助镀剂助镀原理及检测方法文档格式.docx
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____（ZnCl2（OH）2H2+HCl
氯化铵在锌槽中会分解产生盐酸和氨水，盐酸会和氯化锌吸收的结晶水，结合产生两种Hydroxy酸（HCl（OH）2）H2和（ZnCl2（OH）2）H2+HCl）。
此两种Hydroxy酸可以分解钢件表面所生之氧化锌层。
操作参数
浓度
助镀剂浓度决定在处理钢件的种类
钢件种类
oBe波美’
S.G比重
oTW比重
线材
7~13
1.05~1.10
10~20
薄板
13~19
1.10~1.15
20~30
管材/一般热镀件
19~24
1.15~1.26
30~52
超大型钢/锻造件
30~40
1.26~1.38
52~76
以Be波美浓度28被认为可适用于各种钢件并得到最佳效果’
温度
助镀液的最适温度是60℃-65℃，温度较低，助熔剂附着会较不均匀且较没效果；
温度较高，则助熔剂附着太厚，增加消耗。
当然若附着较厚助熔剂在工件上锌灰产生会降低。
不过太厚时则成反效果。
时间
一般需2~5分钟即可得到好的助熔剂附层，这也让钢件充分加热以助烘乾。
延长在助镀液浸泡时间，将增加在酸性助熔液中铁的含量。
另外在助熔剂附层会产生FeCl3氯化铁，它将吸收乾躁时残留的水份，导致浸镀时，熔融锌液与铁离子和水反应，增加氧化锌和锌灰之生成。
PH
助镀液的PH控制在3~5.5。
当PH降低，更多的铁将被分解入助镀液，导致氯化铁FeCl3含量增加，锌灰产生将增加。
铁Fe
助镀液应该控制铁的最大含量10g/1，维持低含量铁是低锌灰产生的关键。
助熔剂的铁含量超过10g/1。
仍可继续操作，但锌灰和锌的耗费将增加。
润湿剂
添加0.2~0.5%v/v的润湿剂，将有助于增加助镀剂附层的效果和均匀性。
过程分析
助镀槽应该依下列变数,每3至4个月分析一次。
氯化锌
氯化铵
3.
上两项的比率
4.
铁离子
5.
PH
6.
比重
热镀锌工艺中的助镀剂的作用是？
为什么要用氯化锌和氯化铵的混合液做助镀剂。
最佳答案
助镀剂使熔剂正常的助镀作用受到阻碍,导致局部漏镀等缺陷,所以不能将热镀锌的熔剂直接移作热镀Al-Zn合金工艺用。
热浸镀锌助镀剂的化学法除铁工艺及经济性分析
吴起
鞍山鞍海金属添加剂有限公司
通讯地址：
辽宁省海城市大屯镇邮政编码：
114225
摘要：
近几年，许多热浸镀锌企业越来越重视助镀剂的除铁处理，本文叙述了国内热浸镀助镀剂除铁处理的现状、助镀剂的分类、化学法除铁处理工艺及经济性分析。
关键词：
热浸镀锌；
化学法除铁；
经济性
1、现状
近几年，由于热浸镀行业迅猛发展，原来酸洗之后不浸助镀剂直接镀锌的传统工艺逐渐已被摒弃。
这样已经使用助镀剂的企业越来越多的开始重视助镀剂的除铁工艺。
由于酸洗后铁盐被带到锌锅内，1公斤铁可产生25公斤锌渣，不但造成锌耗增加、镀锌成本增高，而且还会使锌液中氧化物和其他杂质增加，这样会造成锌液老化、锌液黏度增加，使热浸镀锌质量下降。
原来干法镀锌工艺规程要求，助镀剂中铁盐含量不大于30g/l，现在很多企业控制铁盐含量不大于5g/l，甚至有些企业在助镀工序采用连续除铁，连续过滤的方法控制铁盐含量。
然而现在还有的企业不了解助镀剂除铁的有关原理，认为助镀剂直接用过滤泵或压滤机过滤就是除铁了。
还有的企业随便加一些氨水和双氧水经过滤后就认为是除铁了，实际根本达不到除铁的目的。
