專利名稱：一種環(huán)保型熱浸鍍鋁助鍍劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼材表面防腐技術(shù)領(lǐng)域，屬于一種環(huán)保型熱浸鍍鋁助鍍劑，特別涉及水溶劑 法鋼材熱浸鍍鋁工藝助鍍處理所采用的一種水溶性助鍍劑。
背景技術(shù)：
鋼材材料鍍鋁后，可以使其既具有鋼的強(qiáng)度，又具有鋁的性質(zhì)。其表面的鍍鋁層具有鋁 的外觀，鍍層與鋼基體形成的合金層具有良好的耐熱性，能有效地防止鋼材的腐蝕。鍍鋁鋼 材已經(jīng)廣泛應(yīng)用于換熱器、汽車排氣管、消音器等。鍍鋁工藝多采用溶劑法熱浸鍍工藝，其 方法是將鋼材工件浸于熔融鋁液中，浸漬一段時間，這時鋼材和鋁液將發(fā)生一系列的化學(xué)和 物理反應(yīng)，在鋼材表面形成金屬化合物。鋼材工件取出冷卻后，鋼材的表面附著一層鋁液形 成鋁鍍層。因而鋼材的抗腐蝕性能得到很大的提高，減少了鋼材氧化生銹造成的損失，節(jié)省 資源，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。熱浸鍍鋁鋼材的抗腐蝕能力取決于鋁鍍層的質(zhì)量，鍍鋁層的質(zhì) 量與鋁熔體的質(zhì)量、預(yù)鍍鋼材的質(zhì)量有著密切的聯(lián)系。水溶劑法熱浸鍍鋁鋼材工件必須經(jīng)過 助鍍處理，才能提高預(yù)鍍鋼材工件在進(jìn)入鋁熔體之前的表面活性。助鍍處理是將經(jīng)過堿洗、 酸洗的鋼材工件浸入助鍍劑中，使鋼材表面發(fā)生化學(xué)和物理反應(yīng)。當(dāng)鋼材工件取出干燥后， 鋼材工件表面形成一層均勻的鹽膜因而能夠隔絕空氣，保護(hù)鋼材工件不被氧化，增強(qiáng)鋼材工 件的表面活性，以便在熱浸鍍鋁時獲得好的效果。助鍍質(zhì)量的好壞直接影響鋼材工件熱浸鍍 鋁鍍層的質(zhì)量。助鍍質(zhì)量好時，熱浸鍍鍍層無漏鍍，鍍層均勻，附著力好，而且能夠提高生 產(chǎn)效率。然而，目前關(guān)于鋼材熱浸鍍鋁所使用的助鍍劑尚無理想的配方，有些污染環(huán)境，有 些毒性很大，有些價(jià)格昂貴，有些容易發(fā)生漏鍍，有些消耗太大。
常用的助鍍劑為氯化鋅、氯化銨及其他氟化物的混合物水溶液，也有采用氯化銨、氯化 鉀和氯化鈉混合物水溶液等。其中使用氯化鋅、氯化氨助鍍劑處理鋼材工件，在浸入鋁液時， 鋼材工件表層的助鍍鹽膜與鋁液發(fā)生反應(yīng)，放出氨氣、氯化氫、氯化鋁氣體，造成鍍層不均 勻，甚至有漏鍍現(xiàn)象，而且放出的氯化鋁污染環(huán)境，并且氯化鋅有毒，傷害人體健康。
NH4C1=HC1 t +NH3 t 3ZnCl2+2Al=2AlCl3 t +3Zn
中國專利CN99100655.0公開了一種鋼材熱浸鍍鋁工藝，采用氯化鉀、氯化鈉、冰晶石 和氟化鋁作為助鍍劑，能夠得到漏鍍較少的熱浸鍍產(chǎn)品，但其產(chǎn)品表面仍然有缺陷，易形成
