CN104018148B - 批量热浸镀锌无铬钝化剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种批量热浸镀锌无铬钝化剂及其使用方法；本发明以有机成膜剂替代传统钝化工艺中使用有毒有害的六价铬及三价铬，为批量热浸镀锌行业的钝化处理，提供一种不含铬酸盐、能在常温下使用、且价格低耐蚀性好、使用方便、可实际应用于工业生产的无铬钝化剂；主要成分为有机成膜剂、有机缓蚀剂、氧化剂、表面活性剂和水；本发明所述无铬钝化剂使用方便、操作简单，对现有工艺没有任何改变。

Description

批量热浸镀锌无铬钝化剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种批量热浸镀锌无铬钝化剂及其使用方法，属于金属表面处理技术领域。

背景技术

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。

除了镀锌钢板、钢管及铁丝等连续热镀锌产品在汽车业、建筑业和日常民用产品等大量应用外，批量热镀锌产品也得到越来越广泛的应用。如，输电铁塔、电力金具、通讯杆塔、高速公路护栏、造船业、建筑钢结构、桥梁、矿山机械、路灯杆、及道路标志牌等。单是电力铁塔，目前全国每年需求量大约为400万吨。根据国家电网公司十二五规划，到2015年，电力铁塔年投资量将达到500万吨。

热浸镀锌的镀层作为表面覆盖保护层的金属，往往需要有附加的防护措施，才能保证在一定的环境中满足耐蚀性的要求。因为Zn层在潮湿不通风的环境中，会很快腐蚀，形成白色的疏松物（白锈），因而无法保护Zn层免遭进一步腐蚀。常见附加防护措施有铬酸盐钝化。镀锌层表面的钝化处理，作为防止白锈的一种有效防护措施，有着广泛的应用。

传统的钝化工艺多采用铬酸盐钝化，这种工艺使用简单，成本较低，耐蚀性好。但铬酸盐钝化液中含有六价铬这种剧毒致癌物，已被一些国家限制或禁止使用。如欧盟从2006年7月开始实施无铬产品的ROHS环保法令。我们国家也已出台《重金属污染综合防治“十二五”规划》，对汞、铬、镉、铅等重金属进行重点防控。因此，开发无毒环保、高效低耗的批量热浸镀锌无铬钝化技术，已十分迫切。

目前，国内外对无铬钝化的研究，已取得了一些成果，市场上也出现了一些无铬钝化的产品。但因其钝化质量与铬酸钝化相比还有差距，再加有些无铬钝化工艺复杂、成本高，无法实际应用于工业生产。近年来，我国批量热浸镀锌行业发展迅速，因其工艺与连续热浸镀锌存在差异，当前还没有一种成熟的无铬钝化产品，可用于批量热浸镀锌的钝化工艺，以替代传统的铬酸盐钝化。所以，开发适合于批量热浸镀锌的无铬钝化技术已迫在眉睫。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不含铬酸盐、能在常温下使用、且价格低耐蚀性好、使用方便、可实际应用于工业生产的批量热浸镀锌无铬钝化剂。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种批量热浸镀锌无铬钝化剂，包括以下物质成分及其含量：

有机成膜剂 220g～320g/L

有机缓蚀剂 5g～20g/L

氧化剂 95g～120g/L

表面活性剂 5g～40g/L

其余为水。

作为优选的技术方案，所述有机成膜剂为苯并三氮唑、四乙基溴化铵、植酸、十二烷基二甲基苄基溴化铵、二氨基三氮杂茂、酒石酸、羟基亚乙基二膦酸、单宁酸中的一种或两种以上组合。

作为优选的技术方案，所述有机缓蚀剂为乙二胺四乙酸-2钠盐、氨基三甲叉膦酸、硫脲中的一种或两以上种组合。

作为优选的技术方案，所述氧化剂为硝酸钠、硝酸、硫酸氢钠、过氧化氢、磷酸、氯酸钠、高锰酸钾中的一种或两种以上组合。

作为优选的技术方案，所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、N.N-双羟乙基烷基酰胺（6501）、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上组合。

一种批量热浸镀锌无铬钝化剂的使用方法，包括以下步骤：

1）选取以下质量份数的物质：

钝化剂 1份

水 20份；

2）将步骤1）中所选取的钝化剂和水进行混合，得到钝化液；

3）将步骤2）中所得到的钝化液对热浸镀锌工件进行钝化处理，钝化时间为10s～50s、钝化完成后无需水洗或烘干。

作为优选的技术方案，所述步骤2）中所得到的钝化液的pH值为1.5～2。

以有机成膜剂替代铬酸盐成膜剂的无铬钝化剂。有机成膜物能在锌层表面发生吸附，与金属锌形成螯合官能团，在锌表面形成了一层不溶性有机复合膜，膜内分子以配位形式与金属基体相结合，构成屏蔽层，使膜致密，增强了膜的抗蚀性，提高了锌层的防护性。

