般在75,~95,℃)的温度应尽量保持室温,从图中可以看出,40,℃到室温的温度范围内检测到的 Fe2+含量与实际含量完全相同,因此,在线检测时,助镀液要进行冷却处理,使助镀液在被检测前冷却到40,℃以下.但是实际在线检测时,助镀液经过工控泵长距离传输温度一般下降到室温左右.图 11为在光强度不变的条件下,光距为 80,mm和45,mm时同一浓度不同的吸光度值;图12在光距不变的条件下,光强度为14.28,mW和8.78,mW时同一浓度不同的吸光度值.由图11和图12可知:吸收池一定的情况下,光强度相同,光距越大吸光度越小,检测误差越大;光距相同,光强度越小吸光度越小,检测误差越大.主要原因是当光距太大或光强度太小时,透过吸收池的光强度变化减小,从而影响检测的准确度.因此,在吸收池和光距一定的情况下,尽可能提高光源的发光强度.图 13为同一样品经过过滤与未过滤的吸光度值.由图13可知:在5种不同浓度的工厂助镀剂过滤和未过滤的情况下,检测的吸光度值不同,未过滤的吸光度值明显大于过滤后的吸光值.其中,6#、5#、4#、2#和1#依次使用100目、20目、60目、50目和40目过滤网过滤后的检测吸光度值,可见选用100目过滤网基本上满足仪器检测准确度的要求.实际工况情况下,为了保证过滤网口不被堵塞又能够满足检测液流速的要求,采用自动过滤器.实验证明,当 pH=2.5~5.5时,助镀剂溶液中会出现少许的氢氧化锌沉淀颗粒,形成杂质从而影响检测结果,因此,只有保持pH<2时,才能够保证检测结果的准确.4.2 建立在线检测吸光度与浓度线性方程在吸收池和光距一定的条件下,以去离子水为参比,光强度为 8.78,mW 和14.28,mW 时检测分别为1,g/L、2,g/L、3,g/L、4,g/L、5,g/L、6,g/L和7,g/L的一系列助镀剂的吸光度值,从而建立浓度与吸光度的线性关系,如图14和图15所示.利用最小二乘法建立回归方程.光强度为8.78,mW时回归方程为其相关系数R=0.999,92,标准误差为0.000 758.光强度为14.28,mW时回归方程为其相关系数R=0.999,95,标准误差为0.000,577.4.3 检测结果及滴定法测定结果对比工厂实际用重铬酸钾滴定法检测助镀剂中的亚铁离子浓度,其原理是用重铬酸钾氧化亚铁离子为三价铁离子,当亚铁离子完全氧化后多余的重铬酸钾与酚酞反应显示紫红色,这时记录所用重铬酸钾的体积,经计算得到亚铁离子浓度.从工厂不同工作时段分别取得的 6种助镀剂用以上两种方法的检测结果对比如表1和表2所示. 由表1和表2可知:在吸收池、光距一定的情况下,光强度越大标准曲线的相关系数越接近 1,检测结果的误差越小,即检测准确度越高.4.4 检测准确度验证实验结果在室温25~30,℃之间,对分别为0.01,g/L、0.03,g/L、0.05,g/L、0.10,g/L、0.30,g/L、0.50,g/L、0.70,g/L和 1.00,g/L的一系列助镀剂溶液,依次检测吸光度值,分别用回归方程式(4)和式(5)计算浓度,数据如表3所示.在本实验原理和在线检测特定条件基础上,通过自制亚铁离子检测仪,依次检测含有亚铁离子浓度为0.01~1.00,g/L的标准助镀液样品.检测结果数据统计于表3中,分析可知,式(4)计算浓度与标准浓度误差比较大;式(5)计算浓度在<0.10,g/L时,相对于标准浓度误差差异比较大;在≥0.10,g/L时,相对于标准浓度检测误差小于 0.05,g/L.实验进一步证实,利用式(5)回归方程检测亚铁离子浓度在 0.1~10,g/L范围内,检测误差均小于0.05,g/L.在分光光度法的基础上,结合光电原理和单片机控制原理,自行研制了亚铁离子检测装置.实验证实该检测装置利用式(5)回归方程检测亚铁离子浓度在0.1~10,g/L 范围内,检测误差均小于 0.05,g/L,满足工业检测浓度的要求,实现了热镀锌助镀剂中亚铁离子的在线检测,替代传统的人工取样滴定测定.能够对现有热镀锌工艺中在线助镀剂除铁设备及时提供反馈信息,以保证助镀槽内助镀剂中 Fe2+浓度小于某一特定值,使助镀剂能够达到最好的助镀效果.为热镀锌自动化生产线分析产品质量及降低生产成本提供了重要的依据.本检测系统对经过过滤器的助镀剂不需要其他预处理直接进行检测,由于微型泵对助镀剂的传输使检测能够达到实时快速检测.在今后的研究中可以通过进一步改进光路设计提高光强度;还可以改善对光电信号以及干扰信号的处理,使得该检测装置达到更高的精度及可靠性,实现助镀剂中亚铁离子长期稳定的在线检测.在线检测仪器应向智能化、简单化的方向进一步完善和发展.[1]袁志敏,张素荣. 热镀锌用助镀剂探讨[J]. 腐蚀与防护,2002,23(5):225-226. Yuan Zhimin,Zhang Surong. Flux in hot-dip galvanizing[J]. Corrosionand Protection,2002, 23(5):225-226 (in Chinese). , ,[2] Townsend H E,Allegra L,Dutton R J,et al. Hot-dip coated sheet steel:Review[J]. Materials Performance,1986,25(8):36-46.