专利名称：一种用于热镀钢件的复合清洗方法
技术领域：
本发明涉及冶金行业中的金属制品制造技术，具体为一种金属制品镀层工艺技术，特别是一种用于热镀钢件的复合清洗方法，国际专利主分类号拟为Int.C17.C25D 3/22。
背景技术：
为了防止钢件及其制品，例如钢丝、钢管、钢板、钢带；钢结构件；标准件螺栓铁钉；五金工具，玛钢件等在大气中的腐蚀，一般需要进行表面防护处理，如热镀锌、锡、铝等金属，或热镀其他合金，如锌铝合金等。在这些钢件热镀工艺中，必须进行钢件的表面清洗处理，以去除表面的污物，保证热镀产品的质量。钢件的表面污物主要包括热成型时形成的氧化铁皮(Fe3O4)、空气中长期存放时形成的铁锈(Fe2O3)、拉拔成型时形成的磷化膜和机加工时沾上的油脂等。如果不能将这些污物去除干净，就会发生镀不上镀层、镀层不均匀甚至漏镀的现象。
在钢件表面的清洗处理方法中，因其表面污物的种类不同而适用不同的清洗方法。例如，对于厚的氧化铁皮，去除一般采用机械剥除；对于薄氧化铁皮和铁锈，则通常采用酸洗的方法；而对于磷化膜和油脂等，去除可采用脱脂炉加热和碱洗的复合处理方法。在目前钢件表面的清洗处理方法中，也有采用超声波的清洗方法。但其所用的清洗液是清水、碱液、或磷酸加上添加剂制成的复合处理液，该方法只能清洗掉油脂、磷化膜、薄氧化铁皮，不能去除铁锈和厚氧化铁皮(参见文献超声波清洗的广泛应用，化学清洗1995，11卷1期P30-33；超声波清洗技术在磷化处理中的应用，材料保护2002，35(5)，P54～55)。也就是说，目前任何一种清洗方法都不能一次性地将所有污物都去除干净，还需要加上传统的酸洗工序，也即需要两步法来完成镀件表面的有效清洗。因此，现有技术清洗方法存在步骤多，效率低，设备多，成本高，污染源多等问题。特别是第二步的酸洗工艺，会产生废酸和废酸水，严重污染环境，而处理废酸和废酸水又导致生产成本的大幅提高。
发明内容
针对现有清洗方法的不足，本发明解决所述的技术问题主要是提供一种用于热镀钢件的复合清洗方法。该方法可一次完成热镀钢件的表面清洗，具有工艺方法简单，生产成本低廉，清洗质量稳定，污染大大减少和方便工业化生产等优点。
本发明解决所述复合清洗方法技术问题的技术方案是设计一种用于热镀钢件的复合清洗方法，该方法首先将复合清洗液倒入超声波机的清洗槽中，液面高度为超声波清洗槽容量的2/3，按清洗液的能级密度50-100瓦/升选定超声波机的功率，然后将欲清洗的工件放入复合清洗液中，清洗液温度为25-50℃，在超声波作用下清洗3-20秒钟即可；所述复合清洗液的重量百分比配方为30％浓度的盐酸7-20％；添加剂5-10％；余量为水；所述添加剂配方为表面活性剂和水表面活性剂的重量比配方为OP-10∶6501∶平平加＝1∶1∶1.5，重量百分浓度为12-20％。
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于热镀钢件的复合清洗方法。该方法使用本发明设计的复合清洗液，在超声波的作用下，清洗3-20秒钟即可完成钢件的表面清洗，直接进入下道工序。与现有技术相比，本发明可一次完成热镀钢件的表面清洗，不需要传统的脱脂、水洗、酸洗、水洗工序，因此，具有流程短，工艺简单，效率提高，生产成本低，特别是没有废酸水的排放，只有少量废酸需要处理后回用，大大减少了对环境的污染程度，具有节能、节水，保护环境等明显优点。
图1是本发明方法使用不同清洗时间请选后的镀件样品对比图。图中，标号1-6的镀件样品分别为1.未处理的原件样品；2.经本发明方法处理3秒后的镀件样品；3.经本发明方法处理5秒后的镀件样品；4经本发明方法处理10秒后的镀件样品；5经本发明方法处理20秒后的镀件样品；6.传统清洗方法(包括酸洗工序)的镀件样品。对比样品1-6可以看出，本发明方法的镀件优于传统方法的镀件。
具体实施例方式
下面结合实施例及附图详细描述本发明。
本发明设计一种用于热镀钢件的复合清洗方法。该方法是利用超声波清洗机和复合清洗液的共同作用，可一次性清除钢件表面的氧化铁皮、红锈、磷化膜和油脂等污物。通过本发明方法进行复合清洗后，可直接进行热镀锌及合金。本发明的复合清洗方法是首先将复合清洗液倒入超声波机的清洗槽中，液面高度为超声波清洗槽容量的2/3，按清洗液的能级密度50-100瓦/升选定超声波机的功率。清洗液的能级密度等于超声波机的功率除以清洗液的体积，以此确定超声波机的功率。然后将欲清洗的工件放入复合清洗液中，清洗液温度为25-50℃，在超声波作用下清洗3-20秒钟即可；所述复合清洗液的重量百分比配方为30％浓度的盐酸7-20％；添加剂5-10％；余量为水；所述添加剂的配方为表面活性剂和水，表面活性剂的重量比配方为OP-10∶6501∶平平加＝1∶1∶1.5，余量为水，重量百分浓度为12-20％。虽然，本发明实施例所述表面活性剂的重量比配方是单一固定值，但这并不排除适用在此基础上的变化值。
