专利名称：一种环保型热浸镀铝助镀剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及钢材表面防腐技术领域，属于一种环保型热浸镀铝助镀剂，特别涉及水溶剂 法钢材热浸镀铝工艺助镀处理所采用的一种水溶性助镀剂。
背景技术：
钢材材料镀铝后，可以使其既具有钢的强度，又具有铝的性质。其表面的镀铝层具有铝 的外观，镀层与钢基体形成的合金层具有良好的耐热性，能有效地防止钢材的腐蚀。镀铝钢 材已经广泛应用于换热器、汽车排气管、消音器等。镀铝工艺多采用溶剂法热浸镀工艺，其 方法是将钢材工件浸于熔融铝液中，浸渍一段时间，这时钢材和铝液将发生一系列的化学和 物理反应，在钢材表面形成金属化合物。钢材工件取出冷却后，钢材的表面附着一层铝液形 成铝镀层。因而钢材的抗腐蚀性能得到很大的提高，减少了钢材氧化生锈造成的损失，节省 资源，产生良好的经济效益。热浸镀铝钢材的抗腐蚀能力取决于铝镀层的质量，镀铝层的质 量与铝熔体的质量、预镀钢材的质量有着密切的联系。水溶剂法热浸镀铝钢材工件必须经过 助镀处理，才能提高预镀钢材工件在进入铝熔体之前的表面活性。助镀处理是将经过碱洗、 酸洗的钢材工件浸入助镀剂中，使钢材表面发生化学和物理反应。当钢材工件取出干燥后， 钢材工件表面形成一层均匀的盐膜因而能够隔绝空气，保护钢材工件不被氧化，增强钢材工 件的表面活性，以便在热浸镀铝时获得好的效果。助镀质量的好坏直接影响钢材工件热浸镀 铝镀层的质量。助镀质量好时，热浸镀镀层无漏镀，镀层均匀，附着力好，而且能够提高生 产效率。然而，目前关于钢材热浸镀铝所使用的助镀剂尚无理想的配方，有些污染环境，有 些毒性很大，有些价格昂贵，有些容易发生漏镀，有些消耗太大。
常用的助镀剂为氯化锌、氯化铵及其他氟化物的混合物水溶液，也有采用氯化铵、氯化 钾和氯化钠混合物水溶液等。其中使用氯化锌、氯化氨助镀剂处理钢材工件，在浸入铝液时， 钢材工件表层的助镀盐膜与铝液发生反应，放出氨气、氯化氢、氯化铝气体，造成镀层不均 匀，甚至有漏镀现象，而且放出的氯化铝污染环境，并且氯化锌有毒，伤害人体健康。
NH4C1=HC1 t +NH3 t 3ZnCl2+2Al=2AlCl3 t +3Zn
中国专利CN99100655.0公开了一种钢材热浸镀铝工艺，采用氯化钾、氯化钠、冰晶石 和氟化铝作为助镀剂，能够得到漏镀较少的热浸镀产品，但其产品表面仍然有缺陷，易形成
3针孔漏镀。中国专利CN88105051.2公开的热浸镀铝用水溶性助镀剂，采用氟锆酸钾、氯化 钾、氟化铝、氟化钾、氢氟酸的混合水溶剂作为助镀剂。对钢铁表面有着较强的活化作用， 提高了铝液对钢材表面的浸润能力，可以得到漏镀很少质量较好的热浸镀铝产品。专利 CN01127196.5钢材热浸镀锌铝系合金用水溶性助镀剂，釆用氟锆酸钾、氯化钾、氟化铝、 氟化钾、氟化铵和氯化铵作为助镀剂，对钢材表面有较强的浸润能力，同时对镀液中的氧化 物有一定的溶解作用，提高了镀层的质量。中国专利CN88105051,2和CN01127196.5报道 能够提高镀层的质量，但是配方中所采用的氟锆酸钾毒性大、价格昂贵，不适合工厂的大规 模使用。
发明内容
本发明的目的是为了克服目前钢材热浸镀铝助镀剂的不足，本发明研究了一种助镀效果 好，配方简单，成本低，无毒环保，避免对环境和工人构成危害，适用于工厂大规模生产的 热浸镀铝水溶性助镀剂。
本发明的热浸镀铝助镀剂包括硼砂(Na2B4CV10H2O ) 30~400g/L，氯化钠(NaCl) 5~80g/L的水溶液。
采用本发明水溶性助镀剂进行钢材热浸镀铝时，先将钢材工件进行碱洗、酸洗、水洗， 保证待镀钢材工件无锈，表面洁净。然后将钢材工件浸入硼砂、氯化钠组成的助镀剂水溶液 中，控制温度为70 9(TC，使助镀剂充分活化、浸润钢材工件，成膜均匀，然后采用300'C 干燥固化。助镀后的钢材表面形成一层致密的盐膜，能够有效地阻隔空气，防止氧气和钢铁 工件产生化学反应，并保证钢材工件表面无残留杂质。助镀处理时采用吹气方式，保证助镀 剂水溶液的均匀。