[3] Moller G A. New Technology of Melting Flux Method of Hot-Dip Aluminizing Process:US 2315725[P].1948.[4]杨冰,申晓刚,马林,等. 连续清除热镀锌助镀剂中铁离子的工艺技术[J]. 电镀与涂饰,2005,24(8):14-17. Yang Bing,Shen Xiaogang, Ma Lin,et al. Technique of continuous removing ferric ion in plating auxiliary with hot-dip galvanizing[J]. Electroplating & Finishing,2005, 24(8):14-17 (in Chinese).[5] Fratesi R,Ruffini N,Malavolta M,et al. Contemporary use of Ni and Bi in hot dip galvanizing[J]. Surface and Coatings Technology,2002, 157(3):34-39.[6] Tzur D,Dosortzev V,Kiroma-Eisner E. Titration of low levels ofFe2+with electrogenerated Ce4+[J]. Analytica Chimica Acta,1999,392(2/3):307-318.[7] Nascimento P C,Jost C L,Guterres M V. Simultaneous determination of Al(Ⅲ)and Fe(Ⅲ)in post-hemodialysis fluids by spectrophotometry and multivariate calibration[J]. Talanta,2006,70(3):540-554.[8] Zareba Stanislaw,Szarwilo Katarzyna,Pomykalski Arkadiusz. Determination of Fe(Ⅱ) and Zn(Ⅱ) by spectrophotometry,atomic absorption spectrometry and ions chromatography methods in Vitrum[J].ⅡFarmaco,2005,60(5):459-464.[9] Sabermahani Fatemeh,Mohammad Ali Taher. Application of a new water-soluble polyethylenimine polymer sorbent for simultaneous separation and preconcentration of trace amounts of copper and manganese and their determination by atomic absorption spectrophotometry [J]. Analytica Chimica Acta,2006,565(2):152-156. [10]陈国珍,黄贤智. 紫外:可见光分光光度法[M]. 北京:原子能出版社,1987. Chen Guozhen,Huang Xianzhi. Ultraviolet:Visible Spectrophotometry[M]. Beijing:Atomic Energy Press,1987 (in Chinese). [11] Fonseca A,Raimundo I M Jr. A simple method for water discrimination based on light emitting diode (LED) photometer[J]. Analytica Chimica Acta,2007,596(1):66-72.[12]陈国杰,曹辉. 高性能微电流集成放大器的设计[J].核电子学与探测技术,2005,25(3):243-245. Chen Guojie,Cao Hui. The design of high performance weak current integrated amplifier[J]. Nuclear Electronics and Detection Technology,2005,25(3):243-245(in Chinese).[13]刘文涛. 单片机应用开发实例[M]. 北京:清华大学出版社,2005. Liu Wentao. Examples of Single-Chip Application Development[M]. Beijing:Tsinghua University Press,2005 (in Chinese).。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

