熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝，所述的熱鍍鋅鋼管的內(nèi)外表面形成有鋅鐵合金層；并將含有無機緩蝕劑和有機成膜劑的鈍化液噴射到所述鋅鐵合金層上，并于220～250℃的條件下烘烤150～240秒形成，所述鈍化液包括氨基三亞甲基膦酸、磷酸鹽、有機硅改性環(huán)氧樹脂、硼酸、有機酸和水。采用本發(fā)明所述的鈍化工藝能夠在熱鍍鋅層表面形成具有優(yōu)異耐蝕性的鈍化膜。
【專利說明】熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱鍍鋅鋼管的【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，本發(fā)明涉及一種熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵材料的腐蝕無時無刻不在發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，每年約有10%的鋼材因為腐蝕而無法回收。為防止腐蝕，減少因鋼鐵材料腐蝕而造成的巨大損失，就必須采取各種各樣的防腐方法，對鋼鐵表面，例如鋼管表面進行熱鍍鋅處理就是一種普遍采用的處理方法。熱鍍鋅鋼管具有較強的耐腐蝕性和強度，能夠廣泛應(yīng)用于煤氣、暖氣和水的輸送管道。
[0003]由于熱鍍鋅鋼管的耐蝕性在一些特殊行業(yè)，例如水或煤氣管道還不能達到設(shè)計使用要求，另外熱鍍鋅鋼管的表面容易發(fā)生微電池形成氫氧化鋅，從而會出現(xiàn)白銹斑點。因此，為了進一步提高熱鍍鋅鋼管的防腐性能，通常需要對熱鍍鋅鋼管進行表面鈍化處理。傳統(tǒng)的鈍化處理主要是以鉻酸鹽為主的六價鉻鈍化。鉻酸鹽鈍化具有鈍化膜耐蝕性好，技術(shù)成熟，成本低廉，使用操作簡單，外觀漂亮且有自修復(fù)能力等優(yōu)點，而成為熱鍍鋅鋼管的常規(guī)鈍化處理方法。但由于六價鉻毒性高且有致癌性，含六價鉻的鈍化廢液的排放將受到越來越嚴(yán)格的控制。因此，近年來，國際上對無鉻鈍化液的開發(fā)和生產(chǎn)越來越熱門，在現(xiàn)有的無鉻鈍化液中，主要有鋯化液，鈦鹽鈍化液，磷酸鹽假轉(zhuǎn)化型鈍化液等，但是它們在耐腐蝕性能方面難以完全達到實際應(yīng)用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝。
[0005]為了解決發(fā)明所述的技術(shù)問題并實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝，其特征在于:所述的熱鍍鋅鋼管的內(nèi)外表面形成有鋅鐵合金層；并將含有無機緩蝕劑和有機成膜劑的鈍化液噴射到所述鋅鐵合金層上，并在220~250°C的條件下烘烤150~240秒。
[0007]其中，所述鈍化液含有氨基三亞甲基膦酸、磷酸鹽、有機硅改性環(huán)氧樹脂、硼酸、有機酸和水。
[0008]其中，所述鈍化液由氨基三亞甲基膦酸、磷酸鹽、有機硅改性環(huán)氧樹脂、硼酸、有機酸和水組成。
[0009]其中，所述的有機硅改性環(huán)氧樹脂由以下方法制備得到:將環(huán)氧樹脂E-20與鈦酸丁酯催化劑放入裝有攪拌器、回流冷凝管和滴液漏斗的三口燒瓶中，加熱升溫至100~120°C后開始攪拌，其中所述環(huán)氧樹脂E-20與鈦酸丁酯催化劑的質(zhì)量比為10: 0.1~0.2;然后按Z6018有機硅:E-20質(zhì)量比為1: 2的比例緩慢滴加Z6018有機硅的二甲苯溶液，并在200°C反應(yīng)4.5~5.5小時，然后回流冷凝不斷分離析出反應(yīng)產(chǎn)生的小分子化合物醇和水，得到所述的粘稠狀有機硅改性環(huán)氧樹脂。[0010]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝具有以下有益效果:
