技术摘要：
本发明属于金属表面处理与腐蚀防护技术领域，具体涉及到一种热镀锌钢管用无铬预钝化液。该无铬预钝化液包括以下重量百分含量的组分：成膜剂5%~10%、氧化剂2%~4%、有机缓蚀剂2%~4%、无机稀土缓蚀剂2%~4%、水质稳定剂0.5%~2%、基材润湿剂0.5%~2%，水余量。其制备方法为： 全部
背景技术：
热镀锌技术是目前世界上钢材防腐蚀方法中一种最基本、最广泛的方法，热镀锌 技术已广泛用于冶金、建材、电力、交通、农业等国民经济的各个领域。其中钢管热镀锌是将 经加工过的表面洁净的钢管浸渍到锌液中进行热浸镀锌加工，得到表面性能优良的金属管 件。热镀锌钢管已经应用到国民经济的各个方面，主导产业包括消防用管、建筑用管、生产 物料传输用管、农业大棚支架用管等。据不完全统计，目前我国已有热镀锌钢管生产线170 条以上，年生产能力超过6000万吨，我国已成为世界上最大的热镀锌钢管生产国。 热镀锌钢管的生产工序流程为：黑管上料→酸洗→水漂洗→浸助镀溶剂→烘干→ 热浸镀锌→外吹、内吹→水冷/预钝化→钝化→喷码、检查、包装。钢管在外吹、内吹完成后 浸入水冷工序，水冷工序的目的是让钢管尽快冷却，避免钢管热镀锌层长时间处于高温导 致氧化变暗。目前有部分钢管生产企业的水冷工序的水冷槽装的是纯净水，但更多的钢管 生产企业会在水冷槽的冷却水中加入约0.1～0.5％的铬酐对热镀锌钢管进行预钝化。预钝 化的目的有几点：一是防止钢管表面出现水纹、水斑；二是防止钢管在水冷至终钝工序这段 时间出现锈蚀；更重要的一点是防止钢管在储存期间内壁出现腐蚀(因为热镀锌钢管的吹 镀生产线终钝的喷淋钝化无法对钢管内壁进行钝化保护)。 含有铬酐的冷却水在循环运行过程中会产生大量的铬酸雾和含铬废水，严重危害 作业工人的身体健康，同时含铬废水的跑冒滴漏会严重污染环境。所以热镀锌钢管企业急 需一种具有良好耐蚀性能的、但不含铬及其他有毒有害物质的环保预钝化液来替代铬酐进 行预钝化。 而由于热镀锌钢管水冷工序的工况的特殊性(预钝化液的高温稳定性、预钝化槽 液必须对铁质槽体无腐蚀、预钝化液需对锌离子有较高容忍度、预钝化液对锌层须有一定 的耐蚀保护能力)，相关的研究几乎未见报道，市面上也没有能够替代铬酐的预钝化液可供 热镀锌生产企业使用。
技术实现要素：
本发明的目的是：提供一种满足热镀锌钢管工艺工况要求、可以替代铬酐的无铬 预钝化液。该无铬预钝化液不含铬及其他有毒有害物质，其槽液高温稳定性好，预钝后的热 镀锌钢管外观光亮、耐蚀性能好、内壁抗白锈能力好，可以代替铬酸酐预钝。 为实现本发明的目的，本发明的发明人针对无铬预钝化的使用工况及热镀锌钢管 企业的要求，确定如下技术开发思路： ①预钝化槽液长时间保持在70℃～90℃之间，局部瞬时温度达到100℃以上，要求 预钝化的高温稳定性要好，所以预钝化液的配方中不宜使用有机树脂； 3 CN 111575693 A 说 明 书 2/6 页 ②预钝化槽液中钝化剂的浓度极低，且必须要保证一定的耐蚀性能，所以预钝化 液的配方中需要有成膜剂及缓蚀剂。 ③由于水质的波动，预钝化槽液中会渐渐富集一部分的钙镁离子。另外，槽液中会 有锌、铁离子的富集，这就要求预钝化对这些金属离子有一定的容忍度，且要保证这些离子 的富集不影响预钝化液性能，所以预钝化液的配方中需要有水质稳定剂。 根据以上技术开发思路，经过发明人的无数次实验和测试，发现采用如下技术方 案可以完成本发明的发明目的： 一种热镀锌钢管用无铬预钝化液，其由以下重量百分含量的原料组成： 成膜助剂5％～10％、氧化剂2％～4％、有机缓蚀剂2％～4％、无机稀土缓蚀剂2％ ～4％、水质稳定剂0.5％～2％、基材润湿剂0.5％～2％、水余量。 进一步的，所述的成膜助剂选自植酸、磷酸或磷酸二氢锌中的一种或几种。 进一步的，所述的氧化剂选自硝酸钾、硝酸钠、硝酸钙、硝酸铝、硝酸镁、硝酸锌、硝 酸镍、硝酸钴中的一种或几种。 