本发明的有益效果是：用有机成膜剂替代六价铬及三价铬，达到与铬酸盐钝化接近的表面质量及耐蚀性，并能实际应用于批量热浸镀锌的钝化处理，无需改变现有工艺，为批量热浸镀锌行业提供了一种批量热浸镀锌无铬钝化剂。

具体实施方式

下面对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

一种批量热浸镀锌无铬钝化剂，包括以下物质成分及其含量：

有机成膜剂 220g～320g/L

有机缓蚀剂 5g～20g/L

氧化剂 95g～120g /L

表面活性剂 5g～40g/L

其余为水。

所述有机成膜剂为苯并三氮唑、四乙基溴化铵、植酸、十二烷基二甲基苄基溴化铵、二氨基三氮杂茂、酒石酸、羟基亚乙基二膦酸、单宁酸中的一种或两种以上组合。

所述有机缓蚀剂为乙二胺四乙酸-2钠盐、氨基三甲叉膦酸、硫脲中的一种或两以上种组合。

所述氧化剂为硝酸钠、硝酸、硫酸氢钠、过氧化氢、磷酸、氯酸钠、高锰酸钾中的一种或两种以上组合。

所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、N.N-双羟乙基烷基酰胺（6501）、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上组合。

一种批量热浸镀锌无铬钝化剂的使用方法，包括以下步骤：

1）选取以下质量份数的物质：

钝化剂 1份

水 20份；

2）将步骤1）中所选取的钝化剂和水进行混合，得到钝化液；

3）将步骤2）中所得到的钝化液对热浸镀锌工件进行钝化处理，钝化时间为10s～50s，钝化完成后无需水洗或烘干。

所述步骤2）中所得到的钝化液的pH值为1.5～2。

以有机成膜剂替代铬酸盐成膜剂的无铬钝化剂。有机成膜物能在锌层表面发生吸附，与金属锌形成螯合官能团，在锌表面形成了一层不溶性有机复合膜，膜内分子以配位形式与金属基体相结合，构成屏蔽层，使膜致密，增强了膜的抗蚀性，提高了锌层的防护性。

本发明的有益效果是：用有机成膜剂替代六价铬及三价铬，达到与铬酸盐钝化接近的表面质量及耐蚀性，并能实际应用于批量热浸镀锌的钝化处理，无需改变现有工艺，为批量热浸镀锌行业提供了一种批量热浸镀锌无铬钝化剂。

实施例1：

配制1L无铬钝化剂，用于批量热浸镀锌钝化处理。

取苯并三氮唑50g、单宁酸120g、羟基亚乙基二膦酸100g、乙二胺四乙酸-2钠盐5g、硝酸钠5g、过氧化氢5g、硫酸氢钠30g、硝酸15g、磷酸50g、十二烷基苯磺酸钠5g，其余为水，将上述各组分配制成无铬钝化剂。将配制好的1L无铬钝化剂，按1:20的比例加水20L,配成钝化液。钝化液为常温，pH值为1.6。试样经热浸镀锌后，直接浸入钝化液中或经水冷后再浸入钝化液中，钝化时间为20s。钝化后的试样自然晾干，在室温下老化24h。上述流程，对现有批量热浸镀锌工艺无有任何改变。

根据标准GB/T2423.17-2008，对上述钝化后的热镀锌板试样进行中性盐雾试验。盐雾试验箱内温度为36℃，NaCl溶液浓度为5%，pH值6.8，盐雾沉降率1.7ml/h.82cm²，48h连续喷雾，未出现腐蚀。

实施例2：

配制1L无铬钝化剂，用于批量热浸镀锌钝化处理。

取二氨基三氮杂茂10g、酒石酸10g、羟基亚乙基二膦酸100g、植酸140g、氨基三甲叉膦酸5g、硝酸钠15g、氯酸钠15g、硝酸15g、磷酸60g、壬基酚聚氧乙烯醚5g，其余为水，将上述各组分配制成无铬钝化剂。将配制好的1L无铬钝化剂，按1:20的比例加水20L,配成钝化液。钝化液为常温，pH值为1.8。试样经热浸镀锌后，直接浸入钝化液中或经水冷后再浸入钝化液中，钝化时间为20s。钝化后的试样自然晾干，在室温下老化24h。上述流程，对现有批量热浸镀锌工艺无有任何改变。

根据标准GB/T2423.17-2008，对上述钝化后的热镀锌板试样进行中性盐雾试验。盐雾试验箱内温度为36℃，NaCl溶液浓度为5%，pH值6.8，盐雾沉降率1.7ml/h.82cm²，48h连续喷雾，未出现腐蚀。