3針孔漏鍍。中國專利CN88105051.2公開的熱浸鍍鋁用水溶性助鍍劑，采用氟鋯酸鉀、氯化 鉀、氟化鋁、氟化鉀、氫氟酸的混合水溶劑作為助鍍劑。對鋼鐵表面有著較強(qiáng)的活化作用， 提高了鋁液對鋼材表面的浸潤能力，可以得到漏鍍很少質(zhì)量較好的熱浸鍍鋁產(chǎn)品。專利 CN01127196.5鋼材熱浸鍍鋅鋁系合金用水溶性助鍍劑，釆用氟鋯酸鉀、氯化鉀、氟化鋁、 氟化鉀、氟化銨和氯化銨作為助鍍劑，對鋼材表面有較強(qiáng)的浸潤能力，同時對鍍液中的氧化 物有一定的溶解作用，提高了鍍層的質(zhì)量。中國專利CN88105051,2和CN01127196.5報(bào)道 能夠提高鍍層的質(zhì)量，但是配方中所采用的氟鋯酸鉀毒性大、價(jià)格昂貴，不適合工廠的大規(guī) 模使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服目前鋼材熱浸鍍鋁助鍍劑的不足，本發(fā)明研究了一種助鍍效果 好，配方簡單，成本低，無毒環(huán)保，避免對環(huán)境和工人構(gòu)成危害，適用于工廠大規(guī)模生產(chǎn)的 熱浸鍍鋁水溶性助鍍劑。
本發(fā)明的熱浸鍍鋁助鍍劑包括硼砂(Na2B4CV10H2O ) 30~400g/L，氯化鈉(NaCl) 5~80g/L的水溶液。
采用本發(fā)明水溶性助鍍劑進(jìn)行鋼材熱浸鍍鋁時，先將鋼材工件進(jìn)行堿洗、酸洗、水洗， 保證待鍍鋼材工件無銹，表面潔凈。然后將鋼材工件浸入硼砂、氯化鈉組成的助鍍劑水溶液 中，控制溫度為70 9(TC，使助鍍劑充分活化、浸潤鋼材工件，成膜均勻，然后采用300'C 干燥固化。助鍍后的鋼材表面形成一層致密的鹽膜，能夠有效地阻隔空氣，防止氧氣和鋼鐵 工件產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并保證鋼材工件表面無殘留雜質(zhì)。助鍍處理時采用吹氣方式，保證助鍍 劑水溶液的均勻。
以下詳細(xì)說明本發(fā)明的工藝步驟
1、 堿洗將鋼材工件置入5 30%NaOH、 5 25V。Na2Si03和5~35 /(^3^04混合水 溶液中，溫度為80 10(TC,時間為30分鐘，除去鋼材工件表面的油污。
2、 一次水洗用水洗去鋼材工件表面殘余的堿。
3、 酸洗將鋼材工件置入20 31%鹽酸水溶液中，除去鋼材表面的鐵銹。
4、 二次水洗將酸洗鋼材工件表面殘留的鹽酸用水洗去。
5、 助鍍將鋼材工件置入硼砂含量為30一00g/L、氯化鈉含量為5~80g/L的助鍍劑水 溶液中，助鍍溫度為70 90'C，時間為2 5min，并采用吹氣方式保證助鍍劑水溶液的均勻。
6、 干燥干燥溫度為30(TC，時間為5min,使鋼材工件表面形成一層薄膜。
7、 熱浸鍍鋁緩慢地將鋼材工件放入鋁熔體中，鋁液的溫度為700~720°C，熱浸鍍時間為2min。8、 冷卻以緩慢的提拉速度將鋼材工件從鋁熔體中提出，放置在空氣中自然冷卻，使 鍍層充分凝固。9、 后處理及包裝得到熱浸鍍鋁產(chǎn)品 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果1、 助鍍劑成本低廉，使用的硼砂和氯化鈉都是常用價(jià)廉的化學(xué)藥品，而且助鍍劑的藥 品的組分含量低，消耗藥品少。2、 助鍍劑無毒性，對工人的健康沒有傷害。3、 助鍍劑對鋼材工件表面具有很強(qiáng)的浸潤能力，助鍍處理時能夠形成良好的鹽膜保護(hù) 鋼材工件。4、 助鍍劑不污染環(huán)境，熱浸鍍鋁時，不會放出氯化鋁等有毒氣體。5、 生產(chǎn)的熱浸鍍鋁產(chǎn)品抗腐蝕性能優(yōu)秀。鍍層質(zhì)量好，表面平整，鍍層致密均勻，無 漏鍍現(xiàn)象，附著力好，鍍層較薄，降低了鋁的消耗。鋼材工件鍍層為金黃色，產(chǎn)品美觀。下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。


