一种钢材电镀前表面均匀活化用碱性活化液及使用方法与流程

本发明涉及钢材表面处理，尤其涉及一种钢材电镀前表面均匀活化用碱性活化液及使用方法。

背景技术：

1、钢材最突出的优点是可以免涂装使用，其裸装使用的理念是“以锈防锈”，即在长期曝晒情况下,其表面的疏松外腐蚀产物层和基体之间能够形成一层致密、连续的保护性锈层，这种锈层稳定性好且组织细小致密，可以有效地隔离腐蚀介质与钢基体的接触，抑制内部钢材的腐蚀，从而有效阻滞腐蚀介质的渗入和扩散。

2、但钢材在自然环境中形成稳定的锈层至少需要3～5年的时间，并且使用初期会出现锈液流挂与飞散污染环境的现象(通常简称“淌黄锈”)，极大的影响了钢材外观颜色的均匀性，并污染周围环境。因此需要对钢材表面进行电解加速锈层生成处理或者采用电镀工艺电镀涂层处理，不仅能够阻碍腐蚀性离子的侵入，还能减少不稳定疏松相的生成，促进致密稳定相的生成，使钢材表面快速形成保护层，从而使钢材可在工业大气环境中长期使用。

3、但是，由于钢材在出厂时其表面覆盖有一层氧化物，在对钢材表面进行电镀工艺处理时，如果不经过表面预处理，会导致电镀处理的过程不均匀、不彻底，严重影响钢材表面稳定化处理的质量，对后续的钢材产业化应用造成严重影响。现有的电镀前表面预处理技术大多是对钢材表面进行去除氧化铁皮的处理，处理方法包括酸洗法、喷砂等，工艺流程复杂且会额外增加成本，还容易造成环境的污染。

4、授权公告号为cn102925884b的中国发明专利公开了“一种加速钢材表面锈层稳定化的喷液预处理方法”，将重量百分比为0.6％nacl、0.9％feso4、0.6％cuso4和0.9％nahso4与水混合搅拌均匀得到钢材的表面处理剂喷涂在钢材表面。溶液中的化学物质与钢基体发生反应，形成一层均匀、致密的保护性锈层，从而使钢材在使用过程中更加美观，同时也防止锈液流失，保护环境不受污染。但喷涂成本高昂，且喷涂液容易堵塞喷涂设备，因此难以普及推广。

5、授权公告号为cn105568208b的中国发明专利公开了“一种钢材表面处理的方法”，将钢材进行表面喷丸处理后在250℃-350℃下高温氧化1h-4h，即得致密的红褐色的氧化层。该氧化层外观色泽与钢材长期服役后的外观色泽相近，且能促进稳定锈层的形成。但喷丸处理会导致板材表面凹凸不均，甚至会恶化钢材性能，且具有生产工艺复杂、流程长、连续生产能力差等缺点，无法实现大规模量产。

6、公开号为cn111733413a的中国专利申请公开了“一种钢材做锈施工方法”，通过钢基体处理、钢材表面喷涂处理液、锈板养护等几道工序进行施工，解决了钢材做锈的难题，实现了钢材快速均匀做锈。但其喷涂的复合处理液会造成严重的环境污染，且其在钢材表面引入杂质较多，难以大规模推广使用。

7、因此，亟需一种钢材电镀前的表面处理工艺，以弥补现有表面预处理技术的不足。

技术实现思路

1、本发明提供了一种钢材电镀前表面均匀活化用碱性活化液及使用方法，碱性活化液配合一种钢材表面均匀活化处理装置使用，能够弥补现有的电镀前表面处理技术的不足，为后续的电镀工艺创造有利条件；从而显著降低钢材的应用和维护成本，对钢材在工业大气环境下的使用具有重要的工程应用价值，同时对节约资源和能源、提高钢材表面处理的环保性、提高钢材的国际竞争力均具有重要的意义。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、一种钢材电镀前表面均匀活化用碱性活化液，所述碱性活化液按重量百分比包括：金属离子凝结剂2％～6％、koh 0.15％～0.45％、fes 0.25％～0.55％，以及k2co30.2％～0.4％，余量为去离子水。