以下详细说明本发明的工艺步骤
1、 碱洗将钢材工件置入5 30%NaOH、 5 25V。Na2Si03和5~35 /(^3^04混合水 溶液中，温度为80 10(TC,时间为30分钟，除去钢材工件表面的油污。
2、 一次水洗用水洗去钢材工件表面残余的碱。
3、 酸洗将钢材工件置入20 31%盐酸水溶液中，除去钢材表面的铁锈。
4、 二次水洗将酸洗钢材工件表面残留的盐酸用水洗去。
5、 助镀将钢材工件置入硼砂含量为30一00g/L、氯化钠含量为5~80g/L的助镀剂水 溶液中，助镀温度为70 90'C，时间为2 5min，并采用吹气方式保证助镀剂水溶液的均匀。
6、 干燥干燥温度为30(TC，时间为5min,使钢材工件表面形成一层薄膜。
7、 热浸镀铝缓慢地将钢材工件放入铝熔体中，铝液的温度为700~720°C，热浸镀时间为2min。8、 冷却以缓慢的提拉速度将钢材工件从铝熔体中提出，放置在空气中自然冷却，使 镀层充分凝固。9、 后处理及包装得到热浸镀铝产品 本发明的优点和效果1、 助镀剂成本低廉，使用的硼砂和氯化钠都是常用价廉的化学药品，而且助镀剂的药 品的组分含量低，消耗药品少。2、 助镀剂无毒性，对工人的健康没有伤害。3、 助镀剂对钢材工件表面具有很强的浸润能力，助镀处理时能够形成良好的盐膜保护 钢材工件。4、 助镀剂不污染环境，热浸镀铝时，不会放出氯化铝等有毒气体。5、 生产的热浸镀铝产品抗腐蚀性能优秀。镀层质量好，表面平整，镀层致密均匀，无 漏镀现象，附着力好，镀层较薄，降低了铝的消耗。钢材工件镀层为金黄色，产品美观。下面结合附图，对本发明进行详细的描述。
图l是本发明工艺流程示意图。本发明工艺流程是:碱洗、 一次水洗、酸洗、二次水洗、助镀、干燥、热浸镀铝、冷却 及后处理后得到浸镀产品。
具体实施方式
实施例l:将1.2毫米厚Q235钢材工件置入15。/。NaOH、 10%Na2SiO3和10%Na3PO4 混合水溶液中，温度为卯'C，时间为30分钟，除去钢材工件表面的油污，用水洗去钢材工 件表面残余的碱。然后将钢材工件置入盐酸(31%)水溶液中，除去钢材表面的铁锈，用水 洗去钢材工件表面残留的盐酸。将钢材工件置入硼砂含量为50g/L、氯化钠含量为10g/L的 助镀剂水溶液中，采用吹气方式保证助镀剂水溶液的均匀，助镀温度为90'C，时间为2.5min。 将经过助镀处理的钢材工件进行干燥，温度为300°C，时间为5min,使钢材工件表面形成 一层薄膜。缓慢将钢材工件放入铝熔体中，铝液的温度为72(TC，热浸镀时间为2min。以一 定的提拉速度将钢材工件从铝熔体中取出，放置空气中自然冷却，使镀层充分凝固。最后得 到热浸镀铝产品。所得的钢材热浸镀铝产品表面平整，镀层致密均匀，呈金黄色，无漏镀缺 陷，附着力好，抗腐蚀能力强。实施例2:将3毫米厚Q235钢制异形结构件置入12"y。NaOH、8。/。Na2Si03和15%Na3P04 混合水溶液中，温度为95'C，时间为30分钟，除去钢材工件表面的油污，用水洗去钢材工 件表面残余的碱。然后将钢材工件置入盐酸(27%)水溶液中，除去钢材表面的铁锈，用水 洗去钢材工件表面残留的盐酸。将钢材工件置入硼砂含量为30g/L，氯化钠含量为30g/L的 助镀剂水溶液中，采用吹气方式保证助镀剂水溶液的均匀，助镀温度为8(TC,时间为3.5min。 将经过助镀处理的钢材工件进行干燥，温度为300'C，时间为5min，使钢材工件表面形成 一层薄膜。缓慢将钢材工件放入铝熔体中，铝液的温度为71(TC,热浸镀时间为2min。以 一定的提拉速度将钢材工件从铝熔体中取出，放置空气中自然冷却，使镀层充分凝固。最后 得到热浸镀铝产品。所得的钢材热浸镀铝产品表面平整，镀层致密均匀，呈金黄色，无漏镀 缺陷，附着力好，抗腐蚀能力强。