2、助镀剂的种类。
目前国内热浸镀锌企业采用多种助镀剂配比方式，但广泛使用的助镀剂是氯化锌和氯化铵混合而成的复盐。
基本都是根据企业的实际使用情况进行配比，有的是纯氯化铵溶液，有的是氯化锌和氯化铵混合而成的复合盐。
复合盐有高氯化锌低氯化铵的复合盐，也有低氯化锌高氯化铵的复合盐。
还有些企业为了使用助镀添加剂而特殊制定氯化锌与氯化铵的复合盐的比例，它的比例是氯化锌80-100g/l，氯化铵120-150g/l，这是由于氯化锌吸水性决定的。
如果在高氯化锌配比的溶剂中加入助镀添加剂，而且预镀件存放时间较长时，氯化锌吸水会使助镀添加剂起不到防爆作用。
因此说，氯化铵氯化锌含量高低主要是取决于预镀件存放时间长短和有无烘干来决定的。
氯化锌含量越高形成的助镀膜越厚，储存时间越长，但吸水性越强。
氯化铵含量越高，崩锌虽然减小，但氯化铵分解后烟气增大。
现在大部分企业都采用助镀剂加热的方式，加入助镀添加剂后预镀件可短时间存放，在生产中浸助镀剂后马上进行镀锌作业，取消了干燥工序。
3、助镀剂除铁工艺
助镀剂除铁主要是除去助镀剂中的二价铁离子。
将二价铁离子氧化成三价铁离子，三价铁离子被水解生成氢氧化铁。
氢氧化铁不溶于水，经沉淀在助镀剂中被分离。
除铁的方法有很多。
有用压缩空气氧化，有用臭氧氧化，有用化学氧化剂氧化等。
在此只介绍化学法氧化除铁的原理和方法。
目前国内大多采用氧化提纯法除铁，其工艺为：
调整ＰＨ值——氧化除铁——过滤（分离）。
3.1、调整ＰＨ值：
助镀剂中的铁离子一般以Ｆe2＋即氯化亚铁状态存在，Ｆe2＋在ＰＨ值很大（ＰＨ＝８.５）时，或锌含量不大而Ｆe2＋很大时才能水解析出沉淀。
因此必须将Ｆｅ2＋经氧化成为Ｆｅ3＋，Ｆｅ3＋在ＰＨ＝１.７时即可发生水解，形成氢氧化锌沉淀后很容易被除去。
锌水解时ＰＨ值为５.0—5.5，因此在除铁工艺中为便于控制ＰＨ值，一般将ＰＨ值调整在3—4。
●若ＰＨ值小于3：
KClO3+2HCl=KCl+O2↑+H2O+Cl2↑
4KMnO4+4HCl=4KCl+4MnO2+3O2↑+2H2O
2H2O2=2H2O+O2↑（酸性条件）
Ca（ClO）2+4HCl=2Cl2↑+CaCl2+2H2O
这时会使氧化剂与酸反应会造成氧化剂的消耗，可以用氨水、锌、氧化锌调整ＰＨ值。
NH4OH+HCl=H2O+NH4Cl
Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑
ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O
●若ＰＨ值大于4：
ZnCl2+2H2O=Zn（OH）2↓+2HCl
这时会使氯化锌水解生成氢氧化锌沉淀，造成氯化锌浪费，此时可用盐酸调整。
在测试ＰＨ值时可采用如下方法：
取一份过滤好的助镀剂与同体积的水在试管中混合后摇匀，若产生白色的絮状混合物即为合格；
若产生白色的胶状体则说明ＰＨ值超过4，需加酸调整；
若加水后溶液仍然澄清说明酸度大，需加氨水或锌粉或氧化锌调整。
3.2、氧化除铁处理
在助镀剂中加入氧化剂，将二价铁氧化成三价铁，使之水解沉淀分离。
化学法除铁通常是用高锰酸钾、氯酸钾、氯酸钠、次氯酸钠、次氯酸钙、过氧化氢等作为氧化剂。
高锰酸钾除铁的反应原理：
5FeCl2+KMnO4+8HCl=MnCl2+5FeCl3+4H2O+KCl
