熱浸鍍鋁後脫鹽處理方法
2023-09-22 01:46:35
專利名稱：熱浸鍍鋁後脫鹽處理方法
技術領域：
本發明屬於金屬防腐蝕表面工程技術領域，涉及鋼鐵結構件熔劑法熱浸鍍鋁技術，尤其涉及一種鋼鐵結構件熔劑法熱浸鍍鋁後，去除其表面覆蓋鹽的工藝方法。
背景技術：
鋼鐵結構件熱浸鍍鋁工藝是將已經進行過前處理的表面潔淨的鋼鐵結構件放入到熔融鋁液中鍍鋁。由於熔融鋁液很容易與空氣發生反應，被氧化，生成大量的氧化夾雜物，所以我們在鋁液中加入一種覆蓋劑，可以完全的覆蓋在熔融鋁液的上表面，形成一個隔斷空氣的物理屏障，有效避免了氧化夾雜物的生成。當鋼鐵結構件從熔融鋁液中提出後，鍍鋁層外表面必然會粘附一層覆蓋劑，冷卻過程中，覆蓋劑先凝固，鋼鐵結構件鍍鋁層外表面就會形成一層覆蓋鹽，該覆蓋鹽不僅影響鍍鋁層的外觀，而且也會隨時腐蝕鍍鋁層，大大縮短鍍鋁層存在於鋼鐵結構件表面的時間。目前，國內外常用的覆蓋劑配方包括KC1、NaCl, Na3AlF6和AlF3，其中冰晶石 Na3AlF6微溶於水，但在鍍鋁液中，740°C左右，會熱分解成NaF和AlF3。鋼鐵結構件鍍鋁層外表面粘附了大量KC1、NaCl, AlF3和NaF的覆蓋鹽，現有技術通常採用稀硝酸對鍍鋁層外表面的覆蓋鹽進行清除，雖然有一定的作用，但是處理效果不夠顯著，對覆蓋鹽中的有些成分很難清除，處理後鍍鋁層外表面不夠平整，顏色暗淡，後處理效果合格率低。隨著熱浸鍍鋁脫鹽處理工藝的不斷發展，最近也出現了一些新的脫鹽處理劑配方，包括硝酸、鹽酸、氫氟酸、磷酸。其配方成分複雜，溶液管理難度提高，而且氫氟酸屬於劇毒的危險化學品，對人體危害大，對現場工人健康構成嚴重危害。
發明內容
為克服上述現有技術中，鋼鐵結構件熔劑法熱浸鍍鋁後，鍍鋁層外表面粘附的覆蓋鹽難清除，清洗效果不理想的技術難點，本發明提供了一種熱浸鍍鋁後鍍鋁件脫鹽處理方法，其特徵在於其脫鹽處理的基本流程為1)水中除鹽把鍍鋁件從740°C左右的鋁浴中提出後，空氣中冷卻至300°C，隨後淬入到40-80°C的水中，10秒鐘後提出，由於清水的漂洗作用，可除掉鋼鐵結構件鍍鋁層外表面部分的覆蓋鹽；幻溶劑脫鹽處理把鍍鋁件從水中提出後，放入到由82g/L的HNO3和104g/ L-160g/L的H3PO4配成的脫鹽處理劑中浸泡10-15分鐘，每隔3分鐘將鍍鋁件在脫鹽處理劑中震動10秒鐘；3)氧化處理把鍍鋁件從脫鹽處理劑中取出後，放入到51g/L的HNO3溶液中，浸泡處理1-1. 2分鐘後，撈出；4)漂洗並烘乾用清水清洗鍍鋁件表面的殘酸溶液，並自然烘乾後入庫保存。由於覆蓋鹽成分主要包括KC1、NaCl, Na3AlF6和AlF3，其中KC1、NaCl為易溶於水的鹽，所以我們脫鹽處理方法的第一步就是把鍍鋁件從鋁浴中提出，冷卻到一定溫度後，淬入到清水中進行清除部分易溶於水覆蓋鹽的操作，此操作，可以有效的去處部分覆蓋鹽達 50%左右。