一种助镀液及其使用该种助镀液的热镀锌工艺

摘要

本申请涉及热镀的领域，本申请一种助镀液及其使用该种助镀液的热镀锌工艺，解决了将工件放入活化液进行活化时锌离子、铁离子浓度大，容易造成工件表面附着不均匀，在后续热镀的过程中工件表面结合强度不均匀，镀件易被腐蚀的问题，公开了一种助镀液，其成分包括锌离子、亚铁离子、磷酸锌、氨水、氯化铵和硅酸钠等，氨水与锌离子形成配合物，亚铁离子与磷酸盐形成配合物，配合物慢慢释放锌离子、铁离子，使助镀液中的锌离子、铁离子浓度保持平衡，进而保证镀层的均匀、平整；本申请还公开了一种使用以上助镀液的热镀锌工艺，其包括除油、酸洗、热镀、活化等步骤，获得了镀层较均匀的镀件。

权利要求

1.一种助镀液，其特征在于，包括以下原料：氨水，可溶性锌盐、可溶性铁盐、可溶性硅酸盐、磷酸盐、氯化铵，每1L所述助镀液的原料中可溶性锌盐为0.2 0.3mol，可溶性铁盐为~

0.2 0.3mol，可溶性磷酸盐为0.1 0.3mol，氯化铵的浓度为0.01 0.03mol/L，且所述可溶性~ ~ ~

铁盐为亚铁离子盐。

2.根据权利要求1所述的一种助镀液，其特征在于：每1L所述助镀液的原料中所述可溶性硅酸盐为0.1 0.2mol。

~

3.根据权利要求2所述的一种助镀液，其特征在于：所述可溶性硅酸盐为硅酸钠。

4.一种热镀锌工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1：将工件进行化学除油，得到除油工件；

S2：将除油工件放入5wt%HCl进行酸洗，得到除锈工件；

S3：将除锈工件进行水洗，得到水洗工件；

S4：将水洗工件放入助镀液中，所述助镀液为权利要求1 3所述任意一项助镀液，且配~

制助镀液时，先加入磷酸盐，后加入氨水，得到待处理工件；

S5：将待处理工件进行烘干，得到烘干工件；

S6：热镀，将烘干工件放入到热镀液中进行热镀，得到热镀工件；

S7：将热镀工件引出。

5.根据权利要求4所述的一种热镀锌工艺，其特征在于：所述S6中不断补充氨水以保持助镀液的pH值稳定。

6.根据权利要求4所述的一种热镀锌工艺，其特征在于：所述S6中助镀液进行持续搅拌。

7.一种热镀锌工件，其特征在于，包括工件本体和包裹在工件本体外侧的镀层，所镀层由权利要求4‑6任意一项权利要求所属的一种热镀锌工艺镀层获得。

说明书

一种助镀液及其使用该种助镀液的热镀锌工艺

技术领域

[0001] 本申请涉及热镀的领域，更具体地说，它涉及一种助镀液及其使用该种助镀液的热镀锌工艺。

背景技术

[0002] 热镀锌是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。

[0003] 锌铁合金层的耐蚀性较纯锌层更高，硬度也更大，较锌镀层结晶更细，更致密，在汽车和家电中得到广泛应用。然而，在热镀锌铁前期将工件放入活化液进行活化的过程中
锌离子、铁离子浓度过大，容易造成工件表面附着不均匀，在后续热镀锌的过程中工件表面
结合强度不均匀，导致镀件易被腐蚀，表面粗糙，无法满足在各种领域的需求。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的不足，本发明的本发明的第一个目的在于提供一种助镀液，其具有使镀层均匀、镀件表面平整的优点。

[0005] 第二个目的在于提供一种使用该助镀液的热镀锌工艺，其具有能够制作出镀层均匀、表面平整的镀件的优点。

[0006] 为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：

[0007] 一种助镀液，包括以下原料：氨水，可溶性锌盐、可溶性铁盐、磷酸盐、氯化铵，每1L所述助镀液的原料中可溶性锌盐为0.2～0.3mol可溶性铁盐为0.2～0.3mol，可溶性磷酸盐
为0.1～0.3mol，氯化铵的浓度为0.01～0.03mol/L。