FeCl3+3H2O=Fe（OH）3↓+3HCl
氯酸钾（钠）除铁的反应原理：
6FeCl2+KClO3+6HCl=6FeCl3+KCl+3H2O
次氯酸钙除铁的反应原理：
4FeCl2+Ca（ClO）2+4HCl=4FeCl3+CaCl2+2H2O
过氧化氢除铁的反应原理
2FeCl2+2H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O
在除铁过程中，首先根据化验得出的铁盐含量计算出氧化剂的用量，将氧化剂用水制成饱和溶液后放入助镀槽中，这时助镀槽温度应控制在60℃—80℃。
若温度过低则造成反应速度变慢。
在加入氧化剂时特别要注意：
要加饱和溶液，不要加固体。
因为加入的固体氧化剂颗粒在溶解时容易被水解后的Fe（OＨ）3包裹，使之不再继续溶解而沉入底渣中，造成氧化剂大量浪费。
3.3、过滤（分离）
目前除铁后分离方式主要有过滤泵过滤、板块压滤机过滤、自然沉降过滤三种方式。
自然沉降过滤所需温度要控制在80℃以上，将已制成饱和溶液的絮凝剂（聚丙烯酰胺）放入助镀槽中均匀搅拌，使Fe（OＨ）3迅速沉降。
沉降后，上部为清液，下部为底渣。
最后可将混液和底渣排放，而清液可用酸泵抽出使用。
4、经济性分析
氧化剂的选择应根据其来源、价格、使用量等条件来确定。
1、高锰酸钾：
5FeCl2+KmnO4+8HCl=MnCl2+5FeCl3+4H2O+KCl
根据方程式计算得出：
除掉1公斤氯化亚铁需使用高锰酸钾0.19公斤。
2、氯酸钾（钠）：
除掉1公斤氯化亚铁需使用氯酸钾0.16公斤或需氯酸钠0.14公斤。
3、次氯酸钙（钠）：
除掉1公斤氯化亚铁需使用次氯酸钙0.57公斤或需次氯酸钠0.29公斤。
4、过氧化氢：
除掉1公斤氯化亚铁需使用过氧化氢0.13公斤。
名称
KmnO4
KClO3
NaClO3
Ca（ClO）2
Na（ClO）2
H2O2
用量（kg）
0.19
0.16
0.14
0.57
0.29
0.13
单价（元/kg）
17
5.5
4.1
1.6
1.1
2.0
含量（%）
99.5
99.7
30
12
35
除去每公斤氯化亚
铁所需费用（元）
3.25
0.88
0.58
3.03
2.66
0.74
从上表可以看出，每除去1公斤氯化亚铁所需氧化剂的费用从高到低排序为：
高锰酸钾——次氯酸钙——次氯酸钠——氯酸钾——过氧化氢——氯酸钠。
因为过氧化氢是最洁净的氧化剂，所以目前很多企业使用过氧化氢除铁。
但由于其为液体，浓度低、体积大，不便于运输和贮存，而且过氧化氢存放一年浓度还会下降约3%，造成了成本加大。
另外过氧化氢在使用过程中对人体危害较大，其蒸汽对眼睛、鼻子、喉咙造成强烈的刺激，最终可能导致慢性呼吸器官疾病，皮肤接触也会造成疼痛及腐蚀，迸入眼睛有可能致盲。
而氯酸钠除铁费用最低，且相对安全，因此从安全和经济性角度考虑，氧化剂一般应选择氯酸钠。
5、结束语
在热浸镀锌助镀剂除铁工艺中，氧化剂无论选择哪一种都要以经济性和安全性综合考虑，但更主要的是除铁工艺的选择，只有在正确的除铁工艺指导下，才能达到最好的除铁效果，使热浸镀锌企业获得更高的经济效益。
废助镀剂被再生除铁后循环使用
一、简介和用途
GD－PIRE助镀剂除铁设备是工大镀锌设备有限公司引进国外先进技术开发研制的具有高科技含量的设备。
目前在国外被广泛应用于钢丝、钢管、结构件生产线的前处理阶段。
