專利名稱：堿性鋅酸鹽鍍液、電鍍方法及電鍍鋅鎳合金的長鋼管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金電鍍技術(shù)，尤其涉及堿性電鍍鋅鎳合金工藝。
背景技術(shù)：
目前在鋼鐵上廣泛使用的防護(hù)性鍍層主要是鋅鍍層，占國內(nèi)電鍍總量的70％左右。但鋅鍍層金屬活動(dòng)性強(qiáng)，腐蝕速率快，要獲得長期的防護(hù)效果就得加大鍍層厚度。這不僅需要消耗大量能源，而且厚鍍層給加工帶來不便。隨著時(shí)代的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，對電鍍工藝節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，對防護(hù)鍍層的質(zhì)量要求也越來越高，傳統(tǒng)的鋅鍍層已不能完全滿足要求。隨著電鍍鋅合金的研究和應(yīng)用推廣，人們逐漸認(rèn)識(shí)到電鍍鋅鎳合金不僅具有良好的耐蝕性、低氫脆性，而且具有良好的可焊性和性價(jià)比，引起國內(nèi)外的關(guān)注。先后有許多學(xué)者對其耐蝕機(jī)理、工藝改進(jìn)以及取代鎘鍍層等方面進(jìn)行了研究。
鋅鎳合金電鍍工藝有酸性和堿性兩種體系。以往研究和應(yīng)用酸性體系為多。堿性體系由于具有分散能力好，不會(huì)出現(xiàn)活性狀態(tài)的無鍍層區(qū)、成本低、可沿用堿性鍍鋅設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，20世紀(jì)90年代開始逐漸引起國內(nèi)外的關(guān)注。
美國專利4861442公開了一種堿性鋅鎳合金鍍液，其組成為鋅3～30克/升，氫氧化鈉(NaOH)20～300克/升，鎳0.2～20克/升，氨基醇聚合物0.05～10克/升，鎳配合劑1～20摩爾/(摩爾Ni2+)，氨基酸和/或氨基酸鹽。
美國專利4877496公開了一種堿性鋅鎳合金鍍液，其組成為鋅4～30克/升，氫氧化鈉(NaOH)50～200克/升，鎳0.05～4克/升，配合劑4～110克/升，主光亮劑0.1～10克/升，輔助光亮劑。
美國專利4889602公開了一種堿性鋅鎳合金鍍液，其組成為鋅1～70克/升，鎳0.6～118克/升，脂肪胺不超過16克/升，脂肪胺聚合物不超過20克/升。
日本公開特許公告01298192〔89298192〕公開了一種鋅鎳合金鍍液，其組成為Zn2+5～20克/升，Ni2+0.4～4克/升，Zn/Ni(重量比)4～12.5，三乙醇胺15～60克/升，光亮劑以及多種胺類螯合劑≥0.04摩爾。
國內(nèi)專利1094765A公開了一種堿性鋅鎳合金鍍液，其組成為氧化鋅(ZnO)4～10克/升，氫氧化鈉(NaOH)90～120克/升，芳香醛0.2～0.4克/升，鎳配合物2～30毫升/升，ZN-11添加劑0.3～4毫升/升。
國內(nèi)實(shí)用新型專利CN 2303855Y公開了一種鋼管電鍍鋅的裝置，其在鋼管上方置有可移動(dòng)陽極，鋼管內(nèi)置有永久性組合陽極芯。
現(xiàn)有技術(shù)中電鍍鋅鎳合金的方法多用于鍍結(jié)構(gòu)簡單的小型工件，而在鍍大尺寸、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件如承插鋼管時(shí)效果不佳。例如，承插鋼管(如圖1所示)具有如下特點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)復(fù)雜；2.長度遠(yuǎn)大于常規(guī)鍍件，管長達(dá)幾米；3.