进一步的，所述的有机缓蚀剂选自三乙醇胺硼酸酯、聚乙二醇硼酸酯、油酸二乙醇 酰胺硼酸酯中的一种或几种。 进一步的，所述的无机稀土缓蚀剂为硝酸铈或硝酸镧。 进一步的，所述的水质稳定剂选自EDTA-2Na、柠檬酸、酒石酸中的一种或几种。 进一步的，所述的基材润湿剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。 进一步的，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠或二(2-乙基己基)磺基 琥珀酸酯钠。 进一步的，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)。 本发明还提供了一种上述的热镀锌钢管用无铬预钝化液的制备方法，具体操作 为：先将成膜助剂、氧化剂、无机稀土缓蚀剂及水质稳定剂溶于水中，搅拌分散均匀，再向其 中加入有机缓蚀剂、基材润湿剂，搅拌均匀即可。 本发明的热镀锌钢管用无铬预钝化液中，成膜助剂的作用是构成预钝化膜的骨 架，其在预钝化液中占主要部分。氧化剂的作用是促进成膜助剂在热镀锌层表面迅速成膜。 有机缓蚀剂和无机稀土缓蚀剂共同协同作用，提供钝化膜良好的耐蚀性能。水质稳定剂提 高预钝化液对钙、镁、锌、铁离子的容忍度，提高预钝化液的寿命。基材润湿剂提高预钝化液 对热镀锌钢管的润湿能力，保证预钝化液在基材表面成膜的均匀性。 与现有技术相比，本发明的优点和有益效果如下： 本发明的无铬预钝化液不含铬及其他有毒有害物质，属于环保钝化液；本发明的 无铬预钝化液配制的槽液高温稳定性好(在80℃以上使用依然稳定，而且耐蚀性能好)，盐 雾试验的结果表明使用本发明的预钝化液预钝后的热镀锌钢管外观光亮、耐蚀性能好、内 壁抗白锈能力好；本发明的无铬预钝化液可以代替铬酸酐预钝，有望在热镀锌钢管企业得 到广泛应用，具有非常大的工业价值和社会价值。
本发明属于金属表面处理与腐蚀防护技术领域，具体涉及到一种热镀锌钢管用无铬预钝化液。该无铬预钝化液包括以下重量百分含量的组分：成膜剂5%~10%、氧化剂2%~4%、有机缓蚀剂2%~4%、无机稀土缓蚀剂2%~4%、水质稳定剂0.5%~2%、基材润湿剂0.5%~2%，水余量。其制备方法为： 全部
背景技术：
热镀锌技术是目前世界上钢材防腐蚀方法中一种最基本、最广泛的方法，热镀锌 技术已广泛用于冶金、建材、电力、交通、农业等国民经济的各个领域。其中钢管热镀锌是将 经加工过的表面洁净的钢管浸渍到锌液中进行热浸镀锌加工，得到表面性能优良的金属管 件。热镀锌钢管已经应用到国民经济的各个方面，主导产业包括消防用管、建筑用管、生产 物料传输用管、农业大棚支架用管等。据不完全统计，目前我国已有热镀锌钢管生产线170 条以上，年生产能力超过6000万吨，我国已成为世界上最大的热镀锌钢管生产国。 热镀锌钢管的生产工序流程为：黑管上料→酸洗→水漂洗→浸助镀溶剂→烘干→ 热浸镀锌→外吹、内吹→水冷/预钝化→钝化→喷码、检查、包装。钢管在外吹、内吹完成后 浸入水冷工序，水冷工序的目的是让钢管尽快冷却，避免钢管热镀锌层长时间处于高温导 致氧化变暗。目前有部分钢管生产企业的水冷工序的水冷槽装的是纯净水，但更多的钢管 生产企业会在水冷槽的冷却水中加入约0.1～0.5％的铬酐对热镀锌钢管进行预钝化。预钝 化的目的有几点：一是防止钢管表面出现水纹、水斑；二是防止钢管在水冷至终钝工序这段 时间出现锈蚀；更重要的一点是防止钢管在储存期间内壁出现腐蚀(因为热镀锌钢管的吹 镀生产线终钝的喷淋钝化无法对钢管内壁进行钝化保护)。 含有铬酐的冷却水在循环运行过程中会产生大量的铬酸雾和含铬废水，严重危害 作业工人的身体健康，同时含铬废水的跑冒滴漏会严重污染环境。所以热镀锌钢管企业急 需一种具有良好耐蚀性能的、但不含铬及其他有毒有害物质的环保预钝化液来替代铬酐进 行预钝化。 而由于热镀锌钢管水冷工序的工况的特殊性(预钝化液的高温稳定性、预钝化槽 液必须对铁质槽体无腐蚀、预钝化液需对锌离子有较高容忍度、预钝化液对锌层须有一定 的耐蚀保护能力)，相关的研究几乎未见报道，市面上也没有能够替代铬酐的预钝化液可供 热镀锌生产企业使用。