第四章:助镀液(热镀锌工艺)简介现今助镀液是镀锌过程必要的一部份,但也有例外。

最早钢件以酸洗去除杂质和铁锈,之后直接浸入溶锌槽。

虽然此过程简单,但因耗锌量高、成本昂贵。

助镀液的导入,能使热浸镀锌业者降低钢件之锌层的厚度,改善成品品质,增加产能及降低成本。

4.2助镀剂(叁基盐和特殊的Tego60助镀剂)以热浸镀锌而言,钢件在经过脱脂、酸洗和水洗之后,助镀剂溶液本身是以氯化锌铵组成而发展出来的。

助镀液以不同比率的氯化锌与氯化铵混合而成:60% w/w ZnCl2:40% w/w NH4Cl -- 特殊的Tego1份ZnCl2:3份NH4Cl -- 叁基盐另外,添加润湿剂以改善助镀液的功能。

钢件氧化锌熔融锌液功用助镀剂有几点功用:1. 防止烘乾时钢件表面氧化。

2. 分解溶融锌液附着在金属表面的氧化锌层。

氧化锌产生是因为空气中的氧和溶融锌液之反应(450~460℃),当钢件浸入溶融锌时,气化锌层附着其上。

假如:金属表面形成氧化锌,则内层的锌铁反应将受很大的影响,将造成镀件的浸镀时间较原来长,时间加长,最终将增加钢件上锌层厚度。

氯化锌是易受潮所以优先吸收钢件表面水分,因此可防止浸过助镀液的钢件,在烘乾时生锈。

NH4Cl →HCl + NH3ZnCl2.2H2O + HCl →(HCl(OH)2)H2 + ZnCl2Hydroxy Acids ____(ZnCl2(OH)2H2+ HCl氯化铵在锌槽中会分解产生盐酸和氨水,盐酸会和氯化锌吸收的结晶水,结合产生两种Hydroxy酸(HCl(OH)2)H2和(ZnCl2(OH)2)H2 + HCl )。

此两种Hydroxy酸可以分解钢件表面所生之氧化锌层。

操作参数浓度助镀剂浓度决定在处理钢件的种类钢件种类o Be 波美’S.G 比重oTW比重线材7 ~ 13 1.05 ~ 1.10 10 ~ 20薄板13 ~ 19 1.10 ~ 1.15 20 ~ 30管材/一般热镀件19 ~ 24 1.15 ~ 1.26 30 ~ 52超大型钢/锻造件30 ~ 40 1.26 ~ 1.38 52 ~ 76以Be波美浓度28被认为可适用于各种钢件并得到最佳效果’温度助镀液的最适温度是60℃-65℃,温度较低,助熔剂附着会较不均匀且较没效果;温度较高,则助熔剂附着太厚,增加消耗。

当然若附着较厚助熔剂在工件上锌灰产生会降低。

不过太厚时则成反效果。

时间一般需2 ~ 5 分钟即可得到好的助熔剂附层,这也让钢件充分加热以助烘乾。

延长在助镀液浸泡时间,将增加在酸性助熔液中铁的含量。

另外在助熔剂附层会产生FeCl3氯化铁,它将吸收乾躁时残留的水份,导致浸镀时,熔融锌液与铁离子和水反应,增加氧化锌和锌灰之生成。

PH助镀液的PH控制在3 ~5.5 。

当PH降低,更多的铁将被分解入助镀液,导致氯化铁FeCl3含量增加,锌灰产生将增加。

铁Fe助镀液应该控制铁的最大含量10g/1,维持低含量铁是低锌灰产生的关键。

助熔剂的铁含量超过10g/1。

仍可继续操作,但锌灰和锌的耗费将增加。

润湿剂添加0.2 ~ 0.5% v/v 的润湿剂,将有助于增加助镀剂附层的效果和均匀性。

过程分析助镀槽应该依下列变数, 每3至4个月分析一次。

1. 氯化锌2. 氯化铵3. 上两项的比率4. 铁离子5. PH6. 比重热镀锌工艺中的助镀剂的作用是?为什么要用氯化锌和氯化铵的混合液做助镀剂。

最佳答案助镀剂使熔剂正常的助镀作用受到阻碍,导致局部漏镀等缺陷,所以不能将热镀锌的熔剂直接移作热镀Al-Zn合金工艺用。

热浸镀锌助镀剂的化学法除铁工艺及经济性分析吴起鞍山鞍海金属添加剂有限公司通讯地址:辽宁省海城市大屯镇邮政编码:114225 摘要:近几年,许多热浸镀锌企业越来越重视助镀剂的除铁处理,本文叙述了国内热浸镀助镀剂除铁处理的现状、助镀剂的分类、化学法除铁处理工艺及经济性分析。

