一種使堿法電解出鱗片狀鋅粉的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鱗片狀鋅粉高技術(shù)生產(chǎn)領(lǐng)域，涉及一種使堿法電解出鱗片狀鋅粉的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵構(gòu)件的鍍鋅防腐占鋅用途的50%以上，防腐原理主要是因?yàn)殇\電位比鐵更負(fù)，在電解質(zhì)溶液中鋅原子容易失去電子變成陽極，鐵則為陰極，在陽極區(qū)鋅由于失去電子而被腐蝕掉，在陰極區(qū)鋼鐵表面不斷得到電子，從而得到保護(hù)。欲使鋅充分發(fā)揮犧牲陽極的作用，就要求鋅粉與鋼鐵表面之間緊密接觸，整個(gè)涂層必須有良好的導(dǎo)通性，與鋼鐵基材體系形成電化學(xué)回路，富鋅涂層才能起到電化學(xué)保護(hù)作用。
[0003]鍍鋅方式包括熱鍍、熱噴涂、電鍍、富鋅涂料和粉末鍍等。而對(duì)于不適宜熱鍍和電鍍工藝的大型戶外鋼鐵構(gòu)件，如橋梁、管道、集裝箱、機(jī)動(dòng)車、船舶等，鍍鋅方式主要是富鋅涂料的涂覆和粉末鍍。富鋅涂料中的鋅粉和粉末鍍所用的鋅粉主要有球狀和片狀兩種形
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[0004]傳統(tǒng)的富鋅涂料采用球狀鋅粉，它們之間是以點(diǎn)接觸的形式來傳輸電子，并和鋼材基體也保持電接觸。但由于是點(diǎn)接觸，涂層的導(dǎo)電性較差，為了提高涂層的電導(dǎo)率，必須添加大量的鋅粉彌補(bǔ)導(dǎo)電性的不足，鋅耗量增大。同時(shí)球狀鋅粉涂層不可避免會(huì)存在大量涂層孔隙，而涂料中的粘結(jié)劑不足以填補(bǔ)涂層間的空隙，從而形成了多孔隙的涂層結(jié)構(gòu)，不利于鋼鐵基體的防腐。
[0005]使用鱗片狀鋅粉時(shí)，由于片狀鋅粉具有更大的比表面積，可以形成均勻致密的鋅粉層，不僅增加了滲透距離，加強(qiáng)了物理屏蔽作用，延長了腐蝕路徑，而且具有良好的導(dǎo)電性。另外，鱗片狀鋅粉的加入還能夠在涂層中形成無數(shù)的微小區(qū)域，減少了涂層與金屬基體之間的熱膨脹系數(shù)之差，降低了涂層硬化時(shí)的收縮率、涂層內(nèi)部的應(yīng)力，抑制涂層的龜裂、脫落，提高涂層的粘結(jié)力和抵抗介質(zhì)的滲透力，從而大大增強(qiáng)了涂層的防腐蝕性能。
[0006]目前鋅粉的生產(chǎn)主要有蒸餾法、霧化法、機(jī)械法和電解法，其中蒸餾法和霧化法是以鋅錠為原料，經(jīng)高溫熔融和冷卻制得，能耗較大，且得到的是球狀鋅粉。機(jī)械法則多以球狀鋅粉為原料，利用高能球磨機(jī)經(jīng)機(jī)械加工使球狀鋅粉變?yōu)槠瑺钿\粉，加工難度大，成本非常高，而且高質(zhì)量的片狀鋅粉球磨技術(shù)只有日本等少數(shù)幾個(gè)國家擁有，目前國內(nèi)迫切需要低成本的鱗片狀鋅粉生產(chǎn)技術(shù)。而在中國專利CN1450182A和CN1482263A中提出的堿液體系通過電解生產(chǎn)的鋅粉形貌呈晶枝狀，雖然活性較球狀鋅粉高，但又比鱗片狀低，限制了堿法電解生產(chǎn)鋅粉的高值化應(yīng)用，在中國專利CN103938229A中提出的在堿液中添加含銻化合物制備的片狀鋅粉，片與片之間以層狀堆疊，不易分離，難以實(shí)現(xiàn)后期加工成品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種使堿法電解出鱗片狀鋅粉的方法，本發(fā)明生產(chǎn)流程簡單，成本低，便于控制的制備鱗片狀鋅粉的方法，且保證鋅粉的片與片之間易分離，以便于后期加工成品。
[0008]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種使堿法電解出鱗片狀鋅粉的方法，工藝步驟如下:
1)利用蒸餾水、強(qiáng)堿和鋅化合物混合制成溶液，其中鋅含量為10~50g/L，強(qiáng)堿濃度150~300g/L；
2)在上述溶液中加入5~10g/L的硫脲和體積分?jǐn)?shù)為0.0025%~0.015%的吐溫；
3)對(duì)上述溶液進(jìn)行鋅的電解，插入電極板，正、負(fù)極板間距l(xiāng)~10cm，溫度0~70°C，通直流電電解，電流密度為800~1500A/m2;
4)停止電解后，立即取出鋅粉，利用無水乙醇和去離子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得高純鱗片狀鋅粉。
[0009]所述的強(qiáng)堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀；所述的鋅化合物為Zn0、ZnC03或ZnSi03中的一種或幾種的混合。
[0010]步驟2)中所述的電極板其陽極是不銹鋼板，陰極是含鎂鋁的合金板。
[0011]步驟3)中的電解時(shí)間2min~120min。
[0012]通過本發(fā)明所述的方法制備所得鱗片狀金屬鋅粉全鋅含量平均值為99.30%，金屬鋅含量為97.50%，鋅粉的平均粒徑3.83 μm，鱗片的平均厚度0.36 μπι。
[0013]本發(fā)明中的硫脲和吐溫作為表面活性物質(zhì)可以通過在電極與溶液界面區(qū)發(fā)生一系列的吸附填充、黏結(jié)包裹、電荷排斥等現(xiàn)象，改變極板表面附近活性成核位點(diǎn)的密度，使得晶體在高電流密度條件下一些高活性突出位點(diǎn)或晶面得到抑制，晶核生長趨于平衡，有利于片狀化鋅粉晶粒的形成。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明生產(chǎn)流程簡單，成本低，由于硫脲和吐溫的加入，從而獲得活性更高的鱗片狀鋅粉，相較于晶枝狀的鋅粉，其片與片之間易分離，以便于后期加工成品。
