热镀锌用助镀剂探讨

热镀锌用助镀剂探讨

袁志敏1,张素荣2

(1.河北省邮电器材机械厂,保定071000;2.石家庄白龙化工股份有限公司,石家庄050031)

摘　要:详细分析了助镀剂中各成分在钢铁件热镀锌中的作用,并给出了钢铁件在热镀锌时助镀剂的成分配比。

关键词:热镀锌;助镀剂;钢铁件

中图分类号:TQ153 文献标识码:B 文章编号:10052748X(2002)0520225202

FL U X IN HO T2DIP GALVAN IZIN G

YUAN Zhi2min1,ZHANG Su2rong2

(1.Hebei Post and Telecommunication Equipment Machinery Factory,Baoding071000,China;2.Shijiazhuang

Bailong Chemical Industry Co.,Ltd.,Shijiazhuang050031,China)

Abstract:This paper introduces the function of flux for iron and steel parts during hot2dip galvanizing,analyzes the function of every ingredient of flux during hot2dip galvanizing,and lists the optimum ingredient ratio of flux for hot2 dip galvaizing.

K ey w ords:G alvanizing;Flux;Iron and steel part

1　引　言

大约在二百年前发明的氯化锌铵助镀剂一直在热浸镀锌领域应用着。这种氯化锌铵助镀剂在热镀锌中起着举足轻重的作用,许多热镀锌缺陷和故障,如漏镀、疤刺、霜形斑等,总或多或少地和助镀剂有关。助镀剂在热镀锌中的作用有:

(1)对钢铁表面的清洁作用,使钢铁件在进入熔锌时具有最大活性。包括防止钢铁从助镀槽到进入锌锅的一段时间内在空气中锈蚀和除去附在钢铁件表面上的铁盐;

(2)保证在钢铁件浸入锌液处的溶融锌光亮,使钢铁件与液态锌的结合力达到最大。表1列出了助镀槽溶液的配方(ZnCl2・3N H4Cl)。

表1　助镀槽配方

溶液波美度(Be)Fe2+/g・L-1温度/℃材料4～8<1280线材

8～15<1560钢丝编织品

12～18<2080桶、鼓

15～20<2080铸件

15～25<2050钢管

12～20<15冷板材

收稿日期:2001206207

本文讨论助镀剂的成分对于钢铁件在干法热浸镀中的影响。

2　助镀剂中亚铁离子含量对于热浸镀的影响

钢铁件在经过酸洗之后,表面仍粘附有Fe2+,如线材热镀锌中,经酸洗后的钢丝首先通过砂洗槽,然后通过流动水槽。尽管如此,钢丝表面仍附着一定量的Fe2+,钢铁件从助镀槽中出来烘干的过程中,助镀剂就会与钢铁件表面的亚铁盐发生作用