在溶剂法镀锌中，助镀剂的清洁与否对锌耗、镀锌质量有重要的影响。
GD-PIRE助镀剂除铁设备采用氧化中和法，用强氧化剂将溶剂中的亚铁离子氧化成三价铁离子，然后调整溶剂AC值，使三价铁离子生成Fe（OH）3沉淀，再用机械过滤去除助镀剂中的杂质。
同时通过电控系统实时控制除铁剂A和B的添加量，从而确保溶剂槽内亚铁含量始终维持在一个很低的水平上（1g/L以下）。
大量实践数据显示，当亚铁离子维持在1g/L以下时，可以有效降低锌耗量（总节锌量：
总锌耗的15-30%；
或吨工件的0.737%），同时节省耗铝，耗镍量。
由于铁离子含量的降低，锌液的流动性增强，还可以改善工件表面的质量。
因此，GD－PIRE助镀剂除铁设备不仅可以使整条生产线更低耗，更环保，同时还能提高产品质量，在竞争日益激烈的镀锌行业，增强企业的综合竞争力。
二、设备结构及特点
（一）、设备构成
本设备由电控系统、反应系统、过滤系统构成，如图1所示。
1.电控系统
采用日本三菱可编程控制器（PLC）和ntouch触摸屏，人机界面友好，操作简便，控制精确。
可以实时监控管路流量从而随时调节铁剂A和B的添加量来保证整个设备在无人看管情况下也能高效的运转。
2.反应系统
溶剂中亚铁离子在此系统中会被氧化为三价铁并沉淀为氢氧化铁，整个反应均在混合器部分完成，确保反应的充分均匀。
反应系统管路全部采用聚丙烯（PP）材料，耐腐蚀、耐高温。
确保设备能长期稳定的工作。
3.过滤系统
生成的沉淀被保留在过滤器中，始终保持溶剂槽的清洁干净和生产的正常进行。
该系统清洗方便快捷，重复使用次数高，也全部采用聚丙烯（PP）材料，耐老化，寿命长。
（二）、设备特点
1、自动化程度高，可精确控制化学反应、过滤、清渣等个过程。
使得该设备可准确、连续的运行，保证设备的工作效率。
本设备是基于充分的实验基础之上，模拟出原理曲线，提炼出数学模型，并通过进口的传感器和软件系统实现工艺过程的精确控制。
2、在线处理，不影响整条生产线的正常生产。
3、整套设备结构紧凑、运行效率高、占地面积小、运行稳定。
（三）、技术参数
设备尺寸：
4000×
2800×
3300
设备功率以及耗气量：
装机功率10ｋｗ，耗气量０－４０Ｍ３／小时
处理能力：
５Ｍ３/小时
三、经济性分析
3.1生产成本估算
若按处理5M3的助镀剂计算，如果从10g/L降到1g/L以下时，需要强氧化剂（30％）60kg，中和剂（25％）182kg，按现行市场价格计算两项合计需240元，耗电100kwh，电费100元，其他综合费用（包括：
人工费、设备折旧费）60元。
总计：
400元。
正常情况下，处理5M3的助镀剂从1g/L降到0.5g/L共需170元。
3.2产生的经济效益
产生的经济效益分为四个方面：
1.产品镀层表面质量明显提高。
这是因为锌液中铁离子含量少，锌液流动性高，致使镀锌层表面光洁、明亮；
2.锌耗降低0.466-1.007%（根据在欧洲、美国、澳洲、韩国等许多镀锌厂家的实践得出的结果），平均降低0.737%，如果年产按30000吨镀锌件计算，每年最少可节约锌：
30000×
0.737%≈221.1吨，镀件按12000元/吨计算，每年可节约265.32万元，也就是说节约的锌，1-2个月内即可回收设备的技术投资。
3.加入了两种添加剂后反应生成的氯化铵，可以减少助镀剂中氯化铵的购买添加量，只需添加少量的氯化锌。
