锌液中各元素对热镀锌的影响
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带钢热浸镀锌时间1. 简介带钢热浸镀锌是一种常用的防腐处理方法,通过将带钢浸入熔融的锌中,形成一层锌铁合金覆盖在钢板表面,从而保护钢板不被氧化腐蚀。
热浸镀锌时间是指带钢在锌液中的停留时间,它对于镀层质量和耐久性具有重要影响。
2. 确定热浸镀锌时间的因素2.1 锌液温度锌液温度是影响热浸镀锌时间的重要因素之一。
通常情况下,较高的温度可以加快锌与钢板表面的反应速率,从而减少所需的浸镀时间。
然而,过高的温度可能导致过量的锌沉积在表面,并且可能使得镀层产生缺陷。
2.2 钢板厚度钢板厚度也会对热浸镀锌时间产生影响。
较厚的钢板需要更长的时间来确保整个表面都能均匀地与锌液接触,并实现均匀的镀层厚度。
另外,较厚的钢板可能需要更高的温度来提高反应速率。
2.3 锌液组成锌液的组成对热浸镀锌时间也有一定影响。
一般来说,含铁量较高的锌液可以提供更好的镀层质量,但也需要更长的时间来完成反应。
此外,锌液中添加其他合金元素(如铝、铜等)也会对热浸镀锌时间产生影响。
2.4 钢板表面处理钢板表面处理对于热浸镀锌时间同样非常重要。
通常情况下,钢板表面需要进行酸洗、除油等预处理工序,以去除氧化物和污染物,并提供良好的镀层附着力。
如果钢板表面处理不当,则可能需要更长的热浸镀锌时间来保证镀层质量。
3. 确定热浸镀锌时间的方法3.1 实验法实验法是确定热浸镀锌时间最常用的方法之一。
通过在实验室中进行一系列试验,在不同条件下测试不同时间的镀锌效果,从而找到最佳的热浸镀锌时间。
实验法可以提供准确的数据,但需要耗费较长的时间和资源。
3.2 经验法经验法是根据生产实际经验来确定热浸镀锌时间的方法。
通过观察已经成功镀锌的样品,结合生产设备和工艺参数等因素,推断出适合该条件下的最佳热浸镀锌时间。
经验法虽然不够准确,但在实际生产中具有一定的可行性和可靠性。
3.3 模拟计算法模拟计算法是利用数值模拟软件对热浸镀锌过程进行仿真计算,从而得出最佳的热浸镀锌时间。
热镀锌锌液添加合金的作用大全SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#热镀锌锌液添加合金的作用热镀锌花是如何产生的;(一)金属锡Sn添加应用1、锡Sn对镀粹层的影响;锌液中加锡也能降低锌液的熔点,延长锌液凝固时间;锌液中加入适量的锡可使镀锌层表面呈现银白色金属光;添加%的锡,其晶粒直径仅为1.2mm,锡;这就是矛盾,锡可以使工件美观,但却使耐腐蚀性能降;添加锡对镀锌层表面外观有显着的影响,a一575℃以下形成的氧化铁组织状态b~~575℃以上形成的氧化铁组织状态热镀锌花是如何产生的(一)金属锡Sn添加应用 1、锡Sn对镀粹层的影响锌液中加锡也能降低锌液的熔点,延长锌液凝固时间而获得外观美丽的大锌花镀锌层。
锌液中加入适量的锡可使镀锌层表面呈现银白色金属光泽,使锌花变得光亮。
同时,锡对锌花尺寸并无明显影响。
添加%的锡,其晶粒直径仅为1.2mm,锡对镀锌层粘附性的影响,还需进一步探索。
但锡易产生晶界腐蚀,使镀锌层耐蚀性能下降,因而锌液中锡含量一定要严格控制。
这就是矛盾,锡可以使工件美观,但却使耐腐蚀性能降低。
2、锡Sn的作用机理添加锡对镀锌层表面外观有显着的影响,特别是与铅同时添加时,锌花效应增强,并能消除锌花界面的凹陷,表面亮度剧增。
至于添加锡对其他性质的影响倒不十分显着,Zn—Sn—Al 合金(成份相当宽广)强调应用在热浸镀锌上,有良好的附着性,抗腐蚀性,表面外观及成型性。
3、锡Sn的镀锌层作用 (1)含锡锌液凝固方式锡能改变镀锌层的凝固方式并产生锌花。
锡在固态锌中的溶解度<%,所以锡不会回到液态,于是锌的固溶体产生树枝状结晶。
锡含量高时,液相必须在共晶温度198℃以下才会凝固。
有许多报告都说明了添加锡有助于显现锌花,Cameron指出此特性必须配合添加其他元素,例如铅。
同时加锡和铅,镀锌层有很好的锌花表面和光亮度,类似霜花图案那样,在一定区域交错排列着。
锌合金中合金成分的控制及各元素的作用合金成分中,有效合金元素:铝、铜、镁;有害杂质元素:铅、镉、锡、铁。