[0011]現(xiàn)有技術(shù)中使用鋯鹽、鈦鹽或磷酸鹽鈍化的熱浸鍍鋅鋼管在實際使用過程中容易形成表面“腐鋅”現(xiàn)象，也就是通常說的“白粉”現(xiàn)象；一旦出現(xiàn)這種情況將大大減小鍍鋅層的防腐性能，出現(xiàn)以上情況的主要原因是現(xiàn)有技術(shù)中鈍化膜的致密性較差，導(dǎo)致空氣中的水和二氧化碳等酸，在堿性環(huán)境中會在鋅管表面形成電解液，使鋅管表面的鋅發(fā)生“微電池”反應(yīng)形成，加速了鋅腐蝕，嚴(yán)重縮短熱鍍鋅鋼管的使用壽命。而采用本發(fā)明所述的鈍化工藝，其能夠形成致密的復(fù)合膜，能夠顯著提高鈍化層的耐蝕性。
【具體實施方式】
[0012]以下將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝做進一步的闡述，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解；需要聲明的是在具體實施例中的描述都是示例性的，而并不意味對本發(fā)明保護范圍的限制，本發(fā)明的權(quán)利范圍以限定的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
[0013]本發(fā)明所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝中，在所述的熱鍍鋅鋼管的內(nèi)外表面形成有鋅鐵合金層；并將含有無機緩蝕劑和有機成膜劑的鈍化液噴射到所述鋅鐵合金層上，并于220~250°C的條件下烘 烤150~240秒形成鈍化膜。所述鈍化液由1.2~1.8wt%氨基三亞甲基膦酸、3.2~5.8wt%的磷酸鹽、12.0~15.0wt %的有機硅改性環(huán)氧樹脂、0.3~
0.5被％的硼酸、2.3~2.8wt%的有機酸和水組成。而且在本發(fā)明中所述有機酸選自含有羥基的有機酸，具體來說其可以是檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、水楊酸或乳酸中的一種或多種。所述磷酸鹽可選自磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉或磷酸鋅中的一種或多種。在本發(fā)明的中實施例中所述的有機硅改性環(huán)氧樹脂由以下方法制備得到:將環(huán)氧樹脂E-20與鈦酸丁酯催化劑放入裝有攪拌器、回流冷凝管和滴液漏斗的三口燒瓶中，加熱升溫至80~120°C后開始攪拌，其中所述環(huán)氧樹脂E-20與鈦酸丁酯催化劑的質(zhì)量比為10: 0.15;然后按Z6018有機硅:E-20質(zhì)量比為1: 2的比例緩慢滴加Z6018有機硅的二甲苯溶液，并在200°C反應(yīng)4.5~5.0小時，然后回流冷凝不斷分離析出反應(yīng)產(chǎn)生的小分子化合物醇和水，得到粘稠狀有機硅改性環(huán)氧樹脂。采用本發(fā)明所述的鈍化液，其能夠形成致密的復(fù)合膜，其能夠顯著提高熱浸鍍鋅鈍化層的耐蝕性。
[0014]實施例1
[0015]本實施例所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝是指將鈍化液噴射到所述熱鍍鋅鋼管內(nèi)表面和外表面上，并在220°C的條件下烘烤240秒形成。所述鈍化液由1.8Wt%氨基三亞甲基膦酸、3.2wt%的磷酸鈉、15.0wt%的有機娃改性環(huán)氧樹脂、0.5?1:%的硼酸、2.5wt%的朽1檬酸和水組成。
[0016]實施例2
[0017]本實施例所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝是指將鈍化液噴射到所述熱鍍鋅鋼管內(nèi)表面和外表面上，并在220°C的條件下烘烤240秒形成。所述鈍化液由1.8Wt%氨基三亞甲基膦酸、3.2wt%的磷酸二氫鈉、15.0wt %的有機硅改性環(huán)氧樹脂、0.5wt%的硼酸、2.5wt%的蘋果酸和水組成。
[0018]實施例3[0019]本實施例所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝是指將鈍化液噴射到所述熱鍍鋅鋼管內(nèi)表面和外表面上，并在250°C的條件下烘烤150秒形成。所述鈍化液由1.5Wt%氨基三亞甲基膦酸、5.8wt%的磷酸鈉、12.0wt%的有機娃改性環(huán)氧樹脂、0.5?1:%的硼酸、2.5wt%的酒石酸和水組成。
[0020]實施例4