如果在镀锌线上设置专用回收镀锌件或吊具的酸液清洗槽，该除铁设备同时也可以用来再生处理含有铁的氯化锌液，再生后的溶液可以添加到助镀剂槽内，作为氯化锌的消耗补充，同样可以省去氯化锌的购买量与添加量。
4.终端副产品氢氧化铁，干燥后生成氧化铁红，是优质颜料，2000-3000RMB/吨。
5.由于废助镀剂被再生除铁后循环使用，没有废助镀剂环保处理费用。
3.3示例
实例1澳大利亚最大的镀锌厂之一---JohnHollandSMP公司
阶段
年生产能力
亚铁离子含量
每吨钢的耗锌量（Kg）
营业额（元）
每年削减的成本（元）
除渣频率
无除铁设备
1999-2000年
4000吨
28g/L
86
960万
3次/月
有除铁设备
2000-2001年
10,000吨
0.6g/L
49
2400万
480万
1次/季度
实例2新西兰最大的镀锌厂CSPGalvanizing公司
除铁技术应用的效益
助镀剂铁含量：
之前：
6g/l;
现在：
0.3-0.6g/l
未用：
锌耗为总产量的：
8-11%
采用：
5.6-8%
节约：
2.4-3%；
平均：
节约2.7%
CSP年产量：
9500吨/年
2002年，利润660万元RMB;
2003年，利润880万元RMB;
效益：
节约220万元RMB。
锌耗量：
2004年9月生产500吨工件，锌耗量6.5%；
锌渣0.5%；
锌灰：
0.75%
热镀锌生产时，助镀剂中的亚铁盐离子很难除去，这样在助镀剂干燥进程中会随助镀剂一起沉淀到钢丝表面，并进入锌液中影响镀液质量，增加锌耗，进而造成热镀锌生产镀锌效果不理想。
对于亚铁离子，采用强氧化剂的方法将其氧化为三价铁离子，然后使三价铁离子生成了Fe（OH）3沉淀，采用过滤法去除铁离子杂质，称为氧化中和法。
助镀剂的主要成分是氯化锌与氯化铵。
故而可采用氧气、双氧水、高锰酸钾、氯酸钾、次氯酸钠等氧化剂，作为除铁剂来降低亚铁离子含量，常规认为亚铁离子在1g/L时，较适宜热镀，因此稳定在1g/L下是除铁的基本要求。
国内，天津市工大镀锌设备有限公司掌握了该技术，并研发了一套出铁设备，并应用在江阴华新钢缆公司，由应用的效果看：
1、镀锌的质量得到提高，工件表面光亮平整。
2、降低了锌耗，通过计算，节约的锌在1-2个月内即可回收设备投资。
3、除铁剂的加入，反应后生成了氯化铵，减少了助镀剂中氯化铵的购买添加量。
4、生产的副产品Fe（OH）3沉淀是优质颜料，市价2000-3000元/t，价值较高。
5、不影响助镀剂的再生循环利用，降低了环保费用。
6、锌锅底锌渣的去除次数减少到1次/月，甚至更少，提高了工作效率。
根据统计，江阴华新钢缆公司的亚铁离子含量最低能降低到0.3g/L，效果明显，该镀锌助镀剂的除铁方法具有环保、节资、适用的显著特点，推广价值较大。
镀锌熔剂
目录
释义
热浸镀锌（或简称为热镀锌）是将被镀的紧固件浸入熔点较低的液态金属锌或其合金中进行镀覆的方法。
紧固件热浸镀锌多采用熔剂法。
净化过的钢件浸入镀锅之前，其表面先形成一层熔剂层以防止氧化并进一步清除表面残留物。
浸镀时此熔剂层受热挥发，使新鲜的钢表面与熔融金属直接接触，发生浸润、溶解、化学反应、扩散，在钢件表面顺序形成γ相、δ1相和ζ相合金层并附着一层熔融金属锌，经冷却后形成η相锌镀层。
各相合金中锌含量由77%至99.97%逐渐增加。
现代热浸镀锌生产中，通常在熔融锌液中添加少量铝以提高镀锌层的附着力。
此时合金层中的主相为Fe2Al5，而δ1相和ζ相的数量很少。