覆蓋鹽中冰晶石Na3AlF6,微溶於水，但在鋁浴中，740°C左右，會熱分解成NaF和 AlF3,所以經過第一部水中清洗處理後，鍍鋁層外表面粘附的覆蓋鹽中就只會大量存在不易溶於水的NaF和AlF3物質，在此，本發明提供由82g/L的HNO3和104g/L_160g/L的H3PO4 配製成脫鹽處理劑對覆蓋鹽NaF和AlF3進行處理，H3PO4經水解在脫鹽處理劑中形成離子共存H2POp HPO廣、PO43-在酸性脫鹽處理劑中NaF和AlF3發生的主要反應如下3H2P04>A13+ — Al (H2PO4) 3A1F3+3H3P04 — Al (H2PO4) 3+3HFH2PO4^Na+ ^ NaH2PO4NaF+H3P04 ^ NaH2P04+HF這樣，不易溶於水的覆蓋鹽NaF和AlF3與H3PO4反應生成了易溶於水的Al (H2PO4)3 和NaH2PO4,隨著反應的不斷進行，每隔3分鐘，將鍍鋁件在脫鹽處理劑中震動10秒鐘，有助於清除、溶解反應生成的Al (H2PO4) 3和NaH2P04。經反覆試驗證明，脫鹽處理劑中含有82g/L HNO3時，更能加劇其上述反應的進行，由於104g/L-160g/L的H3PO4與82g/L HNO3的相互配合，充分發揮了兩種酸性物質的協同效應，可以在短時間內溶解覆蓋鹽NaF和AlF3,達到脫鹽處理的目的。由於鍍鋁件從鋁浴中提出後，經冷卻、水洗後仍保留大量熱量，在脫鹽處理劑中繼續放熱，使脫鹽處理溫度控制在50°C -60°C，在這個溫度下，更加有利於反應的進行和 Al (H2PO4)3和NaH2PO4的清除、溶解。在這裡，我們控制脫鹽處理劑中的反應溫度不要超過 80°C。由於在反應中生成了一定量的HF，當反應溫度超過80°C時，HF和酸性脫鹽處理劑會大量揮發，對生產環境和工人健康產生不利影響。在這裡，我們控制脫鹽處理劑中磷酸的濃度在104g/L_160g/L，磷酸濃度過低會導致覆蓋鹽處理不徹底，鍍鋁層外表面殘留部分覆蓋鹽，而磷酸濃度過高會導致侵蝕鍍鋁層， 削弱鍍鋁層對鋼鐵結構件的保護作用。但是，發明人在反覆的實驗中，驚奇的發現，當脫鹽處理劑中H3PO4濃度為132g/L，HNO3濃度為82g/L時，此脫鹽處理劑與覆蓋鹽NaF和AlF3反應速率最快，兩種酸性物質的協同效應最為顯著，可以在最短時間內完全溶解同等含量的覆蓋鹽NaF和AlF3，節省反應時間，加快脫鹽處理速率，提高連續的工作效率。本發明提供的脫鹽處理劑配方中還包括82g/L的稀硝酸溶液，一方面HNO3與一部分不溶於水的覆蓋鹽AlF3反應生成易溶於水的Al (NO3) 3，雖然此反應沒有磷酸與AlF3反應劇烈、徹底，但仍在一定程度上可以協助磷酸，與適量濃度的磷酸相互配合，形成協同效應， 加劇、加快與NaF和AlF3的反應，便於覆蓋鹽NaF和AlF3的溶解清除。另一方面，HNO3具有強氧化性，可以與鍍鋁件上的鍍層鋁發生反應，在鍍鋁件外表面鍍層鋁上生成一層氧化鋁薄膜，由於氧化鋁屬於高硬度物質，化學性質更加穩定，可以有效提高鍍鋁件鍍層的耐腐蝕性和防護性。本發明提供的熱浸鍍鋁後脫鹽處理方法中第三步氧化處理，把鍍鋁件從脫鹽處理劑中取出後，放入到51g/L的HNO3溶液中，浸泡處理1-1. 2分鐘，就是利用稀硝酸的強氧化性，鍍鋁層外表面的覆蓋鹽在脫鹽處理劑中被清除乾淨，鍍鋁件外表面的鍍鋁層完全裸露，稀硝酸可以氧化鍍層鋁，在鍍鋁層外表面生成一層氧化鋁薄膜，此氧化鋁屬於高硬度物質，化學性質穩定，起到了提高鍍鋁件鍍層的耐腐蝕性和防護性的作用。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合具體實施例對本發明的實施方式進行詳盡，具體的說明。