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科普小知识-热镀锌基本知识

什么是热镀锌     热镀锌又称为热浸镀锌,他是在高温下把锌锭融化,在放入一些辅助材料,然后把金属结构件浸入镀锌槽中,使金属构件上附着一层锌层。热镀锌的优点在于他的防腐能力强,镀锌层的附着力和硬度较好。缺点在于价格较高,需要大量的设备和场地,钢结构件过大不易放入镀锌槽中,钢结构件过于单薄,热镀又容易变形。富锌涂料一般指的是含有锌粉的防腐涂料。市场上的富锌涂料含锌量一。
    热镀锌层形成过程
    热镀锌层形成过程是铁基体与最外面的纯锌层之间形成铁-锌合金的过程,工件表面在热浸镀时形成铁-锌合金层,才使得铁与纯锌层之间很好结合,其过程可简单地叙述为:当铁工件浸入熔融的锌液时,首先在界面上形成锌与α铁(体心)固熔体。这是基体金属铁在固体状态下溶有锌原子所形成一种晶体,两种金属原子之间是融合,原子之间引力比较小。因此,当锌在固熔体中达到饱和后,锌铁两种元素原子相互扩散,扩散到(或叫渗入)铁基体中的锌原子在基体晶格中迁移,逐渐与铁形成合金,而扩散到熔融的锌液中的铁就与锌形成金属间化合物FeZn13,沉入热镀锌锅底,即为锌渣。当工件从浸锌液中移出时表面形成纯锌层,为六方晶体。其含铁量不大于0.003%。
    热镀锌层防护性能
    通常电镀锌层厚度5~15μm,而热镀锌层一般在65μm以上,甚至高达100μm。热镀锌覆盖能力好,镀层致密,无有机物夹杂。众所周知,锌的抗大气腐蚀的机理有机械保护及电化学保护,在大气腐蚀条件下锌层表面有ZnO、Zn(OH)2及碱式碳酸锌保护膜,一定程度上减缓锌的腐蚀,这层保护膜(也称白锈)受到破坏又会形成新的膜层。当锌层破坏严重,危及到铁基体时,锌对基体产生电化学保护,锌的标准电位-0.76V,铁的标准电位-0.44V,锌与铁形成微电池时锌作为阳极被溶解,铁作为阴极受到保护。显然热镀锌对基体金属铁的抗大气腐蚀能力优于电镀锌。
    热镀锌过程锌灰、锌渣形成控制
    锌灰锌渣不仅严重影响到浸锌层质量,造成镀层粗糙,产生锌瘤。而且使热镀锌成本大大升高。通常每镀1t工件耗锌80~120kg,如果锌灰锌渣严重,其耗锌量会高达140~200kg。控制锌炭主要是控制好温度,减少锌液表面氧化而产生的浮渣。国内有些厂家用耐火砂、炭灰等覆盖。国外采用热传导率小、熔点高、比重小、与锌液不发生反应,既可减少热量失散又可防止氧化的陶瓷或玻璃球覆盖,这种球状物易被工件推开,又对工件无粘附作用。
    对于锌液中锌渣的形成主要是溶解在锌液中的铁含量超过该温度下的溶解度时所形成的流动性极差的锌铁合金,锌渣中锌含量可高达95%,这是热镀锌成本高的关键所在。
    从铁在锌液中的溶解度曲线可以看出:不同的温度及不同的保温时间,其溶铁量即铁损量是不一样的。在500℃附近时,铁损量随着加温及保温时间急剧增加,几乎成直线关系。低于或高于480~510℃范围,随时间延长铁损提高缓慢。因此,人们将480~510℃称为恶性溶解区。在此温度范围内锌液对工件及锌锅浸蚀最为严重,超过560℃铁损又明显增加,达到660℃以上锌对铁基体是破坏性浸蚀,锌渣会急剧增加,施镀无法进行。因此,施镀目前多在450~480℃及520~560℃两个区域内进行。
    5.2锌渣量的控制
    要减少锌渣就要减少锌液中铁的含量,就是要从减少铁溶解的诸因素着手:
    ⑴施镀及保温要避开铁的溶解高峰区,即不要在480~510℃时进行作业。
    ⑵锌锅材料尽可能选用含碳、含硅量低的钢板焊接。含碳量高,锌液对铁锅浸蚀会加快,硅含量高也能促使锌液对铁的腐蚀。目前多采用08F优质碳素钢板。其含碳0.087%(0.05%~0.11%),含硅≤0.03%,并含有能抑制铁被浸蚀的元素镍、铬等。不可用普通碳素钢,否则耗锌量大,锌锅寿命短。也有人提出用碳化硅制作熔锌槽,虽然可解决铁损量,但造型工艺也是一个难题。
    ⑶要经常捞渣。先将温度升高至工艺温度上限以便锌渣与锌液分离,然后降至工艺温度以下,使锌渣沉于槽底后用勺捞取。落入锌液中镀件也要及时打捞。
    ⑷要防止助镀剂中铁随工件带入锌槽,助镀剂使用一定时间就有红褐色含铁的化合物生成,要定期滤去。助镀剂pH值维护在5左右为好。
    ⑸镀液中铝少于0.01%会加快沉渣的生成,适量铝不仅提高锌液的流动性,增加镀层亮度,而且有利于减少锌渣、锌灰。少量铝浮在液面对减少氧化有益,过多影响镀层质量,产生缺斑现象。
    ⑹加热、升温要均匀,防止爆烧及局部过热。
    热镀锌钢管执行标准
    焊接钢管、热镀锌钢管,方矩形管国外常用标准。