专利名称：一种热浸镀锌工艺方法
技术领域：
本发明涉及镀锌技术，尤其是指一种热浸镀锌工艺方法。
背景技术：
热浸渍镀锌是目前钢铁材料及构件最有效的防腐蚀工业手段。传统的热浸渍镀锌工艺存在能耗高、镀锌层的厚度均匀性差、防腐蚀性、表面硬度(耐磨性能)等方面均存在不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种能耗低、防腐蚀性及耐磨性好、生产成本低的热浸镀锌工艺方法。
本发明的目的是通过下述的技术方案予以实现一种热浸镀锌工艺方法，包括下述步骤碱洗、水洗、酸洗、水洗、浸渍氯化锌铵溶剂、烘干、热浸镀锌、冷却，其中所述的浸渍氯化锌铵溶剂步骤中的溶剂内添加有重量百分比3.0～6.0％的纳米氧化锌微乳液胶体。
上述的一种热浸镀锌工艺方法中所述的纳米氧化锌微乳液胶体是由1～4％的纳米氧化锌、0.2～0.6％的聚丙稀酸和余量的去离子水组成。
上述的一种热浸镀锌工艺方法中所述的纳米氧化锌含量为95～98.5％、粒直径10～20nm、比面积20～120m2/g、灼烧减量4～0.1％、堆积密度0.3～0.5g/ml。
上述的一种热浸镀锌工艺方法中所述的聚丙稀酸纯度为98％、分子量1000。
本发明的方法与现有技术相比，具有下述优点1.可以使晶体生长速度加快，在相同的技术要求下可以缩短热浸渍时间，提高生产效率、降低能源消耗。
2.晶粒更细，改善了镀锌层的表面硬度和耐腐蚀性能，延长使用寿命。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步地详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的工艺流程示意图；图2是本发明分散剂饱和度曲线图；图3是本发明纳米氧化锌乳胶体用量对镀锌层厚度的影响曲线图；图4是本发明纳米氧化锌乳胶体用量对镀锌层平均厚度差的影响曲线图；图5是本发明的镀锌层组织金相图；图6是现有技术的镀锌组织金相图。
具体实施例方式
参阅图1所示，本发明的工艺流程为碱洗→水洗→酸洗→水洗→浸渍氯化锌铵溶剂→烘干→热浸镀锌→冷却，工艺的关键是在浸渍氯化锌铵溶剂内添加有重量百分比3.0～6.0％的纳米氧化锌微乳液胶体，下面通过实施例对该步骤进行详细说明。
实施例1纳米氧化锌微乳液胶体的制备纳米材料的应用分为干态和湿态两种形式，在溶剂中应用为湿态，湿态应用的前提是需要形成高分散、高稳定的并保持纳米特性的微乳液胶体；而微乳液胶体的制备方法有两种，一种是在制备纳米微粒时对颗粒表面进行改性处理，另一种是在纳米颗粒分散的悬浮液中，加入合适的分散剂；因目前改性纳米材料价格高、质量不稳定，因而本发明采用后一种方法，选用纳米氧化锌(含量95～98.5％、粒直径10～20nm、比面积20～120m2/g、灼烧减量4～0.1％、堆积密度0.3～0.5g/ml)和分散剂体系。
申请人发现，不同类型的分散剂对纳米氧化锌微乳液的稳定性影响较大，见表1所示，表中的沉降率是质量分数2％的纳米氧化锌体系中，加入不同分散剂7天后测试的沉降率。从表1可以看出，以采用电解质聚合物类分散剂为佳，具有较好的空间稳定性和静电稳定性，因此，本发明的实施例中采用聚丙稀酸(工业级、纯度98％、分子量1000)。
表1不同分散剂对纳米氧化锌体系沉降率的影响 申请人:还发现，不同的分散剂用量对纳米氧化锌微乳液胶体的稳定性也有影响，太少或太多，沉降的体积均会增加，以本实施例中采用聚丙稀酸为例，聚丙稀酸的用量在0.2～0.6％效果较好，纳米氧化锌微乳液胶体接近饱和吸附，参阅图2所示。