实施例3:将2毫米厚45号钢工件置入浓度10%NaOH、 12°/^3;^03和15%Na3P04 混合水溶液中，温度为卯。C，时间为30分钟，除去钢材工件表面的油污，用水洗去钢材工 件表面残余的碱。然后将钢材工件置入盐酸(20%)水溶液中，除去钢材表面的铁锈，用水 洗去钢材工件表面残留的盐酸。将钢材工件置入硼砂含量为80g/L，氯化钠含量为5g/L的 助镀剂水溶液中，采用吹气方式保证助镀剂水溶液的均匀，助镀温度为70'C,时间为5min。 将经过助镀处理的钢材工件进行干燥，温度为300'C,时间为5min,使钢材工件表面形成 一层薄膜。缓慢将钢材工件放入铝熔体中，铝液的温度为700°C,热浸镀时间为2min。以 一定的提拉速度将钢材工件从铝熔体中取出，放置空气中自然冷却，使镀层充分凝固。最后 得到热浸镀铝产品。所得的钢材热浸镀铝产品表面平整，镀层致密均匀，无漏镀缺陷，附着 力好，抗腐蚀能力强。实施例4:将2毫米厚Q235钢制异形结构件置入12n/。NaOH、8。/。Na2Si03和15%Na3P04 混合水溶液中，温度为95。C，时间为30分钟，除去钢材工件表面的油污，用水洗去钢材工 件表面残余的碱。然后将钢材工件置入盐酸(27%)水溶液中，除去钢材表面的铁锈，用水 洗去钢材工件表面残留的盐酸。将钢材工件置入硼砂含量为200g/L，氯化钠含量为60g/L 的助镀剂水溶液中，采用吹气方式保证助镀剂水溶液的均匀，助镀温度为80°C，时间为 3. 5min。将经过助镀处理的钢材工件进行干燥，温度为300。C，时间为5min,使钢材工件 表面形成一层薄膜。缓慢将钢材工件放入铝熔体中，铝液的温度为710°C，热浸镀时间为 2min。以一定的提拉速度将钢材工件从铝熔体中取出，放置空气中自然冷却，使镀层充分 凝固。最后得到热浸镀铝产品。所得的钢材热浸镀铝产品表面平整，镀层致密均匀，呈金黄 色，无漏镀缺陷，附着力好，抗腐蚀能力强。权利要求
1、一种环保型热浸镀铝助镀剂，其特征在于它包括硼砂(Na2B4O7·10H2O)30～400g/L，氯化钠(NaCl)5～80g/L的水溶液。
2、 根据权利要求1所述的环保型热浸镀铝助镀剂，其特征在于助镀处理温度为70~90 °C，时间为2 5min。
3、 一种如权利要求l所述的水溶性助镀剂对钢材热浸镀铝的应用，其特征在于先将 钢材工件进行碱洗、酸洗、水洗，保证待镀钢材工件无锈，表面洁净，然后将钢材工件浸入 硼砂、氯化钠组成的助镀剂水溶液中，控制温度为70 卯X:，使助镀剂充分活化、浸润钢材 工件，成膜均匀，然后采用300'C干燥固化。
4、 根据权利要求4所述的水溶性助镀剂对钢材热浸镀铝的应用，其特征在于水溶性 助镀剂对钢材热浸镀铝的应用过程采用吹气方式保证助镀剂水溶液的均匀。
全文摘要
本发明涉及钢材表面防腐技术领域，属于一种环保型热浸镀铝助镀剂，用于水溶剂法钢材热浸镀铝工艺过程中的助镀处理。其特征在于由含有硼砂(Na<sub>2</sub>B<sub>4</sub>O<sub>7</sub>·10H<sub>2</sub>O)，氯化钠(NaCl)的混合水溶液组成。钢材工件助镀处理时间为2～5分钟，助镀温度为70～90℃，然后进行干燥、热浸镀铝。该助镀剂能够解决助镀造成的热浸镀铝产品镀层不均匀和漏镀问题，并能够解决氟锆酸钾助镀剂毒性大、价格昂贵的问题。其优点是助镀剂配方简单，成本低，无毒环保，有利工人健康；产品质量高，抗腐蚀性能好，镀层致密均匀、附着力高，表层有金黄光泽，美观。
文档编号C23C2/02GK101649440SQ20091011438
公开日2010年2月17日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者上官琪, 曾建民, 罡 肖, 肖建强, 肖莹莹, 陆宇衡, 黄彩敏 申请人:广西大学