實施列1本發明熱浸鍍鋁脫鹽處理方法應用在高速公路波形護欄梁上。根據波形護欄梁尺寸大小，準備適合的清水池、脫鹽處理池和稀硝酸氧化池。清水池中注入40°C的清水。根據配方配製脫鹽處理劑，在脫鹽處理池中加入一定濃度的硝酸和磷酸，最終使脫鹽處理池中硝酸濃度達到82g/L，磷酸濃度達到104g/L。在稀硝酸氧化池中加入一定濃度的硝酸溶液，最終使硝酸濃度達到51g/L。高速公路波形護欄梁熱浸鍍鋁後脫鹽處理方法如下1)水中除鹽把護欄梁從740°C左右的鋁浴中提出後，空氣中冷卻至300°C左右， 隨後淬入到40°C的清水池中，10秒鐘後提出，由於清水的漂洗作用，可除掉護欄梁鍍鋁層外表面部分的覆蓋鹽；2)溶劑脫鹽處理把護欄梁從水中提出後，放入到由82g/L的HNO3和104g/L的 H3PO4配成的脫鹽處理劑中浸泡15分鐘，每隔3分鐘將護欄梁在脫鹽處理劑中震動10秒鐘； 由於鍍鋁後護欄梁本身帶有很高的熱量，經測量，在此脫鹽處理池中的溫度為50°C。3)氧化處理把護欄梁從脫鹽處理劑中取出後，放入到51g/L的HNO3溶液中，浸泡處理1分鐘後，撈出；4)漂洗並烘乾用清水清洗護欄梁表面的殘酸溶液，並自然烘乾後入庫保存。波形護欄梁經此脫鹽處理方法處理過後，其鍍鋁層表面光滑，亮度好，無殘留覆蓋鹽，產品合格率高，並且鍍鋁層表面有一層氧化鋁薄膜保護。實施列2本發明熱浸鍍鋁脫鹽處理方法應用在建築行業一種水暖管件上。根據水暖管件尺寸大小，準備適合的清水池、脫鹽處理池和稀硝酸氧化池。先在清水池中注入60°C的清水。根據配方配製脫鹽處理劑，在脫鹽處理池中加入一定濃度的硝酸和磷酸，最終使脫鹽處理池中硝酸濃度達到82g/L，磷酸濃度達到132g/L。在稀硝酸氧化池中加入一定濃度的硝酸溶液，最終使硝酸濃度達到51g/L。建築行業水暖管件熱浸鍍鋁後脫鹽處理方法如下1)水中除鹽把水暖管件從740°C左右的鋁浴中提出後，空氣中冷卻至300°C左右，隨後淬入到60°C的清水池中，10秒鐘後提出，由於清水的漂洗作用，可除掉水暖管件鍍鋁層外表面部分的覆蓋鹽；2)溶劑脫鹽處理把水暖管件從水中提出後，放入到由82g/L的HNO3和132g/L的 H3PO4配成的脫鹽處理劑中浸泡10分鐘，每隔3分鐘將水暖管件在脫鹽處理劑中震動10秒鐘；由於鍍鋁後水暖管件本身帶有很高的熱量，經測量，在此脫鹽處理池中的溫度為^°C。3)氧化處理把水暖管件從脫鹽處理劑中取出後，放入到51g/L的HNO3溶液中，浸泡處理1.1分鐘後，撈出；4)漂洗並烘乾用清水清洗水暖管件表面的殘酸溶液，並自然烘乾後入庫保存。水暖管件經此脫鹽處理方法處理過後，其鍍鋁層表面光滑，亮度好，無殘留覆蓋鹽，產品合格率高，並且鍍鋁層表面有一層氧化鋁薄膜保護。實施列3本發明熱浸鍍鋁脫鹽處理方法應用在電力線路構件角鐵上。根據角鐵尺寸大小，準備適合的清水池、脫鹽處理池和稀硝酸氧化池。先在清水池中注入80°C的清水。根據配方配製脫鹽處理劑，在脫鹽處理池中加入一定濃度的硝酸和磷酸，最終使脫鹽處理池中硝酸濃度達到82g/L，磷酸濃度達到160g/L。在稀硝酸氧化池中加入一定濃度的硝酸溶液，最終使硝酸濃度達到51g/L。