(1)铝作用:1.改善合金的铸造性能,增加合金的流动性,细化晶粒,引起固溶强化,提高机械性能。
2.降低锌对铁的反应能力,减少对铁质材料,如鹅颈、模具、坩埚的侵蚀。
铝含量控制在3.8 ~4.3%。
主要考虑到所要求的强度及流动性,流动性好是获得一个完整、尺寸精确、表面光滑的铸件必需的条件。
(2)铜作用:1.增加合金的硬度和强度;2.改善合金的抗磨损性能;3.减少晶间腐蚀。
不利:1. 含铜量超过1.25%时,使压铸件尺寸和机械强度因时效而发生变化;2. 降低合金的可延伸性。
(3)镁作用:1.减少晶间腐蚀2.细化合金组织,从而增加合金的强度3.改善合金的抗磨损性能不利:1.含镁量 > 0.08%时,产生热脆、韧性下降、流动性下降。
2.易在合金熔融状态下氧化损耗。
(4)杂质元素:铅、镉、锡使锌合金的晶间腐蚀变成十分敏感,在温、湿环境中加速了本身的晶间腐蚀,降低机械性能,并引起铸件尺寸变化。
当锌合金中杂质元素铅、镉含量过高,工件刚压铸成型时,表面质量一切正常,但在室温下存放一段时间后(八周至几个月),表面出现鼓泡。
(5)杂质元素:铁1.铁与铝发生反应形成Al5Fe2金属间化合物,造成铝元素的损耗并形成浮渣。
2.在压铸件中形成硬质点,影响后加工和抛光。
3.增加合金的脆性。
铁元素在锌液中的溶解度是随温度增加而增加,每一次炉内锌液温度变化都将导致铁元素过饱和(当温度下降时),或不饱和(当温度上升时)。
当铁元素过饱和时,处于过饱和的铁将与合金中铝发生反应,结果是造成浮渣量增加。
当铁元素不饱和时,合金对锌锅和鹅颈材料的腐蚀将会增强,以回到饱和状态。
两种温度变化的一个共同结果是最终造成对铝元素的消耗,形成更多的渣。
生产中应注意:控制合金成分从采购合金锭开始,合金锭必须是以高纯度锌为基础,加上高纯度铝、镁、铜配制成的合金锭,供应厂有严格的成分标准。
锌锅作业指导书一、锌锅各设备得工艺作用1、锌锅:储存生产所需得锌液。
锌锅得熔锌量200吨。
通过对锌液成份得控制,可提产品高外观质量、机械加工性能及消除一些因锌液成份控制不当造成得产品缺陷。
2、感应体:感应体就是一台大功率降压变压器,一次侧接电源,二次侧只一匝,通过锌锅内锌液短路构成,通电时,锌液通过12R原理对锌液进行加热。
3、沉没辊:主要就是转向辊作用。
沉没辊就是空心得,生产时由带钢带动。
为了增加带钢对沉没辊得磨擦力,表面刻有螺旋(螺旋形得刻槽,同时具有增加锌液流动得作用)。
沉没辊稳定辊得材质普通就是高镍镉得合金钢。
4、稳定辊:减少带钢摆动,增强带钢得稳定性,使带钢平直通过气刀。
5、气刀:刮掉表面多余得锌液,得到合格得锌层分量及均匀得镀锌层。
6、冷却风机:对带钢进行冷却,使带钢到水淬槽前得温度降到150℃摆布。
7、水淬槽:对带钢进行急速冷却。
出水淬槽得带钢温度在40℃~60℃摆布。
二、钢带、锌液中各元素对热镀锌得影响及锌层得形成过程1、钢带中各元素对镀锌得影响:1)碳:含碳量愈高,铁——锌扩散反应愈强烈,铁损失愈大,合金层增厚粘附性变坏。
普通用0、05~0、15得低碳钢。
2)硅:硅含量高会使合金层增厚,形成灰色镀层,影响粘附力。
普通硅含量小于0、07%得沸腾钢与铝镇静钢作镀锌基板。
3)铜:钢基中铜可减慢酸洗速度,但对热镀锌无坏得影响,同时可提高耐腐蚀性,当创造特殊用途得耐腐蚀镀锌板时,往往选用含铜量为0、2~0、3%得钢种。
4)钛:钢基中含有0、2%得钛对镀锌产生重要得作用,钛就是生产低合金高强度镀锌板得主要添加元素,在钢中以TiC与TiN存在防老化有重要得作用。
5)锰、硫、磷、硫含量对锌层结构影响很小,但磷含量在0、15%摆布,锌层出现无光泽斑点,粘附性变坏。
2、锌液中金属元素对镀锌得影响1)铝:铝就是锌液中主要添加成份,普通为0、15~0、22%,铝对镀锌产生重要得影响:A、铝含量达到0、03%可增加锌层光泽。
热镀锌工艺要求范文热镀锌是通过将钢铁材料浸入熔化的锌中,形成锌层的一种防腐工艺。
热镀锌工艺要求主要包括以下几个方面:1.钢铁表面准备:在进行热镀锌之前,钢材的表面应进行预处理。
通常情况下,表面处理包括除油、除锈和暴露金属表面。