承口、插口和管身壁厚不等，承口壁厚是管身壁厚的若干倍。在電鍍時(shí)往往出現(xiàn)以下問題1.承口外表面凹槽(2)、端面(3)幾乎鍍不上；2.口內(nèi)幾乎鍍不上；3.鍍層不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問題，提出一種堿性鋅酸鹽鍍液及利用該鍍液對鋼管進(jìn)行堿性電鍍鋅鎳合金的方法，特別適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不等壁厚的小口徑鋼管的內(nèi)外壁電鍍工藝，以獲得含鎳量在6％-10％、表面光亮、防腐性能比純鋅鍍層好、硬度比純鋅鍍層高的鋅鎳合金鍍層。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鋼管電鍍鋅鎳合金的堿性鋅酸鹽鍍液，包括


其中鍍液中的N2-918A、N2-918B、N2-918C添加劑為堿性鋅酸鹽電鍍鋅鎳合金工藝中的光亮劑和絡(luò)合劑。
槽液中氧化鋅和硫酸鎳的濃度比控制在0.6～0.8較為理想，CO32-的濃度控制在70克/升以內(nèi)，Ni2+的濃度優(yōu)選為1.2克/升～1.5克/升。
本發(fā)明還提供一種鋼管堿性電鍍鋅鎳合金的方法，包括對鋼管進(jìn)行除油、清洗；裝內(nèi)陽極；調(diào)節(jié)電鍍溫度和陰極電流密度進(jìn)行電鍍；卸內(nèi)陽極；清洗、自然晾干工序。其中，在電鍍鋅鎳合金工序中使用上述堿性鋅酸鹽鍍液，在該電鍍工序中采用壓延鋅板作陽極，鋼管作為陰極，陰陽極面積比1∶0.5～1較適宜。
該電鍍過程中采用循環(huán)冷卻槽液的方法，保證電鍍溫度穩(wěn)定，電鍍溫度控制在15～25℃。循環(huán)冷卻是指整個(gè)槽液循環(huán)，而非常規(guī)的在槽內(nèi)設(shè)置冷卻循環(huán)管路。
陰極電流密度為0.5～4.5安培/平方分米。
本發(fā)明還公開了一種使用上述堿性鋅酸鹽鍍液的電鍍的長鋼管。
本發(fā)明還公開了一種使用上述的電鍍鋅鎳合金的方法電鍍的長鋼管。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于電鍍液組分簡單，易于維護(hù)，分散能力好，對設(shè)備腐蝕性小。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于采用壓延鋅板作陽極，使陰陽極面積比增大，與現(xiàn)有技術(shù)中采用鋅棒或鋅錠相比，鍍層更均勻。
本發(fā)明的方法尤其適合鍍長度較長，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的工件，例如承插鋼管。依照本發(fā)明的工藝配方和操作條件處理過的鋼管表面呈光亮的不銹鋼色，鍍層均勻，無漏鍍現(xiàn)象，鍍層中鎳含量在10％左右，其耐蝕性是同等厚度鋅鍍層的2.8倍，硬度是同等厚度鋅鍍層的1.9倍。


圖1為承插鋼管的外形及剖面示意圖其中，附圖標(biāo)記1-承口 2-承口凹槽 3-端面 4、5-管身 6-插口具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
一種鋼管電鍍鋅鎳合金工藝，包括對鋼管進(jìn)行除油、清洗；裝內(nèi)陽極；調(diào)節(jié)電鍍溫度和陰極電流密度進(jìn)行電鍍；卸內(nèi)陽極；清洗、自然晾干工序。電鍍鋅鎳合金工序采用的堿性鋅酸鹽鍍液配方為

采用壓延鋅板作陽極，陰陽極面積比為1∶0.5～1；溫度為15～25℃；陰極電流密度0.5～4.5安培/平方分米。電鍍過程中需循環(huán)冷卻槽液，槽液中氧化鋅和硫酸鎳的濃度比控制在0.6～0.8較為理想，CO32-的濃度控制在70克/升以內(nèi)，Ni2+的濃度為1.2克/升～1.5克/升。