圖l是本發(fā)明工藝流程示意圖。本發(fā)明工藝流程是:堿洗、 一次水洗、酸洗、二次水洗、助鍍、干燥、熱浸鍍鋁、冷卻 及后處理后得到浸鍍產(chǎn)品。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:將1.2毫米厚Q235鋼材工件置入15。/。NaOH、 10%Na2SiO3和10%Na3PO4 混合水溶液中，溫度為卯'C，時間為30分鐘，除去鋼材工件表面的油污，用水洗去鋼材工 件表面殘余的堿。然后將鋼材工件置入鹽酸(31%)水溶液中，除去鋼材表面的鐵銹，用水 洗去鋼材工件表面殘留的鹽酸。將鋼材工件置入硼砂含量為50g/L、氯化鈉含量為10g/L的 助鍍劑水溶液中，采用吹氣方式保證助鍍劑水溶液的均勻，助鍍溫度為90'C，時間為2.5min。 將經(jīng)過助鍍處理的鋼材工件進(jìn)行干燥，溫度為300°C，時間為5min,使鋼材工件表面形成 一層薄膜。緩慢將鋼材工件放入鋁熔體中，鋁液的溫度為72(TC，熱浸鍍時間為2min。以一 定的提拉速度將鋼材工件從鋁熔體中取出，放置空氣中自然冷卻，使鍍層充分凝固。最后得 到熱浸鍍鋁產(chǎn)品。所得的鋼材熱浸鍍鋁產(chǎn)品表面平整，鍍層致密均勻，呈金黃色，無漏鍍?nèi)?陷，附著力好，抗腐蝕能力強(qiáng)。實(shí)施例2:將3毫米厚Q235鋼制異形結(jié)構(gòu)件置入12"y。NaOH、8。/。Na2Si03和15%Na3P04 混合水溶液中，溫度為95'C，時間為30分鐘，除去鋼材工件表面的油污，用水洗去鋼材工 件表面殘余的堿。然后將鋼材工件置入鹽酸(27%)水溶液中，除去鋼材表面的鐵銹，用水 洗去鋼材工件表面殘留的鹽酸。將鋼材工件置入硼砂含量為30g/L，氯化鈉含量為30g/L的 助鍍劑水溶液中，采用吹氣方式保證助鍍劑水溶液的均勻，助鍍溫度為8(TC,時間為3.5min。 將經(jīng)過助鍍處理的鋼材工件進(jìn)行干燥，溫度為300'C，時間為5min，使鋼材工件表面形成 一層薄膜。緩慢將鋼材工件放入鋁熔體中，鋁液的溫度為71(TC,熱浸鍍時間為2min。以 一定的提拉速度將鋼材工件從鋁熔體中取出，放置空氣中自然冷卻，使鍍層充分凝固。最后 得到熱浸鍍鋁產(chǎn)品。所得的鋼材熱浸鍍鋁產(chǎn)品表面平整，鍍層致密均勻，呈金黃色，無漏鍍 缺陷，附著力好，抗腐蝕能力強(qiáng)。實(shí)施例3:將2毫米厚45號鋼工件置入濃度10%NaOH、 12°/^3;^03和15%Na3P04 混合水溶液中，溫度為卯。C，時間為30分鐘，除去鋼材工件表面的油污，用水洗去鋼材工 件表面殘余的堿。然后將鋼材工件置入鹽酸(20%)水溶液中，除去鋼材表面的鐵銹，用水 洗去鋼材工件表面殘留的鹽酸。將鋼材工件置入硼砂含量為80g/L，氯化鈉含量為5g/L的 助鍍劑水溶液中，采用吹氣方式保證助鍍劑水溶液的均勻，助鍍溫度為70'C,時間為5min。 將經(jīng)過助鍍處理的鋼材工件進(jìn)行干燥，溫度為300'C,時間為5min,使鋼材工件表面形成 一層薄膜。緩慢將鋼材工件放入鋁熔體中，鋁液的溫度為700°C,熱浸鍍時間為2min。以 一定的提拉速度將鋼材工件從鋁熔體中取出，放置空氣中自然冷卻，使鍍層充分凝固。最后 得到熱浸鍍鋁產(chǎn)品。所得的鋼材熱浸鍍鋁產(chǎn)品表面平整，鍍層致密均勻，無漏鍍?nèi)毕荩街?