不存在脆性的γ相。
热浸镀锌层是一种价廉而耐蚀性良好的镀覆层。
由于锌的电化学特性，它对钢基体具有“牺牲”保护作用；
而锌层在大气中的腐蚀产物（碱式碳酸锌）比较致密，附着良好且不溶于水，对锌层又有一定保护作用。
因此热浸镀锌被广泛用于保护钢材及其制件免受大气腐蚀，特别适于标准件、紧固件的大批量生产。
通常认为热浸镀锌时，镀锌层形成过程如下：
熔锌渗入基体铁中—铁与锌反应生成铁—锌合金—在铁—锌合金层上形成纯锌层，镀锌层形成的基本原理是高温冶金反应。
对五金、紧固件进行热浸镀锌时通常采用助镀剂法（又称溶剂法），助镀剂法热镀工艺又分为：
湿法和干法两种。
湿法工艺得到的镀层附着性不好，目前很少采用。
干法工艺允许对助镀剂有较广的选择范围，镀层质量好。
所以，结构件、紧固件、五金件的热浸镀锌一般选用干法。
热镀锌工艺化验方法
1、实验目的：
测定助镀剂中氯化锌的含量
2、实验方法：
用EDTA（乙二胺四乙酸二钠盐）标准溶液进行滴定，根据滴定时消耗EDTA标准溶液体积可求出氯化锌的含量。
3、实验仪器：
容量瓶、移液管、三角瓶、碱式滴定管、洗耳球、洗瓶
4、实验试剂：
EDTA标准溶液0.05mol/L、NH3--NH4CL缓冲溶液（PH=10）、蒸馏水、铬黑T指示剂0.5%
5、实验步骤：
5.1、从助镀剂槽中取样，用5mL移液管吸取试液5mL，置于100mL容量瓶中；
5.2、用水稀释至规定的刻度后摇匀；
5.3、自100mL容量瓶中，吸取稀释液5mL于三角瓶中加水50mL。
5.4、再加缓冲溶液10mL，再加铬黑T指示剂2-3滴。
5.4、用0.05mol/L的EDTA标准溶液滴至纯蓝色为终点。
5.5、准确读数。
计算公式：
ZnCl2（g/L）.=C*V1/V2×
136.38
其中：
C—用于滴定的标准EDTA溶液的浓度mol/L;
V1—实际滴定中消耗标准EDTA溶液的体积，mL;
136.38——氯化锌的摩尔质量;
V2—稀释液的实际体积，mL。
1、实验题目：
测定助镀剂中氯化铵的含量
用NaOH标准溶液进行滴定，根据滴定时消耗的NaOH标准溶液体积可求出氯化铵含量。
移液管、三角瓶、碱式滴定管、酸度计、磁力搅拌器、容量瓶、洗耳球、洗瓶
NaOH标准溶液0.1mol/L甲醛、甲基红指示剂0.2%
蒸馏水
5实验步骤：
5.1、从助镀锌剂槽中取样；
5.2、用移液管吸取试液5mL置于100mL容量瓶中，用水稀释刻度摇匀。
5.3、自100mL容量瓶中吸取稀释液5mL于三角瓶中，加水50mL。
加甲醛溶液20mL，再加甲基红指示剂2-3滴。
5.4、打开酸度计，将复合电极插入被测试液中。
同时开启磁力搅拌器，然后用NaOH标准溶液进行滴定，酸度计读数为6.2时，即为终点。
5.5准确读数。
NH4CL（g/L）=4cv×
53.5
C—用于滴定的标准NaOH溶液的浓度，mol/L;
V—实际滴定中消耗标准NaOH的体积，mL;
53.5—氯化铵的摩尔质量。
6此NaOH标准溶液的配制与盐酸测定用的NaOH标准溶液同法配制，只是称取量为5克，标定时基准邻苯二甲酸氢钾的称取量为0.5克.
助镀剂槽中二氯化铁的测定
用重铬酸钾标准溶液进行滴定，根据滴定时消耗重铬酸钾标准溶液体积可求出二氯化铁的含量。
移液管、三角瓶、酸式滴定管、洗耳球、洗瓶
蒸馏水、
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