[0008] 通过采用上述技术方案，镀液中的锌离子对铁的阴极析出具有阻碍作用，而铁离子则促进了锌在铁制工件表面析出附着嵌入铁原子晶格中，同时利用氯化铵体系，具有助
镀液稳定，使用维护方便，活化效果好的优点；

[0009] 加入氨水，一定程度上抑制氯化铵的分解，起到调整溶液pH的作用，当在锌铁合金镀液中锌、铁离子比例失衡时，能起到缓冲作用，在一定程度上保证了镀液的稳定性；

[0010] 同时，形成锌氨络离子，助镀液中部分氧化产生的氧化锌和氢氧化锌溶解于氨水中，避免铁制工件表面附着氧化锌或氢氧化锌，减少工件表面非金属的污物沾染的可能；

[0011] 同时锌离子、溶解的氧化锌、溶解的氢氧化锌形成锌氨络离子，使反应不断进行，生成配合物氢氧化四氨合锌，配合物使溶液中锌离子浓度降低，工件在助镀液中表面可均
匀嵌入锌原子的薄层，薄层厚度小且均匀，当助镀液中游离的锌离子浓度降低后，配合物又
能缓慢释放锌离子，维持游离的锌离子浓度无需额外添加的情况下长久保持一个较低的浓
度，保证游离的锌离子浓度不会太高，助镀速度均匀，且无需频繁补充锌离子，提高生产效
率。

[0012] 磷酸盐在一定程度上抑制氨气挥发，同时磷酸盐与氨形成磷酸铵，能够使镀层具有更高的耐蚀性能、良好的上漆性、优良的加工焊接性能。

[0013] 优选的，所述助镀液中还包括可溶性硅酸盐0.1～0.2mol。

[0014] 通过采用上述技术方案，由于硅酸盐可做缓蚀剂，能够抑制氯离子对于金属的腐蚀作用，因此获得了腐蚀较小的镀件。

[0015] 优选的，所述可溶性铁盐为亚铁离子盐。

[0016] 通过采用上述技术方案，由于使用了亚铁离子，由于亚铁离子能与磷酸铵形成配合物，因此能够利用配合物保证镀件均匀，同时因为硅酸盐可与三价铁反应，生成沉淀膜，
而硅酸盐不与亚铁离子反应，因此选用亚铁离子。