力好，抗腐蝕能力強(qiáng)。實(shí)施例4:將2毫米厚Q235鋼制異形結(jié)構(gòu)件置入12n/。NaOH、8。/。Na2Si03和15%Na3P04 混合水溶液中，溫度為95。C，時間為30分鐘，除去鋼材工件表面的油污，用水洗去鋼材工 件表面殘余的堿。然后將鋼材工件置入鹽酸(27%)水溶液中，除去鋼材表面的鐵銹，用水 洗去鋼材工件表面殘留的鹽酸。將鋼材工件置入硼砂含量為200g/L，氯化鈉含量為60g/L 的助鍍劑水溶液中，采用吹氣方式保證助鍍劑水溶液的均勻，助鍍溫度為80°C，時間為 3. 5min。將經(jīng)過助鍍處理的鋼材工件進(jìn)行干燥，溫度為300。C，時間為5min,使鋼材工件 表面形成一層薄膜。緩慢將鋼材工件放入鋁熔體中，鋁液的溫度為710°C，熱浸鍍時間為 2min。以一定的提拉速度將鋼材工件從鋁熔體中取出，放置空氣中自然冷卻，使鍍層充分 凝固。最后得到熱浸鍍鋁產(chǎn)品。所得的鋼材熱浸鍍鋁產(chǎn)品表面平整，鍍層致密均勻，呈金黃 色，無漏鍍?nèi)毕?，附著力好，抗腐蝕能力強(qiáng)。權(quán)利要求
1、一種環(huán)保型熱浸鍍鋁助鍍劑，其特征在于它包括硼砂(Na2B4O7·10H2O)30～400g/L，氯化鈉(NaCl)5～80g/L的水溶液。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型熱浸鍍鋁助鍍劑，其特征在于助鍍處理溫度為70~90 °C，時間為2 5min。
3、 一種如權(quán)利要求l所述的水溶性助鍍劑對鋼材熱浸鍍鋁的應(yīng)用，其特征在于先將 鋼材工件進(jìn)行堿洗、酸洗、水洗，保證待鍍鋼材工件無銹，表面潔凈，然后將鋼材工件浸入 硼砂、氯化鈉組成的助鍍劑水溶液中，控制溫度為70 卯X:，使助鍍劑充分活化、浸潤鋼材 工件，成膜均勻，然后采用300'C干燥固化。
4、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的水溶性助鍍劑對鋼材熱浸鍍鋁的應(yīng)用，其特征在于水溶性 助鍍劑對鋼材熱浸鍍鋁的應(yīng)用過程采用吹氣方式保證助鍍劑水溶液的均勻。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋼材表面防腐技術(shù)領(lǐng)域，屬于一種環(huán)保型熱浸鍍鋁助鍍劑，用于水溶劑法鋼材熱浸鍍鋁工藝過程中的助鍍處理。其特征在于由含有硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)，氯化鈉(NaCl)的混合水溶液組成。鋼材工件助鍍處理時間為2～5分鐘，助鍍溫度為70～90℃，然后進(jìn)行干燥、熱浸鍍鋁。該助鍍劑能夠解決助鍍造成的熱浸鍍鋁產(chǎn)品鍍層不均勻和漏鍍問題，并能夠解決氟鋯酸鉀助鍍劑毒性大、價(jià)格昂貴的問題。其優(yōu)點(diǎn)是助鍍劑配方簡單，成本低，無毒環(huán)保，有利工人健康；產(chǎn)品質(zhì)量高，抗腐蝕性能好，鍍層致密均勻、附著力高，表層有金黃光澤，美觀。
文檔編號C23C2/02GK101649440SQ20091011438
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者上官琪, 曾建民, 罡 肖, 肖建強(qiáng), 肖瑩瑩, 陸宇衡, 黃彩敏 申請人:廣西大學(xué)