4、进一步的，所述金属离子凝结剂由羧甲基纤维素钾和六偏磷酸钾组成，并且按碱性活化液的重量百分比计，羧甲基纤维素钾的含量为1％～3％，六偏磷酸钾的含量为1％～3％。

5、进一步的，所述碱性活化液ph值为9～10。

6、一种钢材电镀前表面均匀活化用碱性活化液的使用方法，与一种钢材表面均匀活化处理装置配合使用；具体包括如下步骤：

7、1)准备钢材表面均匀活化处理装置，包括活化器、钢材夹持机构及纳米陶瓷颗粒；所述活化器是由活化器本体及顶盖组成的密闭容器，活化器本体与顶盖之间可拆卸地密封连接；钢材夹持机构设于活化器本体内用于夹持钢材；活化器本体内在钢材的上、下两侧分别填充若干纳米陶瓷颗粒；活化器的顶部及侧面分别开设若干活化液入口，活化液入口通过活化液输送管道连接活化液储罐，靠近活化液储罐的活化液输送管道上设输送泵及阀门；活化器本体的底部设若干活化液出口，活化液出口通过活化液回收管道连接活化液储罐；对应活化液入口及活化液出口处的活化器内设有过滤网，靠近活化液入口的活化液输送管道上、靠近活化液出口的活化液回收管道上分别设单向阀；活化液回收管道上设过滤器；

8、2)对钢材表面进行清理并吹干，打开顶盖，向活化器本体内填充一部分纳米陶瓷颗粒；利用钢材夹持机构将钢材固定于活化器本体内；在钢材上方填充剩余的一部分纳米陶瓷颗粒，然后通过顶盖将活化器本体封闭；

9、3)将活化器通过活化液输送管道及活化液回收管道与活化液储罐相连，启动输送泵，向活化器中注入高压的碱性活化液；碱性活化液带动多边形的纳米陶瓷颗粒在钢材表面震荡、冲刷，将钢材表面进行均匀活化；

10、4)均匀活化过程完成后，打开顶盖，取出均匀活化后的钢材，清洗钢材表面。

11、进一步的，所述步骤2)中，钢材下方的纳米陶瓷颗粒填充率为活化器容积的3％～5％，钢材上方的纳米陶瓷颗粒填充率为活化器容积的5％～10％。

12、进一步的，所述步骤3)中，碱性活化液的温度为35～45℃，流量为30～60l/min，压力为100～140bar。

13、进一步的，所述步骤3)中，均匀活化的时间为2～7h。

14、进一步的，所述步骤3)的均匀活化过程中，定时监测碱性活化液的ph值。

15、进一步的，每隔3～5min监测一次碱性活化液的ph值。

16、进一步的，定时监测碱性活化液ph值的同时，通过添加碱性ph调节剂将碱性活化液的ph值始终保持在9～10；所述碱性ph调节剂为白色粉末状优级纯k2co3。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、1)本发明所述碱性活化液与一种钢材表面均匀活化处理装置(已同日另案申请专利)配套使用，通过向活化器中通入高速流动的碱性活化液，带动多边形的状纳米陶瓷颗粒不停地撞击、冲刷钢材表面，去除钢材表面热轧氧化层的同时对钢板表面进行均匀活化，使钢材表面的粒子获得足够的能量，钢材表面的电子由较低的基态能级跃迁到较高的能级，从而使钢材表面粒子更加活跃，为后续的电镀工艺创造有利条件；

19、2)本发明所述碱性均匀活化液中koh、fes和k2co3等成分能够为后续电镀工艺创造有利条件；由羧甲基纤维素钾和六偏磷酸钾组成的金属离子凝结剂，可以聚合、凝结碱性活化液中的k、fe等金属元素离子，包裹在多边形的纳米陶瓷颗粒周围，达到提升均匀活化效果的作用；

20、3)常规的抛丸、喷砂等电镀前钢材表面处理工艺，容易造成钢材表面凹凸不平，甚至氧化层清除不彻底，导致后续电镀工艺难以顺行，最终钢材在应用的过程中出现因耐腐蚀性能不足而导致的开裂等问题；本发明所述碱性活化液配合钢材表面均匀活化装置，能够显著改善钢材电镀前表面活化的均匀性，为后续的电镀工艺创造有利条件。