除油可以采用酸洗、碱洗或溶剂清洗等方法。
除锈可以采用机械方法、打磨、喷砂等。
暴露金属表面可以通过机械处理或化学处理来实现。
2.锌液温度和成分控制:热镀锌时,锌液的温度需要控制在约450°C-470°C之间。
此外,锌液的化学成分也需要精确控制,以确保形成均匀、致密的锌层。
一般来说,锌液中还会添加铝或其他合金元素,以调整铁与锌的相容性,提高镀层的粘附性和耐蚀性。
3.镀层均匀性控制:热镀锌工艺中,要求镀层的均匀性。
要实现这一点,需要控制钢材在锌液中的镀液流动速度、浸镀时间和表面张力,并采用合适的工艺措施,如旋转镀、振动镀或气体翻转等。
4.冷却和固化处理:钢材镀完锌后,需要对其进行冷却和固化处理。
冷却的过程中,钢材需要迅速从高温状态冷却至室温,以确保铁与锌的化学反应完成。
冷却后,钢材还需要进行固化处理,即将其在220°C-250°C的温度下持续加热,使镀层与钢材表面形成更牢固的化学键。
5.环境保护和安全措施:热镀锌工艺会产生锌烟、锌尘等有害物质,因此在进行热镀锌过程中,需要采取一系列环保措施,如安装排风设备、防尘装置等。
此外,工人在操作时还需要佩戴个人防护设备,如防护眼镜、口罩、手套等。
以上是热镀锌工艺要求的一些主要内容。
热镀锌作为一种常用的防腐涂层工艺,对于提高钢材的耐腐蚀性能具有重要意义。
要确保热镀锌镀层的质量,需要严格遵守这些工艺要求,并加强质量检验和监控。
锌液中各元素对热镀锌的影响在加铝热镀锌中,锌液中所含的铝是对热镀锌影响最强烈的一个元素。
关于这方面的知识已在前面讨论过。
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。
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;五、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。
热浸镀锌层质量影响因素及控制分析发表时间:2019-05-22T16:47:45.790Z 来源:《基层建设》2019年第5期作者:张斌[导读] 摘要:热镀锌层质量、热镀锌时所消耗的锌成本和热镀锌相关助镀工艺有着紧密关系。
鞍钢广州汽车钢有限公司 511434摘要:热镀锌层质量、热镀锌时所消耗的锌成本和热镀锌相关助镀工艺有着紧密关系。
热浸镀锌层质量受到较多方面的影响,工艺、操作、材质等都是重要的影响因素。
本文对影响热浸镀锌层质量的因素进行分析,并提出了控制措施。
关键词:热浸镀锌;助镀剂;钢材成分;缺陷;控制引言采用热浸镀锌工艺防腐,是钢铁防腐应用最广的方法。
热浸镀锌层膜厚可达50~100μm以上,使用寿命长,防腐蚀成本低,广泛应用于船舶管道以及船配件,此外市政工程、建筑、电力、冶金、通信、化工等行业的钢结构、铁架、灯杆、护栏、支架、管道、容器的防腐,也都使用热浸镀锌方法处理。
由于热浸镀锌生产作业的特殊性,热浸镀锌的工艺、操作、材质、管理等方面的影响都会使镀锌层的表面质量产生缺陷。
一、影响热浸镀锌层质量的因素热浸镀锌层表面质量缺陷产生的因素主要有两个方面:一是热浸镀锌的工艺与操作;二是钢材的材质与状态。
1.1工艺流程对热浸镀锌的影响工艺流程:预处理→捆扎→脱脂→水洗→酸洗→水洗→弱蚀→水洗→助镀剂处理→烘干→热浸镀锌→冷却→钝化→检验1.1.1前处理的影响对于热浸镀锌层来说,前处理对热浸镀锌层的质量影响非常大。
预处理、捆扎、脱脂(除油)、酸洗(除锈)、弱蚀(活化),无论那道前处理工序处理不当、不完全、不彻底,都会容易发生漏镀情况。
前处理工序造成的影响具体有以下6点:(1)预处理—焊渣、局部油漆及粘纸未除净,并有不当的工艺孔等;(2)捆扎—镀件(特别是簿板件)重叠,弯管件、箱体件放置不确当,进入溶液后造成内壁空气滞留;(3)脱脂(除油)—材料表面上的喷涂的标志、涂料、油污等未处理干净;(4)酸洗(除锈)—欠酸洗或过酸洗;(5)弱蚀(活化)—待镀件放置时间过长、表面产生二次氧化,弱蚀时间不够;(6)水洗—清洗不彻底,工件表面(特别是管件、箱件内壁,构件等内角、内侧的)残留脱脂、酸洗后的杂物。
