熱鍍鋅工藝過(guò)程及有關(guān)說(shuō)明

發(fā)布日期：2012/8/22 來(lái)源：原創(chuàng) 瀏覽次數(shù)：12581

熱鍍鋅工藝過(guò)程及有關(guān)說(shuō)明

熱鍍鋅又稱(chēng)為熱浸鍍鋅，他是在高溫下把鋅熱鍍鋅錠融化，在放入一些輔助材料，然后把金屬結(jié)構(gòu)件浸入鍍鋅槽中，使金屬構(gòu)件上附著一層鋅層。

熱鍍鋅的優(yōu)點(diǎn)在于他的防腐能力強(qiáng)，鍍鋅層的附著力和硬度較好。缺點(diǎn)在于價(jià)格較高，需要大量的設(shè)備和場(chǎng)地，鋼結(jié)構(gòu)件過(guò)大不易放入鍍鋅槽中，鋼結(jié)構(gòu)件過(guò)于單薄，熱鍍又容易變形。富鋅涂料:一般指的是含有鋅粉的防腐涂料。

備料—酸洗—水洗—助溶—熱浸鋅—冷卻—鈍化—清洗— 分檢—復(fù)檢—包裝—入庫(kù)

一、熱鍍鋅工藝過(guò)程及有關(guān)說(shuō)明

工藝過(guò)程工件→脫脂→水洗→酸洗→水洗→浸助鍍?nèi)軇?rarr;烘干預(yù)熱→熱鍍鋅(熱浸鍍鋅)→整理→冷卻→鈍化→漂洗→干燥→檢驗(yàn)

有關(guān)工藝過(guò)程說(shuō)明：

(1)脫脂：可采用化學(xué)去油或水基金屬脫脂清洗劑去油，達(dá)到工件完全被水浸潤(rùn)為止。 (2)酸洗：可采用 H2SO4 15%，硫脲 0.1%，40～60℃或用 HCl 20%，六次甲基四胺 1～3g/L， 20～40℃進(jìn) 行酸洗。加入緩蝕劑可防止基體過(guò)腐蝕及減少鐵基體吸氫量。

脫脂及酸洗處理不好會(huì)造成鍍層附著力不好，鍍不上鋅或鋅層脫落。

(3)浸助鍍劑也稱(chēng)結(jié)合劑，可保持在浸鍍前工件具有一定活性，以增強(qiáng)鍍層與基體結(jié)合。NH4Cl 15%～25%， ZnCl2 2.5%～3.5%，55～65℃，5～10min。為減少 NH4Cl 揮發(fā)可適當(dāng)加入甘油。

(4)烘干預(yù)熱為了防止工件在浸鍍時(shí)由于溫度急劇升高而變形，并除去殘余水分，防止產(chǎn)生爆鋅，造成鋅液爆濺，預(yù)熱一般為 120～180℃。

(5)熱鍍鋅：要控制好鋅液溫度、浸鍍時(shí)間及工件從鋅液中移出的速度。溫度過(guò)低，鋅液流動(dòng)性差，鍍層厚且不均勻，易產(chǎn)生流掛，外觀質(zhì)量差；溫度高，鋅液流動(dòng)性好，鋅液易脫離工件，減少流掛及皺皮現(xiàn)象發(fā)生，附著力強(qiáng)，鍍層薄，外觀好，生產(chǎn)效率高；但溫度過(guò)高，工件及鋅鍋鐵損嚴(yán)重，產(chǎn)生大量鋅渣，影響浸鋅層質(zhì)量，鋅耗大，甚至無(wú)法施鍍。在同一溫度下，浸鍍時(shí)間長(zhǎng)，鍍層厚。不同溫度，要求同樣的厚度時(shí)，高溫浸鍍所需時(shí)間長(zhǎng)。一般廠家為了防止工件高溫變形及減少由于鐵損造成鋅渣，都采用 450～470℃， 0.5～1.5min。有些工廠對(duì)大工件及鑄鐵件采用較高溫度，但要避開(kāi)鐵損高峰的溫度范圍。為了提高在較低溫度下熱浸鍍液的流動(dòng)性，防止鍍層過(guò)厚，并提高鍍層外觀， 常常加入 0.01%～ 0.02%的純鋁。鋁要少量多次加入。

(6)整理鍍后對(duì)工件整理主要是去除表面余鋅及鋅瘤，用震動(dòng)或手工方法均可。

(7)鈍化目的是提高工件表面抗大氣腐蝕性能，減少或延長(zhǎng)白銹出現(xiàn)時(shí)間，保持鍍層具有良好的外觀。都用鉻酸鹽鈍化，如 Na2Cr2O7 80～100g/L，硫酸 3～4 ml/L。

(8)冷卻一般用水冷，但溫度不可過(guò)低，防止工件，特別是鑄件由于激冷回縮產(chǎn)生基體組織開(kāi)裂。

(9)檢驗(yàn) 鍍層外觀光亮、細(xì)致、無(wú)流掛、皺皮現(xiàn)象。厚度檢驗(yàn)可采用涂層測(cè)厚儀，方法比較簡(jiǎn)便。也可通過(guò)鋅附著量進(jìn)行換算得到鍍層厚度。結(jié)合強(qiáng)度可采用彎曲壓力機(jī)，將樣件作 90～180°彎曲，應(yīng)無(wú)裂紋及鍍層脫落。也可用重錘敲擊檢驗(yàn)。

