热镀锌工艺-脱脂和酸洗的介绍

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2016-04-19 13:04:50 作者: 所属分类:电镀知识 阅读:394 评论:0

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脱脂和酸洗 (Degreasing and pickling)
热浸镀锌前处理是指酸洗及脱脂製程。这些操作在于准备和提供可镀锌之钢件。热浸镀锌反应
只发生在经过化学清洁的钢件表面,所以小心仔细地执行前处理和镀锌一样都是很重要的。钢铁表
面的前处理,对于获得良好的镀锌层是绝对必要的。
热浸镀锌前,需去除钢铁表面、油污、油脂、灰尘及其他污染物等。例如油漆和非水性马克笔
记号。经过多项嚐试最普遍还是使用硷性或酸性脱脂。通常以浸泡方式来脱脂,而高压水注喷射方
式也可以。完成后,钢件应在冷水槽中作水洗动作,除去残馀之化学药品, 避免影响到下一个製程。
1.1 硷性脱脂
硷性脱脂处理不论加热或不加热皆可,加热处理比不加热处理有较多的优点。例如:较能有效
率去除大量的油污和杂质。
加热式脱脂
这种处理方式通常使用具腐蚀性清洁剂,以往是以苛性纳(烧硷)为标准,但随著一些新技术
的开发,产生了一些变化发展出新一代脱脂剂。原因之一是不但比传统苛性纳更有强力清洁效果,
同时大大降低腐蚀性物质伤害到操作员的风险。加热脱脂一般温度控制在 85℃,所以除了脱脂剂
成本外,能源成本亦应考量。
不加热脱脂
这种清洗方式基本上是用磷酸,这对使用者是较少危险的。但这种方式的脱脂效果有限,同时
对油漆残存物去除效率远不如加热脱脂,因此并不被广泛地使用。
1.2 酸脱脂
不论是磷酸或盐酸基,都有许多酸中脱脂剂可以选择,这些方式都不比加热脱脂效果大。他们
有他们的用处。在某些案例,在酸脱脂后可以不需要水洗,即可进入下一个製程酸洗。不须单独设
置脱脂槽,节省加热能源。
1.3 喷砂
喷砂在热浸镀锌工业中应用于以下三点:
1. 从工件上去除大片的油漆。
2. 增加锌的附著量;浸镀前使表面粗糙可使镀层增加 50%的厚度。
3. 从高张力钢移除铁锈,避免因酸洗製成产生氢脆化。
1.4 酸洗
大部份酸洗都使用盐酸,在某些国家是用硫酸,两者各有其特性,我们应该个别视之。我们在酸
液当中也会添加抑制剂。
HC1 盐酸
工业用盐酸浓度一般是 28-32% w/w ,再加水以50:50 比例稀释,得到浓度约 14-16% w/w 的
盐酸。使用盐酸通常在 18~21℃之室温下,若温度在 18℃以下酸洗反应非常缓慢。
H2SO4 硫酸
用硫酸 H2SO4 酸洗比起盐酸 HC1 快很多,但必须在 65℃的高温。买来的 H2SO4是未经稀释的
纯酸,使用时稀释 H SO 溶液浓度至 10~14%。通常在酸洗槽周围有吸烟设备。然而市场价格H2SO4
比 HC1 便宜,但这节省下的成本可能被额外增加的加热成本所抵销。另外酸洗过后的钢件必须经
过水洗,因为需要处理费用,所以清洗水是在静止槽,当酸洗槽无法再用,这清洗水是用来配製新
酸溶液。

1.5 酸洗液的控制(盐酸)
HCl 槽的控制,最主在于控制酸洗时间及酸槽的寿命,为能确保酸槽的最大生产力,详述于后:
不只是酸的浓度会影响酸洗槽的效果,铁离子的含量也有影响。为了获得最佳的酸洗效率,酸
洗液中必须含有一定数量的铁离子。
盐酸浓度愈低、铁离子容许含量愈高,当然此时酸洗速度亦愈趋缓慢。
事实上,酸洗时间基本上是取决于盐酸/铁离子的浓度以及酸洗液的温度。最佳化酸洗发生在盐酸
浓度和吸出铁离子平衡时,蓝色中间曲线曲线可以看出如何从酸浓渡 250g/1 维持最佳酸洗之相关
参数。不过整体而言酸洗速率随盐酸浓度降低而降低。
举例:浓度 100g/1 的 HC1 ,一开始溶液中需要50g/1 铁离子,而达饱和点则含有 152g/1 的铁
离子。浓度 150g/1 的 HC1 溶液,则一开始需要 25g/1 的铁离子,饱和点则为 110g/1 的铁离子。
所以当酸洗槽因为铁离子含量饱和,而失去酸洗作用时可以用水稀释来恢复酸洗功能,虽然
HC1 浓度降低,但仍能发挥酸洗功能,只是速率较慢。若添加新酸到铁含量己饱和的酸洗液中,
将使新酸落在饱和点之上,仍无法再进行酸洗。
1.6 测量 HC1 浓度及铁离子含量
FREE ACID ( 自由酸) - HC1 浓度
从酸槽取样并过滤 25ml 到量筒(使用 Whatman No.41 过滤纸),将过滤的HCl 倒入 250ml 量
筒,然后注入乾淨的水直到满。量取 25ml 新溶液注入圆锥烧杯,加几滴甲基橙指示剂颜色将变红,
滴定 0.5N 碳酸纳 Na2CO3滴定至黄色终点。记录作为 T 的 mls(毫升数) ,酸的强度为T x 7.3 =g HCl/l
铁离子滴定
从酸槽取样并过滤 25ml 注入圆锥烧杯,加 30 滴浓度 10%硫酸滴足 0.1N 过锰酸钾 KMnO4 ,直
到溶液变为粉红色,持续 15 秒记录当作 T 的 mls ,铁离子含量 = T x 0.11% 。
由滴定所得铁离子含量%和所附图二形所示 g/1是相似的,而且我们使用 Big Buchket Chemistry
监视溶液中%数字,代替 g/l 是可接受的。
铁离子滴定的变数应该使用一个常数,有了常数可让你以 HC1 浓度及 S.G 比重为基本,计算
铁离子的含量。但无论如何,只有在溶液不曾用来退酸或含有锌才适用。

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