電力線路構件角鐵熱浸鍍鋁後脫鹽處理方法如下1)水中除鹽把角鐵從740°C左右的鋁浴中提出後，空氣中冷卻至300°C左右，隨後淬入到80°C的清水池中，10秒後提出，由於清水的漂洗作用，可除掉角鐵鍍鋁層外表面部分的覆蓋鹽；2)溶劑脫鹽處理把角鐵從水中提出後，放入到由82g/L的HNO3和160g/L的H3PO4 配成的脫鹽處理劑中浸泡12分鐘，每隔3分鐘將角鐵在脫鹽處理劑中震動10秒鐘；由於鍍鋁后角鐵本身帶有很高的熱量，經測量，在此脫鹽處理池中的溫度為60°C。3)氧化處理把角鐵從脫鹽處理劑中取出後，放入到51g/L的HNO3溶液中，浸泡處理1.2分鐘後，撈出；4)漂洗並烘乾用清水清洗角鐵表面的殘酸溶液，並自然烘乾後入庫保存。角鐵經此脫鹽處理方法處理過後，其鍍鋁層表面光滑，亮度好，無殘留覆蓋鹽，產品合格率高，並且鍍鋁層表面有一層氧化鋁薄膜保護。
權利要求
1.一種熱浸鍍鋁後鍍鋁件脫鹽處理方法，其特徵在於使熱浸鍍鋁後的鍍鋁件與硝酸和磷酸配成的脫鹽處理劑相接觸。
2.根據權利要求1所述的熱浸鍍鋁後鍍鋁件脫鹽處理方法，其特徵在於所述脫鹽處理劑由 82g/L 的 HNO3 和 104g/L-160g/L 的 H3PO4 配製而成。
3.根據權利要求2所述的熱浸鍍鋁後鍍鋁件脫鹽處理方法，其特徵在於所述脫鹽處理劑由82g/L的HNO3和132g/L的H3PO4配製而成。
4.根據權利要求1所述的熱浸鍍鋁後鍍鋁件脫鹽處理方法，其特徵在於鍍鋁件與脫鹽處理劑接觸前，把鍍鋁件從鋁浴中撈出後，放置於空氣中冷卻至300°C，隨後淬入到 40-80°C的水中，10秒左右提出。
5.根據權利要求1所述的熱浸鍍鋁後鍍鋁件脫鹽處理方法，其特徵在於鍍鋁件與脫鹽處理劑接觸後，把鍍鋁件投放到51g/L的HNO3溶液中，浸泡處理1-1. 2分鐘。
6.根據權利要求1所述的熱浸鍍鋁後鍍鋁件脫鹽處理方法，其特徵在於鍍鋁件浸泡到脫鹽處理劑中10-15分鐘，並且鍍鋁件表面覆蓋鹽與脫鹽處理劑反應時的溫度控制在 500C -60°C，不超過80°C，鍍鋁件每隔3分鐘在脫鹽處理劑中震動10秒鐘。
7.一種熱浸鍍鋁後鍍鋁件脫鹽處理方法，其特徵在於其脫鹽處理的基本流程為1)水中除鹽把鍍鋁件從鋁浴中提出後，空氣中冷卻至300°C，隨後淬入到40-80°C的水中，10秒左右提出；2)溶劑脫鹽處理把鍍鋁件放入到由82g/L的HNO3和104g/L-160g/L的H3PO4配成的脫鹽處理劑中浸泡10-15分鐘，每隔3分鐘將鍍鋁件在脫鹽處理劑中震動10秒鐘；3)氧化處理把鍍鋁件放入到51g/L的HNO3溶液中，浸泡處理1-1.2分鐘後，撈出；4)漂洗並烘乾用水清洗鍍鋁件表面的殘酸溶液，並自然烘乾後入庫保存。
全文摘要
鋼鐵結構件熔劑法熱浸鍍鋁後，鍍鋁層表面都會粘附一層多餘的覆蓋鹽，本發明提供一種鋼鐵結構件熔劑法熱浸鍍鋁後，去除鍍鋁層表面覆蓋鹽的方法，即熱浸鍍鋁後脫鹽處理方法，其包括1)鍍鋁件水中除鹽、2)HNO3和H3PO4溶液清除鍍鋁層表面覆蓋鹽、3)稀HNO3溶液氧化處理鍍鋁層、4)漂洗並烘乾鍍鋁件。本發明提供的脫鹽處理方法簡單，效果顯著，無毒，無害。
文檔編號C23C2/12GK102534452SQ20121003331
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月15日 優先權日2012年2月15日
發明者許雷 申請人:北京京傑銳思技術開發有限公司, 北京海泰銳森環境能源技術開發有限公司