因此，本发明优选采用由1～4％的纳米氧化锌、0.2～0.6％的聚丙稀酸和余量的去离子水制备成纳米氧化锌乳胶体。
实施例2纳米氧化锌微乳液胶体的用量范围在氯化锌铵溶剂内加入不同用量的纳米氧化锌乳胶体，在其它工艺条件相同的情况下，测量热浸镀锌工件的表面镀锌层厚度和平均厚度差，结果见图3、图4。
从图3、图4中可以确定纳米氧化锌微乳胶体的加入量以3.0～6.0％为佳。
实施例3热浸镀锌层的金相分析参阅图5、图6所示，为在相同的边界条件和热浸时间的情况下，加入5％纳米氧化锌乳胶体的工件和未加纳米氧化锌乳胶体的工件镀锌层的组织金相电镜图，图中符号α相为粘附层、γ相为中间层、δ1相为栅状层、ζ相为漂走层、η相为纯锌层，加入纳米氧化锌乳胶体的热镀锌层的组织结构发生了重大变化，在δ1及ζ层之间，出现了一个全新的结构层，申请人暂命名为ζ1---纳新层，ζ1层的厚度与δ1层及ζ层的厚度相近，相对于未加纳米氧化锌乳胶体的对应工件，在相同的边界条件和热浸时间，表明加入纳米氧化锌乳胶体的工件镀锌层的生长速度较未加纳米氧化锌乳胶体的工件快约1.5倍；这对以镀锌层厚度作为主要质量标准的热浸镀锌来说，具有十分重大的意义。
实施例4镀锌层硬度对比测试方法在其它条件相同的情况下，测试加入5％纳米氧化锌微乳胶体和未加纳米氧化锌微乳胶体的镀锌工件各相层的显微威氏硬度(Vickers Hardness)，显微硬度是在25克的负荷下，用金刚石的菱形角锥测定，结果见表2所示。
表2不同相层的显微硬度对比
从表2可以看出，各相层的硬度大幅提高近一倍，对金属材料来说，表面硬度与耐磨度是等义的，也既是其耐磨性提高近一倍。
实施例5耐腐蚀性能测试方法按ASTM B117-97标准，进行盐雾实验。
结果显示按本发明方法加工的镀锌工件的平均腐蚀速度为0.275μm/小时，比现有技术加工的镀锌工件的平均腐蚀速度0.356μm/小时减少29.45％，即本发明方法可提高工件的防腐蚀性能近1/3。
权利要求
1.一种热浸镀锌工艺方法，包括下述步骤碱洗、水洗、酸洗、水洗、浸渍氯化锌铵溶剂、烘干、热浸镀锌、冷却，其特征是所述的浸渍氯化锌铵溶剂步骤中的溶剂内添加有重量百分比3.0～6.0％的纳米氧化锌微乳液胶体。
2.根据权利要求1所述的一种热浸镀锌工艺方法，其特征是所述的纳米氧化锌微乳液胶体是由1～4％的纳米氧化锌、0.2～0.6％的聚丙稀酸和余量的去离子水组成。
3.根据权利要求2所述的一种热浸镀锌工艺方法，其特征是所述的纳米氧化锌含量为95～98.5％、粒直径10～20nm、比面积20～120m2/g、灼烧减量4～0.1％、堆积密度0.～0.5g/ml。
4.根据权利要求2所述的一种热浸镀锌工艺方法，其特征是所述的聚丙稀酸纯度为98％、分子量1000。
全文摘要
本发明公开了一种热浸镀锌工艺方法，属于镀锌技术领域，它包括下述步骤碱洗、水洗、酸洗、水洗、浸渍氯化锌铵溶剂、烘干、热浸镀锌、冷却，其中所述的浸渍氯化锌铵溶剂的步骤中溶剂内添加有重量百分比3.0～6.0％的纳米氧化锌微乳胶体。本发明的方法可降低同等厚度镀锌层的能耗低、提高镀锌层防腐蚀性及耐磨性能、降低生产成本低，可广泛用于钢铁工件的表面热浸镀锌。
文档编号C23C2/02GK1847443SQ200610035429
公开日2006年10月18日 申请日期2006年5月11日 优先权日2006年5月11日
发明者谭仲德 申请人:谭仲德