[0017] 优选的，所述可溶性硅酸盐为硅酸钠。

[0018] 通过采用上述技术方案，由于硅酸钠缓蚀剂在冷水中，硅酸钠能够提高水中的pH值，降低腐蚀速率，因此使用硅酸钠能够得到腐蚀较小的镀件。

[0019] 为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：

[0020] 一种热镀锌工艺，包括以下步骤：

[0021] S1：将工件进行化学除油，得到除油工件；

[0022] S2：将除油工件放入5wt％HCl进行酸洗，得到除锈工件；

[0023] S3：将除锈工件进行水洗，得到水洗工件；

[0024] S4：将水洗工件放入助镀液中，助镀液为上述任意一项助镀液，且配制助镀液时，先加入磷酸盐，后加入氨水，得到待处理工件；

[0025] S5：将待处理工件进行烘干，得到烘干工件；

[0026] S6：热镀，将烘干工件放入到热镀液中进行热镀，得到热镀工件；

[0027] S7：将热镀工件引出。

[0028] 通过采用上述技术方案，能够得到耐蚀性能和镀层更加均匀的镀件。

[0029] 同时由于体系中有亚铁离子，由于亚铁离子易与氨水反应生成沉淀，因此需先加入磷酸盐与亚铁离子形成稳定的络合物。

[0030] 优选的，所述S6中不断补充氨水以保持助镀液的pH值稳定。

[0031] 通过采用上述技术方案，由于氨水能够调节溶液的pH值，因此需要在及时补充氨水，否则pH下降，镀层会出现发灰、发黑现象。

[0032] 优选的，所述S6中助镀液进行持续搅拌。

[0033] 通过采用上述技术方案，由于镀液中成分较多且需补充氨水，所以需不断搅拌使助镀液均匀，从而保证镀件的镀层均匀。

[0034] 优选的，一种热镀锌工件，包括工件本体和包裹在工件本体外侧的镀层，所镀层由上述任一项 所述的一种热镀锌工艺镀层获得。

[0035] 通过采用上述技术方案，由上述方法制出的热镀工件表面更加平整，镀层更均匀。

[0036] 综上所述，本申请具有以下有益效果：

[0037] 1、由于本申请采用加入了氨水和磷酸盐的助镀液，由于氨水和磷酸盐能够与锌离子、铁离子形成配合物，获得了镀层均匀的效果。

[0038] 2、本申请中优选采用氯化铵体系，获得了助镀液稳定，实用维护方便，镀层的光亮性和平整性都优于其他助镀液体系的效果。

[0039] 3、本申请的方法，通过加入硅酸钠，由于硅酸钠能够减小氯离子对金属的腐蚀作用，因此获得了腐蚀较少的镀件的效果。

附图说明

[0040] 图1是镀层均匀性测试测量点板面分布图。

具体实施方式

[0041] 本申请所用氨水为洛阳宏昌工贸有限公司产品，

[0042] 氯化铵为巨能化工有限公司产品，

[0043] 氯化亚铁和氯化锌为济南格伦化工有限公司产品，

[0044] 磷酸锌酸为天津市荣宏化工有限公司产品，

[0045] 硅酸钠为腾泰化工有限公司产品，

[0046] 氢氧化钠为上海辉业化工有限公司产品。

[0047] 实施例1，

[0048] 一种助镀液，用以下方法配制：将0.2mol氯化亚铁、0.2mol氯化锌、0.1mol磷酸锌和0.1mol硅酸钠加入到浓度为0.01mol/L的氯化铵溶液中，搅拌均匀，静置 30min，加入氨
水，调节pH为5。

[0049] 一种热镀锌工艺，包括以下步骤：

[0050] S1：化学除油，利用除油液对附着在金属工件的表面的油脂进行除油，其中除油液为深圳市天跃新材料科技有限公司市售产品，环保无磷除油粉，用量为80g/L，除油液温度
为65℃，停留时间为10min，除油后得到除油工件；

[0051] S2：酸洗，将S1除油后的工件放入盛有稀HCl溶液的池中，将金属表面的锈蚀产物和氧化膜除去，稀HCl溶液浓度为40g/L，浸泡温度为室温，浸泡时间为 10min，得到除锈工
件；

[0052] S3：将除锈工件进行二级逆流漂洗，得到水洗工件；

[0053] S4：将水洗工件放入助镀液中，停留时间为60min，助镀液为锌铁合金，助镀液体系为氯化铵体系，氯化铵的浓度为0.01mol/L，锌的浓度为0.2mol/L，镍的浓度为0.2mol/L，先
加入0.1mol磷酸锌和0.01mol硅酸钠，搅拌均匀，静置30min，再加入氨水,调节pH为5，助镀
液温度25℃，得到待处理工件；

[0054] S5：将待处理工件烘干，烘干炕温度为120℃，干燥时间为3分钟，得到烘干工件；

[0055] S6：热镀，将烘干工件放入到热镀液中，热镀液中为熔融的锌，热镀液温度应控制在440℃；停留时间应控制在40秒，得到热镀工件；

[0056] S7：将热镀工件引出，让锌在内吹前流净，外吹采用压缩空气进行外吹，采用 70℃，压力在0.4Mpa状况下进行。

[0057] 实施例2，

[0058] 一种热镀锌工艺，基于实施例1的基础上，其区别之处在于每1L所述助镀液的原料中氯化亚铁为0.3mol，氯化锌为0.3mol，磷酸锌为0.3mol，氯化铵的浓度为0.03mol/L，硅酸
钠0.2mol。

[0059] 实施例3，

[0060] 一种热镀锌工艺，基于实施例1的基础上，其区别之处在于每1L所述助镀液的原料中氯化亚铁为0.25mol，氯化锌为0.25mol，磷酸锌为0.2mol，氯化铵的浓度为0.02mol/L，硅
酸钠0.15mol。