关键词:热浸镀锌;化学法除铁;经济性1、现状近几年,由于热浸镀行业迅猛发展,原来酸洗之后不浸助镀剂直接镀锌的传统工艺逐渐已被摒弃。

这样已经使用助镀剂的企业越来越多的开始重视助镀剂的除铁工艺。

由于酸洗后铁盐被带到锌锅内,1公斤铁可产生25公斤锌渣,不但造成锌耗增加、镀锌成本增高,而且还会使锌液中氧化物和其他杂质增加,这样会造成锌液老化、锌液黏度增加,使热浸镀锌质量下降。

原来干法镀锌工艺规程要求,助镀剂中铁盐含量不大于30g/l,现在很多企业控制铁盐含量不大于5g/l,甚至有些企业在助镀工序采用连续除铁,连续过滤的方法控制铁盐含量。

然而现在还有的企业不了解助镀剂除铁的有关原理,认为助镀剂直接用过滤泵或压滤机过滤就是除铁了。

还有的企业随便加一些氨水和双氧水经过滤后就认为是除铁了,实际根本达不到除铁的目的。

2、助镀剂的种类。

目前国内热浸镀锌企业采用多种助镀剂配比方式,但广泛使用的助镀剂是氯化锌和氯化铵混合而成的复盐。

基本都是根据企业的实际使用情况进行配比,有的是纯氯化铵溶液,有的是氯化锌和氯化铵混合而成的复合盐。

复合盐有高氯化锌低氯化铵的复合盐,也有低氯化锌高氯化铵的复合盐。

还有些企业为了使用助镀添加剂而特殊制定氯化锌与氯化铵的复合盐的比例,它的比例是氯化锌80-100g/l,氯化铵120-150g/l,这是由于氯化锌吸水性决定的。

如果在高氯化锌配比的溶剂中加入助镀添加剂,而且预镀件存放时间较长时,氯化锌吸水会使助镀添加剂起不到防爆作用。

因此说,氯化铵氯化锌含量高低主要是取决于预镀件存放时间长短和有无烘干来决定的。

氯化锌含量越高形成的助镀膜越厚,储存时间越长,但吸水性越强。

氯化铵含量越高,崩锌虽然减小,但氯化铵分解后烟气增大。

现在大部分企业都采用助镀剂加热的方式,加入助镀添加剂后预镀件可短时间存放,在生产中浸助镀剂后马上进行镀锌作业,取消了干燥工序。

3、助镀剂除铁工艺助镀剂除铁主要是除去助镀剂中的二价铁离子。

将二价铁离子氧化成三价铁离子,三价铁离子被水解生成氢氧化铁。

氢氧化铁不溶于水,经沉淀在助镀剂中被分离。

除铁的方法有很多。

有用压缩空气氧化,有用臭氧氧化,有用化学氧化剂氧化等。

在此只介绍化学法氧化除铁的原理和方法。

目前国内大多采用氧化提纯法除铁,其工艺为:调整PH值——氧化除铁——过滤(分离)。

3.1、调整PH值:助镀剂中的铁离子一般以Fe2+即氯化亚铁状态存在,Fe2+在PH值很大(PH=8.5)时,或锌含量不大而Fe2+很大时才能水解析出沉淀。

因此必须将Fe2+经氧化成为Fe3+,Fe3+在PH=1.7时即可发生水解,形成氢氧化锌沉淀后很容易被除去。

锌水解时PH值为5.0—5.5,因此在除铁工艺中为便于控制PH值,一般将PH值调整在3—4。

●若PH值小于3:KClO3+2HCl=KCl+O2↑+H2O+Cl2↑4KMnO4+4HCl=4KCl+4MnO2+3O2↑+2H2O2H2O2=2H2O+O2↑(酸性条件)Ca(ClO)2+4HCl=2Cl2↑+ CaCl2+2H2O这时会使氧化剂与酸反应会造成氧化剂的消耗,可以用氨水、锌、氧化锌调整PH值。