【附圖說明】
[0015]附圖1為通過本發(fā)明所述的制備方法所得鱗片狀金屬鋅粉的X射線衍射圖。
[0016]附圖2為實(shí)施例1所得鋅粉的掃描電鏡圖。
[0017]附圖3為實(shí)施例2所得鋅粉的掃描電鏡圖。
[0018]附圖4為實(shí)施例3所得鋅粉的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020]實(shí)施例一
利用蒸餾水、氫氧化鈉和ΖηΟ混合制成溶液，其中鋅含量35g/L，強(qiáng)堿濃度200g/L。
[0021 ] 然后加入7g/L的硫脲和體積分?jǐn)?shù)為0.005%的吐溫。
[0022]插入電極板，極板間距3cm，溫度25 °C，通直流電電解，電流密度為800A/m2。
[0023]電解90min后，立即取出鋅粉，利用無水乙醇和去離子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得高純鱗片狀鋅粉。
[0024]實(shí)施例二利用蒸餾水、強(qiáng)堿氫氧化鈉和鋅化合物ΖηΟ混合制成溶液，其中鋅含量50g/L，強(qiáng)堿濃度 250g/Lo
[0025]然后加入10g/L的硫脲和體積分?jǐn)?shù)為0.01%的吐溫。
[0026]插入電極板，極板間距3cm，溫度50°C，通直流電電解，電流密度為1000A/m2。
[0027]電解60min后，立即取出鋅粉，利用無水乙醇和去離子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得高純鱗片狀鋅粉。
[0028]實(shí)施例三
利用蒸餾水、氫氧化鈉和ΖηΟ混合制成溶液，其中鋅含量10g/L，強(qiáng)堿濃度150g/L。
[0029]然后加入5g/L的硫脲和體積分?jǐn)?shù)為0.005%的吐溫。
[0030]插入電極板，極板間距5cm，溫度0°C，通直流電電解，電流密度為800A/m2。
[0031]電解90min后，立即取出鋅粉，利用無水乙醇和去離子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得高純鱗片狀鋅粉。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種使堿法電解出鱗片狀鋅粉的方法，其特征在于，工藝步驟如下: .1)利用蒸餾水、強(qiáng)堿和鋅化合物混合制成溶液，其中鋅含量為10~50g/L，強(qiáng)堿濃度.150~300g/L； .2)在上述溶液中加入5~10g/L的硫脲和體積分?jǐn)?shù)為0.0025%~0.015%的吐溫； .3)對(duì)上述溶液進(jìn)行鋅的電解，插入電極板，正、負(fù)極板間距l(xiāng)~10cm，溫度0~70°C，通直流電電解，電流密度為800~1500A/m2 ; .4)停止電解后，立即取出鋅粉，利用無水乙醇和去離子水先后清洗至清洗液pH呈中性，真空干燥后即得高純鱗片狀鋅粉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使堿法電解出鱗片狀鋅粉的方法，其特征在于，所述的強(qiáng)堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀；所述的鋅化合物為Zn0、ZnC03或ZnSi03中的一種或幾種的混入口 ο3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使堿法電解出鱗片狀鋅粉的方法，其特征在于，所述的電極板其陽極是不銹鋼板，陰極是含鎂鋁的合金板。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使堿法電解出鱗片狀鋅粉的方法，其特征在于，所述電解時(shí)間 2min~120min。5.根據(jù)權(quán)利1~4任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種使堿法電解出鱗片狀鋅粉的方法制備的鱗片狀鋅粉，其特征在于，所述鱗片狀金屬鋅粉全鋅含量平均值為99.30%，金屬鋅含量為.97.50%，鋅粉的平均粒徑3.83 μm，鱗片的平均厚度0.36 μm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種使堿法電解出鱗片狀鋅粉的方法，利用蒸餾水、強(qiáng)堿和鋅化合物混合制成溶液，在上述溶液中加入硫脲和吐溫，并進(jìn)行電解獲得高純鱗片狀鋅粉，硫脲和吐溫作為表面活性物質(zhì)可以通過在電極與溶液界面區(qū)發(fā)生一系列的吸附填充、黏結(jié)包裹、電荷排斥等現(xiàn)象，改變極板表面附近活性成核位點(diǎn)的密度，使得晶體在高電流密度條件下一些高活性突出位點(diǎn)或晶面得到抑制，晶核生長趨于平衡，有利于片狀化鋅粉晶粒的形成；本發(fā)明生產(chǎn)流程簡單，成本低，由于硫脲和吐溫的加入，從而獲得活性更高的鱗片狀鋅粉，相較于晶枝狀的鋅粉，其片與片之間易分離，以便于后期加工成品。
【IPC分類】C25C5/02
【公開號(hào)】CN105239104
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510657579
【發(fā)明人】蔣家超, 商曉甫, 田源, 趙由才, 李強(qiáng)
【申請(qǐng)人】中國礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月14日