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迪赛环保批量热镀锌无铬钝化剂DS990应用研究

http://www.pf.hc360.com2017年12月06日10:22 来源:慧聪表面处理网T|T

    慧聪表面处理网讯:一直以来,热镀锌是目前国内外广泛采用的钢铁防腐手段,可有效提高钢铁的耐腐蚀性能。目前热镀锌工艺分为连续热镀锌和批量热镀锌,前者是钢铁材料连续不断地通过锌液进行浸镀,如带钢、钢丝等的热镀锌;后者是将加工好的钢铁构件(如钢管、输电铁塔件、公路护栏等)分批浸入锌液进行热镀锌。

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    批量热镀锌产品价格便宜,加工和使用性能优良,在干燥的自然环境中具有优良的防腐蚀能力,在电力、建筑、交通、基础设施等领域得到了广泛的应用。但是在潮湿的环境中镀锌层易腐烛,使其表面形成白色的腐蚀产物或变成灰暗色,影响了镀锌件的外观质量和镀层的耐蚀性。

    为此,通常需要在镀锌层表面制备一层化学稳定性较高的铬酸盐钝化膜以提高其耐蚀性,增加其表面光泽和抗污染能力。然而由于Cr(Ⅵ)的高毒性和高致癌性,已被发达国家逐步禁止使用,Cr(Ⅲ)钝化虽然降低了钝化膜的毒性,但存在Cr(Ⅲ)转化成Cr(Ⅵ)的风险。

    随着国家环保要求的提升,在技术上,我们需要采取更为理想的环保钝化方法。因此,研究与开发环保型无铬钝化技术是未来批量热镀锌生产技术发展的必然趋势。近年来,国内外科研机构在热镀锌无铬钝化研究方面做了大量试验,取得了较好的研究成果。

    迪赛公司前期开发的在连续热镀锌领域应用的环保钝化产品耐蚀性能突出,性能稳定,性价比远远优于进口产品,从2011年开始已经在武钢、首钢等大型钢厂广泛使用。近年来迪赛公司又成功开发出抗腐蚀能力、耐黑变以及耐候性优异的批量热镀锌无铬钝化剂,可以为电力、建筑、交通、基础设施等钢铁材料的批量热镀锌生产提供技术支持和产品支撑。

    迪赛公司开发的批量热镀锌DS990无铬钝化剂,是在钼酸盐体系中加入适量有机聚硅氧烷而制备的一种有机无机复合体系,通过大量的工业化试验,在批量热镀锌产品上取得了良好的钝化效果,至今已生产批量热镀锌产品近百万吨,具有良好的稳定性和工艺适应性。

    1、试验

    1.1、试验材料

    (1)试验基材:不同钢铁材质在熔融锌液中浸镀后的镀锌工件,锌层厚度各异;

    (2)药剂:DS990无铬钝化剂。

    1.2、钝化膜的制备

    (1)钝化液制备:DS990无铬钝化剂按照1:10的比例,添加去离子水进行稀释;

    (2)钝化工艺:钝化液pH=2.0-3.0;钝化温度:室温;钝化时间:5-10s;

    (3)具体操作步骤:将镀锌基材置于钝化液中浸泡10s后,取出,室温自然干燥,放置24h后检测。

    1.3、性能测试分析

    (1)外观颜色、膜连续性及均匀性检测:目测;

    (2)加速腐蚀试验:采用JH-60型盐雾腐蚀试验箱,按GB/T10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》进行中性盐雾实验;

    (3)试验介质:5%NaCl去离子水溶液,pH值6.5-7.0;温度:35±2℃;盐雾沉降量:1-2ml/h·80cm2;试样放置:实验面与垂直方向呈45°角;

    (4)试验周期:以24h为一周期,每周期内连续喷雾。每周期结束前开箱检查一次试样,检查时间不超过30min,观察并记录试样腐蚀面积随时间的变化。

    2、结果与讨论

    2.1、热镀锌工艺

    批量热浸镀锌工艺流程为:待镀钢件→脱脂(用碱液去除镀件表面的油脂)→酸洗(去除镀件表面的氧化物)→浸助镀剂(在工件表面形成一层盐膜,隔离工件与空气,活化钢铁表面,促进锌铁的反应)→浸镀→后处理。

    钢铁基体的成分、镀液的组成对镀锌层的表面平整度、粗糙度、厚度有比较大的影响。针对不同客户要求,应用在不同领域的镀锌产品对镀锌层厚度的要求也会有较大差异,一般镀锌层在30μm~100μm范围内波动。

    2.2、无铬钝化膜的外观特征及耐蚀性能

    经过DS990钝化后的镀锌构件,钝化膜无色透明,外观光亮美观。

    未钝化的镀锌工件,在中性盐雾试验中,一般2小时就开始出现大面积白锈,放置6小时腐蚀面积几乎达到90%以上。而经过DS990无铬钝化剂处理后的镀锌工件,72h的腐蚀面积均小于5%。钝化后的工件中性盐雾试验前后的形貌见图1。

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    2.3、无铬钝化膜的防腐蚀机理

    批量热镀锌层在中性盐雾试验中的腐蚀,实质上是锌的阳极溶解反应和氧的阴极还原反应的耦合过程。在腐蚀过程中,Zn2+和OH结合生成Zn(OH)2,而当腐蚀介质中存在Cl时,氢氧化物会与Cl作用进一步形成可溶性的Zn(OH)xCly从而提高了Cl的渗透性,加快了锌层的腐蚀速度。

    DS990钝化液中钼酸根离子以及其他稀土材料与Zn反应形成不溶性的钼酸锌化合物沉积在镀锌层表面,同时钝化液的有机聚硅氧烷与这些无机沉积物发生交联反应,形成一种有机-无机杂化的互传网络结构,这层致密的钝化膜阻止了腐蚀介质的渗透,阻断锌层的阳极和阴极反应。

    3、结论

    (1)批量热镀锌产品经过DS990钝化处理后,其表面可形成致密的透明钝化膜。钝化后的镀锌工件外观光亮美观,手感舒适;

    (2)经过DS990钝化后的批量热镀锌工件耐蚀性优异,中性盐雾试验72h腐蚀面积小于5%;

    (3)DS990无铬钝化剂作为一种环保无铬钝化剂,可以替代批量热镀锌行业的传统六价铬钝化剂,对推动批量热镀锌行业的环保化进程具有重要意义。

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责任编辑:李翔1

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