Fe2++N H4Cl Fe(N H4)2Cl4

Fe2++ZnCl

2

FeZnCl4

从而达到清洁钢铁件表面的作用。显然,在钢铁件

表面粘附过多的亚铁盐,就会使助镀剂失效,出现漏

镀、疤刺等缺陷。

当助镀槽中的Fe2+达到一定浓度时,需要及时

清除助镀剂中的亚铁盐。方法是把助镀剂的温度加

热到85℃以上,然后加入H2O2氧化剂和

(N H4)2CO3,使亚铁盐变成铁盐沉淀,但若亚铁盐含

量太高,就只有排放重配。

3　NH4Cl的作用

助镀剂中氯化铵的作用是通过氨及氯化氢获得

的,主要是氯化氢的作用,它与钢铁件表面的铁盐或

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5

2

2

・

第23卷第5期

2002年5月

腐蚀与防护

CORROSION&PRO TECTION

Vol.23　No.5

May2002

氧化铁发生反应

FeO +2HCl

FeCl 2+H 2O

通过这个作用,去除钢铁表面的氧化膜。

当钢铁件进入锌锅后

FeCl 2+Zn Fe +ZnCl 2

钢铁件表面的助镀剂与该处熔锌表面的锌灰

反应

ZnO +2HCl ZnCl 2+H 2O 该反应使得钢铁件与液态锌接触处的熔融锌保

持光亮,从而获得良好的镀层,同时置换出的活性铁和熔锌发生反应成为锌渣沉淀在锌锅的底部,生成的ZnCl 2则变成氯化锌(铵)渣。

一些厂家采用氯化铵作为助镀剂,这种工艺是有缺点的。从作用机理看,氯化铵的助镀作用是通过氯化氢达到的。当钢铁件表面上的助镀剂量不足时,氯化铵会在钢铁件进入锌锅前全部失效,这时进入锌锅的钢铁件因没有足够的助镀剂使锌液缺少光亮,也可能因镀件表面粘附铁盐和熔剂渣而沉积在铁基体与镀层之间,使镀层出现“霜状”缺陷或漏镀。

4　Z nCl 2的作用

助镀剂槽中的氯化锌能够除去钢铁件表面的亚铁盐及氧化物。

ZnCl 2+Fe 2+=FeZnCl 4 氯化锌对于亚铁盐氧化物的溶解作用和水溶液中呈现的强酸性有关。这种弱碱强酸盐的水溶液甚至对基体铁也有很强的浸蚀作用。氯化锌的另一个作用是抑制助镀剂氯化铵与熔锌的反应,使其反应

速度达到一定值后下降。氯化锌助镀剂对于钢铁件

表面的清洁作用十分明显,但对于熔融锌的清洁效果却远小于氯化铵,因而会使镀层出现渣刺,仅仅使用氯化锌助镀剂效果也不理想。ZnCl 2助镀剂的吸水性极强,在空气中很难使其完全干燥,钢铁件在进入锌锅时会造成飞溅,并使镀层局部裸露。但在ZnCl 2中加入干燥剂之后却可以获得良好的镀层。锌锅中含有一定量的铝时(大于0.05%),无论使用氯化铵还是氯化锌作为溶剂,都会大量生成氯化铝,而氯化铝的升华在178℃下就可进行。因此,在含铝镀锌液中使用氯化锌铵作为助镀剂会生成烟雾,使锌锅中的铝含量急剧减小。含铝热浸镀必须开发相应的助镀剂,这是在生产上运用G alfan 合金镀以及其它锌2铝合金镀的一个很重要的问题。

5　结　语

综上所述可得以下结论:

(1)助镀剂中Fe 2+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失效。

(2)纯氯化锌溶液能有效地防止钢铁件在进入锌锅前的锈蚀,但返潮迅速,使锌液飞溅加重。

(3)纯氯化铵溶液能够快速干燥,但容易生成“霜形”镀层。

(4)助镀剂的最佳工艺配方为:

固体中的ZnCl 2(%):45.6;固体中的N H 4Cl (%):54.5;溶液中的ZnCl 2(g/L ):87;溶液中的N H 4Cl (g/L ):102。

(上接第224页)

H 2O 4～8g/L ,柠檬酸三钠、醋酸钠、硼酸等适量,p H =615～715,60～80℃。

工艺参数的影响:硫酸镍浓度过低(<30g/L ),镀层的黑度、均匀性不好;硫酸铜可改善镀层的结合力和分散性;次亚磷酸钠浓度太低,不利于Ni 和Cu 的还原,且使镀层磷含量降低;p H <6,基本无NiS 生成。

配方2[8]:NiSO 4・6H 2O 22g/L ,ZnSO 4・7H 2O 15g/L ,NaNO 34g/L ,MnSO 4・H 2O 15g/L ,Na 2S 2O 3・5H 2O 18g/L ,复合添加剂4g/L ,润湿剂适量,p H =610～710,75～80℃。

从配方2镀液中可获得乌黑色镍层,均匀致密,可见光区域内黑膜反光率为312%～5189%。研究表明,复合剂含量变化对膜层黑度影响最大,硫酸锌

次之,硫酸锰、硫酸镍、硫代硫酸钠的作用小。

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622・袁志敏等:热镀锌用助镀剂探讨