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锌液中各元素对热镀锌的影响(上)

发布日期:2020-09-22  浏览次数:387   

在加铝热镀锌中,锌液中所含的铝是对热镀锌影响最强烈的一个元素。除了铝之外,还有其它的元素,通常以微量杂质存在于原料锌锭,对铁-锌合金层的形成和成长以及对镀层的厚度和塑性的作用都极其微小。



有时,为了达到某种目的,专门向锌液中加入一定量的这类金属。它们能以不同的形式对热镀锌发生影响:可提高或降低锌液的熔点;可增加或减少锌液的表面张力和粘度;可扩大或缩小表面的结晶锌花;可使元素本身进入镀锌层的各相层中,并改变结晶相的组成、厚度和形成速度等。

今天就来讲解其中的一部分。

1、 铅的影响

自然界中存在的总是铅、锌共生的矿床,在冶炼锌时,虽然经过多次精馏,但各级成品锌中仍然含有一定量的铅。值得注意的是,在热镀锌时总是特意向锌液中添加一些铅。在450℃的锌液中,铅的溶解极限为1.5%,如果超过此饱和浓度进一步加铅,则会导致锌锅底部出现铅层。

铅的存在也可降低锌液的粘度和表面张力,由此便能增大锌液对铁表面的浸润能力。在热镀锌时,向锌液中加铅,可使镀层表面获得美丽的大锌花,同时可改善锌液对钢板的浸润条件,从而缩短带钢的浸润时间

2、 铁的影响

当锌液温度为450℃时,铁在锌液中的最大溶解度(即饱和浓度)为0.03%,若铁量继续增加,则铁便与锌结合生成铁-锌合金,沉入锅底,即所谓底渣。此外,铁还易和铝结合生成底渣,减少有效铝含量,因此可使镀层粘附性变坏。另外,铁的存在可增加锌液的粘度和表面张力,从而恶化锌液对钢板的润湿条件,使镀锌时间延长。

3、 锑的影响

锌液中加入锑可获得美丽的锌花。

4、 其他元素的影响

除了以上元素外,还有一些其它杂质元素,它们中的多数是由于与锌矿石共生,在冶炼锌时没有除干净而留下的(如镉、锡、锑),有的是生产过程中不可避免带入的(如铁)。

锌液中的杂质元素含量对镀锌会造成一些影响,其主要是下列几个方面:

4.1 影响镀层的性质和结构。如增加或减少铁在锌液中的溶解速度(如镉、锑),使铁锌合金层变厚或减薄,增加或降低锌液的流动性使纯锌层减薄或加厚(如铁),增加锌的脆性,使镀层变脆(如砷);

4.2 改变锌层的抗蚀性,使锌层抗蚀性提高或降低;

4.3 改善镀层外观,使锌花的形状、大小、颜色发生变化;

5、钢基板中各元素对热镀锌的影响

1、 碳的影响

钢中含碳量愈高,铁-锌反应就愈强烈,铁的损失就越大,钢基参加反应愈强烈,即铁-锌合金层变得愈厚使镀锌层粘附性变坏。因此,适合热镀锌用的原板含碳量应在0.15%以下的低碳钢板。

2、 硅的影响

钢基中硅含量较高会给热镀锌带来困难。一般认为,含硅量较高的镇静钢是不能用来热镀锌的,故长期以来多半是采用含硅量小于0.07%的沸腾钢作为热镀锌原板。

经验证明,钢基中的硅含量高会引起镀锌层中铁-锌合金层ξ相剧烈增厚,形成灰色镀层,而使镀锌层粘附性变坏。

钢基板中含较高的硅对热镀锌所产生的不利影响已被公认,然而,其作用原理是相当复杂的,但一般认为,钢板中硅对热镀锌的影响主要取决于二氧化硅,而不是取决于游离态的硅。

原因主要是硅的原子体积较小并且硅对氧具有较大的亲和力,在退火炉中很难被氢气还原,钢板在加热或在罩式炉中进行再结晶退火时,可引起硅的表面富集并发生下列化学反应:

Si + O2 = SiO2

Si +2FeO = SiO2 + 2Fe

这样不仅在钢板表面,而且在内部也会形成一层SiO2氧化膜,镀锌后即得到灰色镀层。

观察金相组织发现,在灰色镀层中脆性的ξ相特别发达,从而导致铁-锌合金层的剧烈增长,造成了镀层粘附性下降。由此可见,钢板中SiO2是影响热镀锌的主要因素。

3、 钛的影响

钛是生产低合金高强度热镀锌板的主要添加元素,对镀锌过程并没有太大的影响,但对钢板的机械性能有一定的影响。由于钛与碳和氮具有较大的亲和力,它在钢中可以成为TiC和TiN的状态存在,因为碳和氮是引起钢材时效的主要元素,所以钢中含有钛就固定了氮和碳,对钢材的防老化具有重要的作用。

4、 锰、磷、硫

在低碳钢中一般含锰、磷、硫较少。实践证明,钢中锰和硫的含量对镀锌层结构的影响很小。而钢中的磷对热镀锌却有显著的坏影响。当含磷量在0.15%左右时,因η相变薄而ξ相和δ1相的成长很快。在η相变薄甚至完全没有η相的地方,镀层便会出现无光泽的斑点,并且使镀层的粘附

5、热镀锌

要控制好锌液温度、浸镀时间及工件从锌液中引出的速度。引出速度一般为1.5米/min。温度过低,锌液流动性差,镀层厚且不均匀,易产生流挂,外观质量差;温度高,锌液流动性好,锌液易脱离工件,减少流挂及皱皮现象发生,附着力强,镀层薄,外观好,生产效率高;但温度过高,工件及锌锅铁损严重,产生大量锌渣,影响浸锌层质量并且容易造成色差使表面颜色难看,锌耗高。

锌层厚度取决于锌液温度,浸锌时间,钢材材质和锌液成份。

一般厂家为了防止工件高温变形及减少由于铁损造成锌渣,都采用450~470℃,0.5~1.5min。有些工厂对大工件及铸铁件采用较高温度,但要避开铁损高峰的温度范围。但我们建议在锌液中添加有除铁功能和降低共晶温度的合金并且把镀锌温度降低至435-445℃。

6、整理

镀后对工件整理主要是去除表面余锌及锌瘤,用采用热镀锌专用震动器来完成。



7、钝化

目的是提高工件表面抗大气腐蚀性能,减少或延长白锈出现时间,保持镀层具有良好的外观。都用铬酸盐钝化,如Na2Cr2O7 80~100g/L,硫酸3~4ml/L,但这种钝化液严重影响环境,最好采用无铬钝化。

8、冷却

  一般用水冷,但温度不可过低也不可过高,一般不低于30℃不高于70℃

9、检验

镀层外观光亮、细致、无流挂、皱皮现象。厚度检验可采用涂层测厚仪,方法比较简便。也可通过锌附着量进行换算得到镀层厚度。结合强度可采用弯曲压力机,将样件作90~180°弯曲,应无裂纹及镀层脱落。也可用重锤敲击检验,并且分批的做盐雾试验和硫酸铜浸蚀试验。

(文章来源:百度文库)
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