[0021]本實施例所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝是指將鈍化液噴射到所述熱鍍鋅鋼管內(nèi)表面和外表面上，并在250°C的條件下烘烤150秒形成。所述鈍化液由1.2Wt%氨基三亞甲基膦酸、3.8wt%的磷酸鈉、13.5wt%的有機娃改性環(huán)氧樹脂、0.5?1:%的硼酸、2.5?1:%的乳酸和水組成。
[0022]實施例5
[0023]本實施例所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝是指將鈍化液噴射到所述熱鍍鋅鋼管內(nèi)表面和外表面上，并在250°C的條件下烘烤150秒形成。所述鈍化液由1.5Wt%氨基三亞甲基膦酸、3.8wt%的磷酸鈉、13.5wt%的有機娃改性環(huán)氧樹脂、0.5?1:%的硼酸、2.5wt%的水楊酸和水組成。
[0024]實施例6
[0025]本實施例 所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝是指將鈍化液噴射到所述熱鍍鋅鋼管內(nèi)表面和外表面上，并在250°C的條件下烘烤150秒形成。所述鈍化液由1.6Wt%氨基三亞甲基膦酸、5.0wt%的磷酸鈉、13.8wt%的有機娃改性環(huán)氧樹脂、0.4?1:%的硼酸、2.5wt%的水楊酸和水組成。
[0026]比較例I
[0027]本比較例所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝是指將鈍化液噴射到所述熱鍍鋅鋼管內(nèi)表面和外表面上，并在250°C的條件下烘烤150秒形成。所述鈍化液由3.8wt%的磷酸鈉、13.5wt%的有機硅改性環(huán)氧樹脂、0.5wt%的硼酸、2.5wt%的乳酸和水組成。
[0028]比較例2
[0029]本比較例所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝是指將鈍化液噴射到所述熱鍍鋅鋼管內(nèi)表面和外表面上，并在250°C的條件下烘烤150秒形成。所述鈍化液由1.5Wt%氨基三亞甲基膦酸、13.5wt%的有機硅改性環(huán)氧樹脂、0.5wt%的硼酸、2.5wt%的乳酸和水組成。
[0030]比較例3
[0031]本比較例所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝是指將鈍化液噴射到所述熱鍍鋅鋼管內(nèi)表面和外表面上，并在250°C的條件下烘烤150秒形成。所述鈍化液由1.5Wt%氨基三亞甲基膦酸、3.8wt%的磷酸鈉、13.5wt%的有機硅改性環(huán)氧樹脂、2.5wt%的乳酸和水組成。
[0032]比較例4
[0033]本比較例所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝是指將鈍化液噴射到所述熱鍍鋅鋼管內(nèi)表面和外表面上，并在250°C的條件下烘烤150秒形成。所述鈍化液由2.0wt%鋯酸鈉、
3.8wt%的磷酸鈉、13.5wt%的有機娃改性環(huán)氧樹脂、0.5wt%的硼酸、2.5wt%的乳酸和水組成。
[0034]比較例5
[0035]本比較例所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝是指將鈍化液噴射到所述熱鍍鋅鋼管內(nèi)表面和外表面上，并在250°C的條件下烘烤150秒形成。所述鈍化液由2.0wt %氨基三亞甲基膦酸、3.8wt%的磷酸鈉、13.5wt%的環(huán)氧樹脂E-20、0.5wt%的硼酸、2.5wt%的乳酸和水組成。
[0036]比較例6
[0037]本比較例所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝是指將鈍化液噴射到所述熱鍍鋅鋼管內(nèi)表面和外表面上，并在250°C的條件下烘烤150秒形成。所述鈍化液由2.0wt %氨基三亞甲基膦酸、3.8wt%的磷酸鈉、13.5?七％的有機硅Z6018、0.5?七％的硼酸、2.5wt%的乳酸和水組成。
[0038]比較例7 [0039]本比較例所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝是指將鈍化液噴射到所述熱鍍鋅鋼管內(nèi)表面和外表面上，并在250°C的條件下烘烤150秒形成。所述鈍化液由2.0￥丨％氨基三亞甲基膦酸、3.8wt%的磷酸鈉、13.5wt%的娃丙乳液、0.5?1:%的硼酸、2.5wt%的乳酸和水組成。