二、熱鍍鋅層形成過(guò)程

熱鍍鋅層形成過(guò)程是鐵基體與最外面的純鋅層之間形成鐵-鋅合金的過(guò)程，工件表面在熱浸鍍時(shí)形成鐵-鋅合金層，才使得鐵與純鋅層之間很好結(jié)合，其過(guò)程可簡(jiǎn)單地?cái)⑹鰹椋寒?dāng)鐵工件浸入熔融的鋅液時(shí)，首先在界面上形成鋅與 α 鐵(體心)固熔體。這是基體金屬鐵在固體狀態(tài)下溶有鋅原子所形成一種晶體，兩種金屬原子之間是融合，原子之間引力比較小。因此，當(dāng)鋅在固熔體中達(dá)到飽和后，鋅鐵兩種元素原子相互擴(kuò)散，擴(kuò)散到(或叫滲入)鐵基體中的鋅原子在基體晶格中遷移，逐漸與鐵形成合金，而擴(kuò)散到熔融的鋅液中的鐵就與鋅形成金屬間化合物 FeZn13，沉入熱鍍鋅鍋底，即為鋅渣。當(dāng)工件從浸鋅液中移出時(shí)表面形成純鋅層，為六方晶體。其含鐵量不大于 0.003%。

三、熱鍍鋅層防護(hù)性能層防護(hù)性能

通常電鍍鋅層厚度 5～15μm，而熱鍍鋅層一般在 65μm 以上，甚至高達(dá) 100μm。熱鍍鋅覆蓋能力好，鍍層致密，無(wú)有機(jī)物夾雜。眾所周知，鋅的抗大氣腐蝕的機(jī)理有機(jī)械保護(hù)及電化學(xué)保護(hù)，在大氣腐蝕條件下鋅層表面有 ZnO、Zn(OH)2 及堿式碳酸鋅保護(hù)膜，一定程度上減緩鋅的腐蝕，這層保護(hù)膜(也稱(chēng)白銹)受到破壞又會(huì)形成新的膜層。當(dāng)鋅層破壞嚴(yán)重，危及到鐵基體時(shí)，鋅對(duì)基體產(chǎn)生電化學(xué)保護(hù)，鋅的標(biāo)準(zhǔn)電位-0.76V，鐵的標(biāo)準(zhǔn)電位-0.44V，鋅與鐵形成微電池時(shí)鋅作為陽(yáng)極被溶解，鐵作為陰極受到保護(hù)。顯然熱鍍鋅對(duì)基體金屬鐵的抗大氣腐蝕能力優(yōu)于電鍍鋅。

四、熱鍍鋅過(guò)程鋅灰、鋅渣形成控制過(guò)程鋅灰

4.1 鋅灰鋅渣不僅嚴(yán)重影響到浸鋅層質(zhì)量，造成鍍層粗糙，產(chǎn)生鋅瘤。而且使熱鍍鋅成本大大升高。熱鍍鋅通常每鍍 1t 工件耗鋅 80～120kg，如果鋅灰鋅渣嚴(yán)重，其耗鋅量會(huì)高達(dá) 140～200kg。控制鋅渣主要 是控制好溫度，減少鋅液表面氧化而產(chǎn)生的浮渣。國(guó)內(nèi)有些廠家用耐火砂、炭灰等覆蓋。國(guó)外采用熱傳導(dǎo)率小、熔點(diǎn)高、比重小、與鋅液不發(fā)生反應(yīng)，既可減少熱量失散又可防止氧化的陶瓷或玻璃球覆蓋，這種球狀物易被工件推開(kāi)，又對(duì)工件無(wú)粘附作用。對(duì)于鋅液中鋅渣的形成主要是溶解在鋅液中的鐵含量超過(guò)該溫度下的溶解度時(shí)所形成的流動(dòng)性極差的鋅鐵合金，鋅渣中鋅含量可高達(dá) 95%，這是熱鍍鋅成本高的關(guān)鍵所在。從鐵在鋅液中的溶解度曲線可以看出：不同的溫度及不同的保溫時(shí)間，其溶鐵量即鐵損量是不一樣的。 500℃附近時(shí)，在鐵損量隨著加溫及保溫時(shí)間急劇增加，幾乎成直線關(guān)系。 低于或高于 480～ 510℃范圍，隨時(shí)間延長(zhǎng)鐵損提高緩慢。因此，人們將 480～510℃稱(chēng)為惡性溶解區(qū)。在此溫度范圍內(nèi)鋅液對(duì)工件及鋅鍋浸蝕最為嚴(yán)重，超過(guò) 560℃鐵損又明顯增加，達(dá)到 660℃以上鋅對(duì)鐵基體是破壞性浸蝕，鋅渣會(huì)急劇增加，施鍍無(wú)法進(jìn)行。因此，施鍍目前多在 450～480℃及 520～560℃兩個(gè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。

4.2 鋅渣量的控制要減少鋅渣就要減少鋅液中鐵的含量，就是要從減少鐵溶解的諸因素著手：

⑴施鍍及保溫要避開(kāi)鐵的溶解高峰區(qū)，即不要在 480～510℃時(shí)進(jìn)行作業(yè)。

⑵鋅鍋材料盡可能選用含碳、含硅量低的鋼板焊接。含碳量高，鋅液對(duì)鐵鍋浸蝕會(huì)加快，硅含量高也能促使鋅液對(duì)鐵的腐蝕。目前多采用08F 優(yōu)質(zhì)碳素鋼板。其含碳 0.087%(0.05%～0.11%)，含硅≤0.03%，并含有能抑制鐵被浸蝕的元素鎳、鉻等。不可用普通碳素鋼，否則耗鋅量大，鋅鍋壽命短。也有人提出用碳化硅制作熔鋅槽，雖然可解決鐵損量，但造型工藝也是一個(gè)難題。