技术实现要素：
本发明的目的是：提供一种满足热镀锌钢管工艺工况要求、可以替代铬酐的无铬 预钝化液。该无铬预钝化液不含铬及其他有毒有害物质，其槽液高温稳定性好，预钝后的热 镀锌钢管外观光亮、耐蚀性能好、内壁抗白锈能力好，可以代替铬酸酐预钝。 为实现本发明的目的，本发明的发明人针对无铬预钝化的使用工况及热镀锌钢管 企业的要求，确定如下技术开发思路： ①预钝化槽液长时间保持在70℃～90℃之间，局部瞬时温度达到100℃以上，要求 预钝化的高温稳定性要好，所以预钝化液的配方中不宜使用有机树脂； 3 CN 111575693 A 说 明 书 2/6 页 ②预钝化槽液中钝化剂的浓度极低，且必须要保证一定的耐蚀性能，所以预钝化 液的配方中需要有成膜剂及缓蚀剂。 ③由于水质的波动，预钝化槽液中会渐渐富集一部分的钙镁离子。另外，槽液中会 有锌、铁离子的富集，这就要求预钝化对这些金属离子有一定的容忍度，且要保证这些离子 的富集不影响预钝化液性能，所以预钝化液的配方中需要有水质稳定剂。 根据以上技术开发思路，经过发明人的无数次实验和测试，发现采用如下技术方 案可以完成本发明的发明目的： 一种热镀锌钢管用无铬预钝化液，其由以下重量百分含量的原料组成： 成膜助剂5％～10％、氧化剂2％～4％、有机缓蚀剂2％～4％、无机稀土缓蚀剂2％ ～4％、水质稳定剂0.5％～2％、基材润湿剂0.5％～2％、水余量。 进一步的，所述的成膜助剂选自植酸、磷酸或磷酸二氢锌中的一种或几种。 进一步的，所述的氧化剂选自硝酸钾、硝酸钠、硝酸钙、硝酸铝、硝酸镁、硝酸锌、硝 酸镍、硝酸钴中的一种或几种。 进一步的，所述的有机缓蚀剂选自三乙醇胺硼酸酯、聚乙二醇硼酸酯、油酸二乙醇 酰胺硼酸酯中的一种或几种。 进一步的，所述的无机稀土缓蚀剂为硝酸铈或硝酸镧。 进一步的，所述的水质稳定剂选自EDTA-2Na、柠檬酸、酒石酸中的一种或几种。 进一步的，所述的基材润湿剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。 进一步的，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠或二(2-乙基己基)磺基 琥珀酸酯钠。 进一步的，所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)。 本发明还提供了一种上述的热镀锌钢管用无铬预钝化液的制备方法，具体操作 为：先将成膜助剂、氧化剂、无机稀土缓蚀剂及水质稳定剂溶于水中，搅拌分散均匀，再向其 中加入有机缓蚀剂、基材润湿剂，搅拌均匀即可。 本发明的热镀锌钢管用无铬预钝化液中，成膜助剂的作用是构成预钝化膜的骨 架，其在预钝化液中占主要部分。氧化剂的作用是促进成膜助剂在热镀锌层表面迅速成膜。 有机缓蚀剂和无机稀土缓蚀剂共同协同作用，提供钝化膜良好的耐蚀性能。水质稳定剂提 高预钝化液对钙、镁、锌、铁离子的容忍度，提高预钝化液的寿命。基材润湿剂提高预钝化液 对热镀锌钢管的润湿能力，保证预钝化液在基材表面成膜的均匀性。 与现有技术相比，本发明的优点和有益效果如下： 本发明的无铬预钝化液不含铬及其他有毒有害物质，属于环保钝化液；本发明的 无铬预钝化液配制的槽液高温稳定性好(在80℃以上使用依然稳定，而且耐蚀性能好)，盐 雾试验的结果表明使用本发明的预钝化液预钝后的热镀锌钢管外观光亮、耐蚀性能好、内 壁抗白锈能力好；本发明的无铬预钝化液可以代替铬酸酐预钝，有望在热镀锌钢管企业得 到广泛应用，具有非常大的工业价值和社会价值。