NH4OH+HCl=H2O+NH4ClZn+2HCl=ZnCl2+H2↑ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O●若PH值大于4:ZnCl2+2H2O=Zn(OH)2↓+2HCl这时会使氯化锌水解生成氢氧化锌沉淀,造成氯化锌浪费,此时可用盐酸调整。

在测试PH值时可采用如下方法:取一份过滤好的助镀剂与同体积的水在试管中混合后摇匀,若产生白色的絮状混合物即为合格;若产生白色的胶状体则说明PH值超过4,需加酸调整;若加水后溶液仍然澄清说明酸度大,需加氨水或锌粉或氧化锌调整。

3.2、氧化除铁处理在助镀剂中加入氧化剂,将二价铁氧化成三价铁,使之水解沉淀分离。

化学法除铁通常是用高锰酸钾、氯酸钾、氯酸钠、次氯酸钠、次氯酸钙、过氧化氢等作为氧化剂。

高锰酸钾除铁的反应原理:5FeCl2+KMnO4+8HCl=MnCl2+5FeCl3+4H2O+KClFeCl3+3H2O=Fe(OH)3↓+3HCl氯酸钾(钠)除铁的反应原理:6FeCl2+KClO3+6HCl=6FeCl3+KCl+3H2OFeCl3+3H2O=Fe(OH)3↓+3HCl次氯酸钙除铁的反应原理:4FeCl2+Ca(ClO)2+4HCl=4FeCl3+CaCl2+2H2OFeCl3+3H2O=Fe(OH)3↓+3HCl过氧化氢除铁的反应原理2FeCl2+2H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2OFeCl3+3H2O=Fe(OH)3↓+3HCl在除铁过程中,首先根据化验得出的铁盐含量计算出氧化剂的用量,将氧化剂用水制成饱和溶液后放入助镀槽中,这时助镀槽温度应控制在60℃—80℃。

若温度过低则造成反应速度变慢。

在加入氧化剂时特别要注意:要加饱和溶液,不要加固体。

因为加入的固体氧化剂颗粒在溶解时容易被水解后的Fe(OH)3包裹,使之不再继续溶解而沉入底渣中,造成氧化剂大量浪费。

3.3、过滤(分离)目前除铁后分离方式主要有过滤泵过滤、板块压滤机过滤、自然沉降过滤三种方式。

自然沉降过滤所需温度要控制在80℃以上,将已制成饱和溶液的絮凝剂(聚丙烯酰胺)放入助镀槽中均匀搅拌,使Fe(O H)3迅速沉降。

沉降后,上部为清液,下部为底渣。

最后可将混液和底渣排放,而清液可用酸泵抽出使用。

4、经济性分析氧化剂的选择应根据其来源、价格、使用量等条件来确定。

1、高锰酸钾:5FeCl2+KmnO4+8HCl=MnCl2+5FeCl3+4H2O+KCl根据方程式计算得出:除掉1公斤氯化亚铁需使用高锰酸钾0.19公斤。

2、氯酸钾(钠):6FeCl2+KClO3+6HCl=6FeCl3+KCl+3H2O根据方程式计算得出:除掉1公斤氯化亚铁需使用氯酸钾0.16公斤或需氯酸钠0.14公斤。

3、次氯酸钙(钠):4FeCl2+Ca(ClO)2+4HCl=4FeCl3+CaCl2+2H2O根据方程式计算得出:除掉1公斤氯化亚铁需使用次氯酸钙0.57公斤或需次氯酸钠0.29公斤。

4、过氧化氢:2FeCl2+2H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O根据方程式计算得出:除掉1公斤氯化亚铁需使用过氧化氢0.13公斤。

从上表可以看出,每除去1公斤氯化亚铁所需氧化剂的费用从高到低排序为:高锰酸钾——次氯酸钙——次氯酸钠——氯酸钾——过氧化氢——氯酸钠。

因为过氧化氢是最洁净的氧化剂,所以目前很多企业使用过氧化氢除铁。

但由于其为液体,浓度低、体积大,不便于运输和贮存,而且过氧化氢存放一年浓度还会下降约3%,造成了成本加大。

另外过氧化氢在使用过程中对人体危害较大,其蒸汽对眼睛、鼻子、喉咙造成强烈的刺激,最终可能导致慢性呼吸器官疾病,皮肤接触也会造成疼痛及腐蚀,迸入眼睛有可能致盲。

相关文档
最新文档