[0061] 实施例4，

[0062] 一种热镀锌工艺，基于实施例3的基础上，其区别之处在于助镀液中用等物质的量的氯化铁代替氯化亚铁。

[0063] 实施例5，

[0064] 一种热镀锌工艺，基于实施例3的基础上，其区别之处在于助镀液中用等物质的量的硫酸铁代替氯化亚铁。

[0065] 实施例6，

[0066] 一种热镀锌工艺，基于实施例3的基础上，其区别之处在于助镀液中用等物质的量的硝酸铁代替氯化亚铁。

[0067] 实施例7，

[0068] 一种热镀锌工艺，基于实施例3的基础上，其区别之处在于助镀液中用等物质的量的硅酸钙代替硅酸钠。

[0069] 实施例8，

[0070] 一种热镀锌工艺，基于实施例3的基础上，其区别之处在于助镀液中用等物质的量的硅酸镁代替硅酸钠。

[0071] 实施例9，

[0072] 一种热镀锌工艺，基于实施例3的基础上，其区别之处在于S6中配制助镀液时，先加入氨水，后加入磷酸锌。

[0073] 实施例10，一种热镀锌工艺，基于实施例3的基础上，其区别之处在于S6中配制助镀液时，氨水和磷酸锌同时加入。

[0074] 对比例1，一种热镀锌工艺，基于实施例3的基础上，其区别之处在于助镀液中硅酸钠的用量为0。

[0075] 对比例2，一种热镀锌工艺，基于实施例3的基础上，其区别之处在于不对助镀液进行搅拌。

[0076] 对比例3，一种热镀锌工艺，基于实施例3的基础上，其区别之处在于助镀液磷酸锌用量为 0。

[0077] 对比例4，一种热镀锌工艺，基于实施例3的基础上，其区别之处在于助镀液氯化亚铁的用量为0。

[0078] 性能检测试验

[0079] 锌铁合金镀层的耐腐蚀性，按JB/T 12855‑2016的标准中记载的耐腐蚀性能测试方法进行测试。将热镀后至少存放24h的工件，在干燥箱中加热到120℃，保温 1h。当工件温
度降低到室温时，将工件送入盐雾箱中，按GB/T 10125规定的中性盐雾试验方法进行耐腐
蚀性能试验。

[0080] 采用图样或适当标记试样的主要表面。试样可暴露在架上做检查，检查时光线要均匀，如果有意使式样发生变形，则要单独对变性区进行评级。避免阳光直接反射或云层遮
蔽，并从不同角度检查，以确保缺陷充分显现。试验结束后，可不经清洗进行检查，如果污垢
或盐类沉积物掩盖了缺陷而是检查难以进行时，用蘸有中性肥皂液的海绵对表面进行擦
拭，然后用水漂洗，但在此过程不应施加压力，以免洗掉腐蚀产物而造成评级偏高，清洗液
不应对覆盖层产生任何破坏。中途或定期检查时不允许清洗试样，否则会干扰试样的腐蚀
行为。试样清洗后待干燥，才能进行检查。

[0081] 镀层均匀性测试：根据文件《电镀均匀性与深镀能力测试报告报告人：周英春日期：2013/1/15》中所述方法进行检测，

[0082] 制作开料尺寸为24.5*20.5，板厚为1.5mm，数量为16PLN的测试板，测试板钻带号为ME‑TEST001，并钻不同孔径0.25‑0.35mm的孔，以每飞耙挂8PNL板，编号测量面厚，区分单
面，每PNL板单面测量28点，附图1为测量点板面分布图，圆圈处为测量点。

[0083] 测试结果如下：

[0084]

[0085]

[0086] 其中，实施例3为最优，实施例5为最差。

[0087] 对比实施例和对比例所得镀件进行性能检测，结果如下：

[0088] 当每1L助镀液的原料中氯化亚铁为0.25mol，氯化锌为0.25mol，磷酸锌为0.2mol，氯化铵的浓度为0.02mol/L，硅酸钠0.15mol时效果最优；

[0089] 氯化亚铁的效果优于氯化铁，使用氯化铁会形成沉淀；

[0090] 氯化亚铁的效果优于其他亚铁盐，使用其他亚铁盐会给体系中引入多余离子；可溶性硅酸盐能够提高镀层均匀性，且硅酸钠的效果最优；

[0091] 配制助镀液时，应先加入磷酸锌，静置几分钟后再加入氨水，减少亚铁离子形成沉淀的可能；

[0092] 本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本
申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。