鍍液配方中的N2-918A、N2-918B、N2-918C添加劑為堿性鋅酸鹽電鍍鋅鎳合金工藝中的光亮劑和絡(luò)合劑(武漢材料保護(hù)研究所提供)。
本發(fā)明還公開了一種使用上述堿性鋅酸鹽鍍液的電鍍的長鋼管。
本發(fā)明還公開了一種使用上述的電鍍鋅鎳合金的方法的長鋼管。
實(shí)施例1鍍件為Φ15×100毫米鋼管，一端封閉。
依照本發(fā)明鍍液配方，陰極電流密度為2安培/平方分米，在25℃下電鍍30分鐘。測試鋼管內(nèi)鍍層深度為15.3～16毫米，說明鍍液分散能力很好。
實(shí)施例2鍍件為長6米、直徑152毫米的承插鋼管，承口壁厚與管身壁厚之比大于6。
依照本發(fā)明鍍液配方和工藝操作條件，并在鋼管適當(dāng)位置設(shè)置輔助陽極，得到的鍍層外表面呈光亮不銹鋼色，鍍層均勻一致，鍍層中鎳含量在10％左右，其耐蝕性是同等厚度鋅鍍層的2.8倍，硬度是同等厚度鋅鍍層的1.9倍。
權(quán)利要求
1.一種長鋼管電鍍鋅鎳合金的堿性鋅酸鹽鍍液，其特征在于，包括氧化鋅(ZnO)8～12克/升氫氧化鈉(NaOH) 80～140克/升硫酸鎳(NiSO4·6H2O) 8～10克/升N2-918A添加劑 4～6毫升/升N2-918B添加劑 2～4毫升/升N2-918C添加劑 50～70毫升/升
2.按照權(quán)利要求1所述的長鋼管電鍍鋅鎳合金的堿性鋅酸鹽鍍液，其特征在于，所述的鍍液中Ni2+的濃度為1.2克/升～1.5克/升。
3.按照權(quán)利要求1所述的長鋼管電鍍鋅鎳合金的堿性鋅酸鹽鍍液，其特征在于，所述的電鍍液中氧化鋅和硫酸鎳的濃度比為0.6～0.8。
4.按照權(quán)利要求1所述的長鋼管電鍍鋅鎳合金的堿性鋅酸鹽鍍液，其特征在于，所述的鍍液中CO32-的濃度控制在70克/升以內(nèi)。
5.一種利用權(quán)利要求1所述堿性鋅酸鹽鍍液的對長鋼管進(jìn)行電鍍鋅鎳合金的方法，包括對長鋼管進(jìn)行除油、清洗；裝內(nèi)陽極；長鋼管作為陰極；調(diào)節(jié)電鍍溫度和陰極電流密度進(jìn)行電鍍；卸內(nèi)陽極；清洗、自然晾干工序，其特征在于，電鍍鋅鎳合金工序中，所述陽極采用壓延鋅板，所述電鍍過程中循環(huán)冷卻槽液。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述電鍍工序中陰陽極的面積比為1∶0.5-1。
7.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述電鍍工序中電鍍溫度為15-25℃。
8.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述電鍍工序中中陰極電流密度為15-25℃。
9.一種使用權(quán)利要求1所述堿性鋅酸鹽鍍液的電鍍的長鋼管。
10.一種使用權(quán)利要求5所述電鍍鋅鎳合金的方法電鍍的長鋼管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種長鋼管堿性電鍍鋅鎳合金采用的堿性鋅酸鹽鍍液，包括氧化鋅(ZnO)，8～12克/升；氫氧化鈉(NaOH)，80～140克/升；硫酸鎳(NiSO
文檔編號(hào)C25D7/04GK1746337SQ20051008623
公開日2006年3月15日 申請日期2005年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月17日
發(fā)明者宋花平, 崔虹, 李貴銀, 張文國, 何建設(shè), 袁長友, 吳玉林 申請人:中國人民解放軍總后勤部油料研究所