本发明是基于盐酸对铁锈的去除作用，超声波的机械震荡增加清洗效果的作用，加之所研制的添加剂对表面污物的疏松、乳化作用等的共同作用，因此可一次性去除钢件表面的污物(氧化物、油脂、磷化物等)。本发明所采用的复合清洗剂是强酸介质，其PH值应大于3，因此设备材料的耐腐蚀性问题是必须首要解决的。为此，超声波清洗机换能器的振盒材料选用钛合金或316L不锈钢，清洗槽材料选用316L不锈钢。
本发明的清洗方法采用溢流方式进行，并且复合清洗液循环使用。在循环使用过程中清洗槽内复合清洗液的PH值，并根据PH的监测结果及时补充新液(复合清洗液)，以维持恒定的所述PH值，保持清洗效果。同时多余的废液经再生处理后，重新使用。本发明清洗方法在保证和提高镀件清洗质量的前提下，可使整个清洗过程达到零排放，对环境没有污染，实现清洁生产。
采用本发明方法清洗后，镀件可以直接进入助镀-热镀工艺，完成整个热镀工艺，因而可进一步提高热镀工艺的效率和镀件质量。
下面给出本发明的具体应用实施例实施例1清洗样品直径为4.0mm的冷拔钢丝。其上的污物构成是氧化铁皮，磷化膜及油脂；清洗条件在400W超声波机的清洗槽中放入2/3高度的复合清洗液，清洗液的能级密度为60瓦/升，复合清洗液配比为浓度30％的盐酸10％，添加剂5％，余量为水；添加剂配比为OP-10∶6501∶平平加＝1∶1∶1.5，重量百分浓度为10％；清洗液温度30℃。
清洗结果3秒钟可一次性完全清除镀件表面污物；镀件直接进行热镀锌后，没有漏镀现象。
实施例2清洗样品热轧带钢，其上污物构成主要是厚氧化铁皮。
清洗条件清洗液的能级密度70瓦/升；清洗液配比盐酸(浓度30％)15％，添加剂8％，余量为水；添加剂浓度为12％；清洗液温度45℃。余同实施例1。
清洗结果18秒钟可一次性完全清除镀件表面污物，可以直接进行热镀锌，镀件没有漏镀现象。
实施例3清洗样品热轧带钢，其上污物构成主要是厚氧化铁皮。
清洗条件清洗液的能级密度100瓦/升；清洗液配比盐酸(浓度30％)20％，添加剂10％，余量为水；添加剂的浓度为15％；清洗液温度50℃。余同实施例1。
清洗结果8秒钟可一次性完全清除镀件表面污物，可以直接进行热镀锌，镀件没有漏镀现象。
实施例4清洗样品生锈的黑铁管，其上的污物构成主要是铁锈、氧化皮、油脂。
清洗条件清洗液的能级密度50瓦/升；清洗液配比盐酸(浓度30％)7％，添加剂5％，余量为水；添加剂的浓度为20％，清洗液温度25℃。余同实施例1。
清洗结果3秒钟可一次性地完全清除表面污物，可以直接进行热镀锌，镀件没有漏镀现象。
权利要求
1.一种用于热镀钢件的复合清洗方法，该方法首先将复合清洗液倒入超声波机的清洗槽中，液面高度为超声波清洗槽容量的2/3，按清洗液的能级密度50-100瓦/升选定超声波机的功率，然后将欲清洗的工件放入复合清洗液中，清洗液温度为25-50℃，在超声波作用下清洗3-20秒钟即可；所述复合清洗液的重量百分比配方为30％浓度的盐酸7-20％；添加剂5-10％；余量为水；所述添加剂的配方为表面活性剂和水，重量百分浓度为12-20％。表面活性剂重量比配方为OP-10∶6501∶平平加＝1∶1∶1.5。
2.根据权利要求1所述的用于热镀钢件的复合清洗方法，其特征在于所述的复合清洗液的PH值大于3；超声波清洗机换能器的振盒材料选用钛合金或316L不锈钢，清洗槽材料选用316L不锈钢。
3.根据权利要求1或2所述的用于热镀钢件的复合清洗方法，其特征在于所述的清洗方法是溢流方式；并且复合清洗液循环使用；循环使用过程中监测PH值，适时补充新液维持恒定的所述PH值；同时余出的废液进行再生处理后，重新使用。
全文摘要
本发明涉及一种用于热镀钢件的复合清洗方法，该方法首先将复合清洗液倒入超声波机的清洗槽中，液面高度为超声波清洗槽容量的2/3，按清洗液的能级密度50－100瓦/升选定超声波机的功率，然后将欲清洗的工件放入复合清洗液中，清洗液温度为25－50℃，在超声波作用下清洗3－20秒钟即可；所述复合清洗液的重量百分比配方为30％浓度的盐酸7－20％；添加剂5－10％；余量为水；所述添加剂配方为表面活性剂和水表面活性剂的重量比配方为OP－10∶6501∶平平加＝1∶1∶1.5，重量百分浓度为12－20％。本发明方法可一次完成热镀钢件的表面清洗，具有方法简单，成本低廉，质量稳定，污染大大减少和方便工业化生产等优点。
文档编号C23G1/08GK1654712SQ20051001626
公开日2005年8月17日 申请日期2005年3月4日 优先权日2005年3月4日
发明者曹晓明, 温鸣, 申晓刚, 郝春亮 申请人:河北工业大学, 天津市工大镀锌设备有限公司