[0040]通過中性鹽霧腐蝕試驗來評價經(jīng)過實施例和比較例的鍍鋅層表面的抗腐蝕能力。其中，中性鹽霧腐蝕試驗是指參照GB/T10125-1997采用連續(xù)噴霧測試120h，觀察出現(xiàn)“白銹”的面積，用劃格法計算“白銹”面積所占百分?jǐn)?shù)，并參照GB/T6461-2002進行等級評價。所述中性鹽浸泡試驗是指將經(jīng)本發(fā)明處理過的試樣分別浸入5wt%的氯化鈉溶液中30天，觀察一定時間后的“白銹”面積百分比。實驗結(jié)果顯示在表1中。
[0041]利用掃描電子顯微鏡(SEM)圖片可以看出，采用本發(fā)明的鈍化工藝形成的復(fù)合薄膜致密性優(yōu)異，在硼酸存在的條件下，氨基三亞甲基膦酸與磷酸鹽能夠形成致密的復(fù)合有機-無機薄膜。而在鈍化液中無硼酸時，不能形成上述的致密的復(fù)合有機-無機薄膜。另外，在本發(fā)明所述的鈍化工藝中，采用所述的有機硅改性環(huán)氧樹脂替代常用的硅丙乳液能夠進一步提高所述熱鍍鋅鋼管的耐蝕性。
[0042]表1實施例和比較例的耐蝕性比較
[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝，其特征在于:所述的熱鍍鋅鋼管的內(nèi)外表面形成有鋅鐵合金層；并將含有無機緩蝕劑和有機成膜劑的鈍化液噴射到所述鋅鐵合金層上，并在220~250°C的條件下烘烤150~240秒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝，其特征在于:所述鈍化液含有氨基三亞甲基膦酸、磷酸鹽、有機硅改性環(huán)氧樹脂、硼酸、有機酸和水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝，其特征在于:所述鈍化液由氨基三亞甲基膦酸、磷酸鹽、有機硅改性環(huán)氧樹脂、硼酸、有機酸和水組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝，其特征在于:所述的有機硅改性環(huán)氧樹脂由以下方法制備得到:將環(huán)氧樹脂E-20與鈦酸丁酯催化劑放入裝有攪拌器、回流冷凝管和滴液漏斗的三口燒瓶中，加熱升溫至100~120°C后開始攪拌，其中所述環(huán)氧樹脂E-20與鈦酸丁酯催化劑的質(zhì)量比為10: 0.1~0.2 ;然后按Z6018有機硅:E-20質(zhì)量比為1: 2的比例緩慢滴加Z6018有機硅的二甲苯溶液，并在200°C反應(yīng)4.5~5.5小時，然后回流冷凝不斷分離析出反應(yīng)產(chǎn)生的小分子化合物醇和水，得到所述的粘稠狀有機硅改性環(huán)氧樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝，其特征在于:所述鈍化液由1.2~1.8wt%氨基三亞甲基膦酸、3.2~5.8wt%的磷酸鹽、12.0~15.0wt %的有機硅改性環(huán)氧樹脂、0.3~0.5被％的硼酸、2.3~2.8wt%的有機酸和水組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝，其特征在于:所述磷酸鹽可選自磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉或磷酸鋅中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝，其特征在于:所述有機酸選自含有羥基的有機酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱鍍鋅鋼管的鈍化工藝，其特征在于:所述有機酸選自檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、 水楊酸或乳酸中的一種或多種。
【文檔編號】C23C22/08GK103924235SQ201410161101
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】劉建忠 申請人:劉建忠