热浸热镀锌助镀工艺研究进展的探究

农天高

摘要：目前，世界各国均采用溶剂法进行批量热镀锌。要获得较好的热浸镀锌层，镀件的前处理非常重要。与其他钢铁表面涂装技术不同，钢铁镀件热浸镀锌前除需碱洗除油、酸洗除锈外，还有一道溶剂助镀处理。热镀锌层质量及热镀锌过程中的锌耗成本与热镀锌的助镀工艺密切相关。企业为了节约成本和提升产品品质必须对热镀锌助镀液成份及工艺条件进行严格控制。以下，本文将对以往工作经验加以总结并结合当前助镀技术进行一些分析，希望给大家以有益的参考。

关键词：热镀锌 ; 助镀 ; 成份

中图分类号：C35文献标识码： A

前言：助镀作为热浸镀锌前处理中重要的一道工序，不仅直接影响镀层质量，还对锌耗成本有较大影响。常用的助镀液为氯化锌与氯化铵的混合溶液，尽管已有上百年历史，但目前仍有不少的厂家对助镀液的成份配比、浓度、温度、pH值等重要工艺参数控制不佳，直接影响了镀锌质量和生产成本。本文通过对以往工作经验的总结，结合国内多家热镀锌企业的生产实践，对热镀锌助镀工艺进行了探究。

一、助镀的内涵

镀锌的操作，通常来讲采用的是溶剂法，也就是所谓的热浸镀锌。只有将之前的镀前的状态处理才能获得比较好的热浸镀锌层。在大部分的钢铁表面涂装技术中大多都只在镀锌前碱洗除油、酸洗除锈，而热浸镀锌助镀工艺比传统的镀锌多了一层助镀的处理工艺，对于这层工艺都是采用溶剂助镀处理。由此可见助镀作为创新的镀锌工艺，在镀锌前的处理上是一道占据重要地位的工序，影响着镀层的质量，同时也影响着锌耗的成本。

助镀指的是将镀件氯化锌铵盐膜化的过程，主要就是将用酸浸洗后的镀件置入助镀液，从助镀液提出后能在镀件的表面形成一层薄的氯化锌铵盐膜。之所以要助镀，主要是因为首先可以清洁钢铁的表面，经过酸洗后的镀件表面，会有一层铁盐或氧化物，助镀后可以使钢铁件在进入锌浴时具有最大的表面活性，其次经过助镀后沉积形成的盐膜可以防止镀件从助镀池到锌锅的一段时间内在空气中被锈蚀，镀件浸入锌浴处的液态锌，使镀件与液态锌快速浸润并反应。助镀后镀件表面的那层强大的氯化锌铵盐膜，活化作用极其强大，在不同状态下会形成不同的化学物质对镀件表面起着不同的活化作用。热浸镀锌助镀工艺对助镀液的使用有很严格的要求，必须要对助镀液有一个正确的认识和准确的选择。

二、常用热浸镀锌助镀液的种类以及选择标准

（一）助镀液的分类

在现如今的助镀领域，并不是所有的助镀液都能满足助镀的要求。符合要求的助镀液

应当有一个科学的体系，含有油酸、硬脂酸、软脂酸的有机酸，含盐酸、氢氟酸、磷酸、硼酸等的无机酸，还有各种如氯化锌、氯化铵等的盐类，和各种胺类及其混合物等的体系。这些助镀液就是通过自身释放的活性成份来对镀件的锌表面进行清洗。氯化锌和氯化铵的应用是在热镀锌工业应用最普遍的，而无机酸，由于它的熔点和沸点较高，容易在镀件表面引起漏镀，一般不用。盐类的助镀剂不仅可以使镀件的表面处于一种酸性的状态，而且能够防止氧化物的再生成，并且不过分溶解基体，反应生成可以挥发的物为气态。而有机的助镀液是通过它在镀件表面形成的有机保护膜，在热浸镀锌的时候通过自身有机物体的氧化，产生还原性的气体，防止镀件表面的氧化。由于苯胺和乙二胺对人体有很大的毒害，并且助镀作用不是很明显，只应用于部门科研试验。

（二）如何选择助镀液

助镀液的选择标准要根据其对助镀的效果来选择。

首先要看在助镀液的作用下之间表面能否形成均匀紧密的盐膜，保护镀件的表面不被氧化，并且能够溶解已经生成的FeO，进而生成能被熔融的锌还原的铁盐，而助镀液本身却不与铁发生反应。

其次要看浸镀过程的反应速度，并且反应的产物能驱散锌浴或合金浴表面的污物，助镀剂自身不残留在镀件表面，自身分解产物或残余部分不进入锌液之中。

再次就要看溶剂的熔点和密度，因为浸镀过程中产生的熔渣需要能够漂浮在锌液表面，所以助镀液的熔点和密度必须要低于锌液或锌合金液，并且助镀液的黏度也要尽可能的低，保证被镀件在浸入和提出时不易附着。

最后就是要看助镀液在热浸镀锌时的烟尘污染情况以及贮存助镀液时的适宜温度。

三、助镀液产生作用的化学机理

热浸镀锌助镀，需要镀件浸入助镀液中进行反应，所以溶剂法热浸镀锌助镀的作用机理必须要清晰明了。

（1）助镀后的镀件，表面能够获得一层有效的盐膜，阻隔镀件表面与空气的接触，防止了经过碱洗脱脂、酸洗除锈的洁净的镀件表面发生氧化。

（2）镀件与锌液之间存在着一种表面张力，助镀就是通过降低这种力度，提高锌液对表面的浸润程度。镀件在浸入助镀液后可以迅速发生一系列的化学反应，表面得到进一步活化，使得助镀液能够很好地润湿镀件基体，使得镀件表面与镀层之间能够很好地结合，得到附着力优良的镀层。