实施例3：

配制1L无铬钝化剂，用于批量热浸镀锌钝化处理。

取十二烷基二甲基苄基溴化铵50g、四乙基溴化铵15g、植酸110g、羟基亚乙基二膦酸80g、单宁酸40g、乙二胺四乙酸-2钠盐8g、硫脲6g、氯酸钠5g/L、高锰酸钾5g、硝酸20g、硫酸氢钠40g、磷酸40g、壬基酚聚氧乙烯醚7g、N.N-双羟乙基烷基酰胺6g，其余为水；将上述各组分配制成无铬钝化剂。将配制好的1L无铬钝化剂，按1:20的比例加水20L,配成钝化液。钝化液为常温，pH值为1.6。试样经热浸镀锌后，直接浸入钝化液中或经水冷后再浸入钝化液中，钝化时间为30s。钝化后的试样自然晾干，在室温下老化24h。上述流程，对现有批量热浸镀锌工艺无有任何改变。

根据标准GB/T2423.17-2008，对上述钝化后的热镀锌板试样进行中性盐雾试验。盐雾试验箱内温度为36℃，NaCl溶液浓度为5%，pH值6.8，盐雾沉降率1.7ml/h.82cm²，48h连续喷雾，未出现腐蚀。

实施例4：

配制1L无铬钝化剂，用于批量热浸镀锌钝化处理。

取苯并三氮唑10g、二氨基三氮杂茂10g、羟基亚乙基二膦酸80g、植酸120g、氨基三甲叉膦酸3g、乙二胺四乙酸-2钠盐2g、硫酸氢钠30g、硝酸15g、磷酸50g、十二烷基苯磺酸钠5g，其余为水，将上述各组分配制成无铬钝化剂。将配制好的1L无铬钝化剂，按1:20的比例加水20L,配成钝化液。钝化液为常温，pH值为2。试样经热浸镀锌后，直接浸入钝化液中或经水冷后再浸入钝化液中，钝化时间为50s。钝化后的试样自然晾干，在室温下老化24h。上述流程，对现有批量热浸镀锌工艺无有任何改变。

根据标准GB/T2423.17-2008，对上述钝化后的热镀锌板试样进行中性盐雾试验。盐雾试验箱内温度为36℃，NaCl溶液浓度为5%，pH值6.8，盐雾沉降率1.7ml/h.82cm²，48h连续喷雾，未出现腐蚀。

实施例5：

配制1L无铬钝化剂，用于批量热浸镀锌钝化处理。

取四乙基溴化铵30g、二氨基三氮杂茂30g、单宁酸150g、羟基亚乙基二膦酸110g、乙二胺四乙酸-2钠盐10g、氨基三甲叉膦酸10g、硝酸钠10g/L、磷酸50g、高锰酸钾4g、硝酸16g、硫酸氢钠40g、脂肪醇聚氧乙烯醚5g、壬基酚聚氧乙烯醚30g、十二烷基苯磺酸钠5g、其余为水，将上述各组分配制成无铬钝化剂。将配制好的1L无铬钝化剂，按1:20的比例加水20L,配成钝化液。钝化液为常温，pH值为1.5。试样经热浸镀锌后，直接浸入钝化液中或经水冷后再浸入钝化液中，钝化时间为10s。钝化后的试样自然晾干，在室温下老化24h。上述流程，对现有批量热浸镀锌工艺无有任何改变。

根据标准GB/T2423.17-2008，对上述钝化后的热镀锌板试样进行中性盐雾试验。盐雾试验箱内温度为36℃，NaCl溶液浓度为5%，pH值6.8，盐雾沉降率1.7ml/h.82cm²，48h连续喷雾，未出现腐蚀。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.批量热浸镀锌无铬钝化剂，其特征在于：包括以下物质成分及其含量：

有机成膜剂 220g～320g/L，所述有机成膜剂为苯并三氮唑、四乙基溴化铵、植酸、十二烷基二甲基苄基溴化铵、二氨基三氮杂茂、酒石酸、羟基亚乙基二膦酸、单宁酸中的一种或两种以上组合；

有机缓蚀剂 5g～20g/L，所述有机缓蚀剂为乙二胺四乙酸-2钠盐、氨基三甲叉膦酸、硫脲中的一种或两以上种组合；

氧化剂 95g～120g/L，所述氧化剂为硝酸钠、硝酸、硫酸氢钠、过氧化氢、磷酸、氯酸钠、高锰酸钾中的一种或两种以上组合；

表面活性剂 5g～40g/L，所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、N.N-双羟乙基烷基酰胺（6501）、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上组合；

其余为水。

2.一种如权利要求1中所述的批量热浸镀锌无铬钝化剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）选取以下质量份数的物质：

钝化剂 1份；

水 20份；

将步骤1）中所选取的钝化剂和水进行混合，得到钝化液；

将步骤2）中所得到的钝化液对热浸镀锌工件进行钝化处理，钝化时间为10s～50s、钝化完成后无需水洗或烘干。

3.根据权利要求2所述的批量热浸镀锌无铬钝化剂的使用方法，其特征在于：所述步骤2）中所得到的钝化液的pH值为1.5～2。