（3）在助镀过程中，助镀液能够清除镀件表面的残留铁盐、氧化物等杂质，在浸镀过程中助镀液与锌液中的各种有害杂质发生化学反应，将锌液中的有害物质以浮渣的形式清除[2]。

四、组成助镀液的成份简析

（一）助镀液的浓度

镀锌助镀的效果很大程度上来源于助镀液的浓度。如果浓度低于100g/L ，镀件浸锌易产生漏镀的现象，如果在100~200g/L，镀件表面附着的盐膜量就会比较少，不能有效活化镀件表面，难以获得平滑均匀的镀层，如果偏高在400~500g/L，镀件表面的盐膜就会过厚，不容易干透，如果更高，超过500g/L，镀件表面形成的盐膜层就会形成内外两层，外层薄而干，内层潮湿且呈糊状。这样的双层盐膜更加的不容易变干燥，爆锌很容易发生。研究证明助镀液的浓度应控制在200~400g/L为最佳。

（二）助镀液中氯化铵和氯化锌的配比

助镀效果明显的是氯化铵，但是它的缺点确是分解温度低，这样一来在受热的时候很容易就会被分解掉，因此这就对助镀液的温度有了一定的限制。另外，氯化铵还有一个缺点就是在此过程中会引起烟尘；氯化锌容易受潮，但热稳定性较好，浸锌时产生烟尘较少[1]。所以为了助镀效果良好，两种盐一定要按照合适的比例以达到互补的效果。所以要根据实际需要的助镀效果对这两种化学成份做好配比设置。

通常来讲，如果铵锌之比小于1，镀件浸助镀液后形成的盐膜易吸潮，不能够很快干燥。盐膜不够干燥，在与锌浴接触时很容易发生爆锌。但铵锌比越低，镀件表面盐膜的热稳定性越好，所以如果助镀在烘干条件较好的情况下，适宜采用铵锌比低的助镀液。如果铵锌之比大于2，表面盐膜的稳定性能就不好。国内的热镀锌企业通常不配置专门烘干设备，所以很少使用小于1的铵锌比，国内研究推荐的铵锌比在1.2-1.6之间，企业可根据自身的现场条件、气候条件等环境因素通过实验对比选择合适的铵锌比。在助镀液的使用中，为了避免不好的效果，操作过程中一定要加强助镀液的检验工作，定期分析氯化锌及氯化铵的浓度，根据需要及时作出调整。

（三）二价铁盐

助镀液中的铁盐是由经酸洗过的镀件带入以及镀件浸在助镀液中反应生成的，这些二价铁盐在助镀液中完全溶解并不断积累，当助镀中的铁盐再带入锌浴时，将与锌反应形成锌渣，造成锌耗上升[1]。一般来说，1份铁会导致25份锌的消耗，形成锌渣，所以为了控制锌渣，必须要控制好溶液中的二价铁浓度。一般助镀液中的FeCl2浓度宜控制在1g/L以下, 国外热镀锌控制在0.5g/L以下。所以助镀液中二价铁盐浓度超标时，要予以清除。我们用一般通常所用的倒槽法和溶剂除铁设备来进行操作。倒槽法就是将二价铁盐超标的助镀液全部转入另一个槽中, 测定溶液中Fe2+ 浓度，然后用氨水调整溶液pH 值为5，再加入计算量的双氧水, 将Fe2+ 氧化成Fe3+，形成Fe( OH ) 3沉淀，此方法耗时较长，而且占地多，二价铁盐浓度波动较大。在利用溶剂除铁设备这种方法的时候，通过助镀液的不断置入，再加之氧化剂的氧化，将Fe2+ 氧化成Fe3 +，再经过过滤设备过滤，澄清溶液返回助镀池中。在这个循环过程中，维持二价铁盐在助镀液中的较低水平。

（四）助镀液的PH值

助镀液的PH值，研究证明的范围是4~ 5。只有在这个范围内，酸洗后的镀件表面可以得到更深层次的清洁，改善在酸洗过程中遗留的不足。如果PH值过低，镀件在溶液中腐蚀会产生过多地二价盐铁，而且PH值越低腐蚀程度就越严重。而PH值过高，表面的清洁效果就会变差，可能会导致漏镀的出现。所以我们要选用精密的PH试纸，确保助镀液的PH值在4~5之间。如有变化，及时调整。

（五）助镀液使用时的温度控制和其中杂质浓度的控制

助镀液的温度宜控制在60~80℃，温度过高或过低都会使得助镀效果发生偏差，并且之间在助镀液中的浸泡时间也要控制好，使其在能充分清洗并热透的情况下，助镀盐膜可以很快干透。助镀液中的杂质，要加强含量的控制。杂质成份太高了助镀效果就是失去其实行的意义。

结束语：随着我国科学水平的不断提升和企业开发人员的不断努力，我国热镀锌企业在技术与设备上有了很大的提高。助镀作为热镀锌工艺中一道重要的工序，工作人员必须充分了解其过程中各工艺参数的作用，有效控制，做到有的放矢，最终大大节约成本、提升品质、提高企业产品竞争力的目的。

参考文献：

［1］孔纲，卢锦堂，许乔瑜，热浸镀锌助镀工艺的研究与应用[J].材料保护

［2］何应，贺志荣，张永宏等，热浸镀锌助镀剂及其助镀工艺的研究进展[J].材料保护