*[基金项目] 河北工程大学2021年大学生创新创业训练计划,项目名称:一种稳定封流励磁机构及防漏锌垂直热镀锌装置,项目编号: 202110076010。
锌液成分及温度对镀锌工艺的影响概述沈志刚 李晓旭河北工程大学 河北 邯郸 056038摘 要 文章介绍了锌液中微量合金元素(硅、镁、铅、铝、稀土)对热镀锌的影响,同时论述了不同的锌液温度对热镀锌工艺生产出的产品的影响。
结论表明适合的锌液温度对热镀锌工艺有着十分重要的作用,以及适量的添加微量元素可以有效提高热镀锌工艺的效率,提高钢铁产品的品质,有效节省成本消耗,合金层组织更加致密均匀,增强了镀锌层的抗腐蚀能力。
关键词 热镀锌;锌液;温度Overview of the Influence of Zinc Solution Composition and Temperature on Galvanizing ProcessShen Zhi-gang Li Xiao-xuHebei University of Engineering, Handan 056038, Hebei Province, ChinaAbstract This article introduces the influence of trace alloy elements (silicon, magnesium, lead, aluminum, rare earth) in zinc solution on hot galvanizing, and discusses the influence of different zinc solution temperatures on the products produced by the hot galvanizing process. It’s concluded that the appropriate zinc solution temperature has a very important effect on the hot galvanizing process, and appropriate addition of trace elements can effectively improve the efficiency of hot galvanizing process, improve the quality of steel products, effectively save cost and consumption, produce more compact alloy layer, and enhance the corrosion resistance of the galvanized layer.Key words hot galvanizing; zinc solution; temperature 引言作为在钢产品的主要生产国和消耗国,我国的钢铁行业发展至今已经为世界创造了源源不断的价值。
热镀锌工艺锌液中铝的核心作用概述前言锌液化学成分和锌池工艺管理作为带钢连续热镀锌工艺中的关键工艺之一, 包括带钢入锌锅的状态、锌液成分的动态变化、加锌捞渣、清洁锌液污染等众多方面, 是一个复杂的生产工艺, 也是影响产品质量、成本的重要环节。
A l作为锌液中最重要的添加元素,A l含量的控制对镀锌产品质量的影响很大。
控制带钢连续热镀锌工艺中有效铝含量, 研究如何减少锌液中的铝含量的波动,并研究铝含量波动锌渣产生量发生变化情况成为当前国内热镀锌工业提高产品质量及档次的关键。
1、锌液中加铝的作用锌液中的铝是作为有益元素加入的。
铝对镀锌过程的作用有两个方面:一是抑制铁和锌的反应。
带钢进入锌液之后,铝首先与铁反应形成一层致密的铁铝化合物薄膜,抑制了铁的扩散,从而使铁锌化合物层的形成和增厚受到阻碍;二是铝有利于锌渣的上浮去除,这同样是因为铝比铁活泼,铝可以将锌渣中的铁置换出来,形成铝锌化合物,从而上浮去除。
铝对镀锌产品的作用也有两个方面:一是铝提高镀层的附着力,铁铝化合物层能起到媒介的作用,使钢基与镀层紧密的结合在一起,从而提高镀锌板的冲压成型能力,在变形时不致造成镀层脱落;二是铝能提高镀锌板的均匀性,铝使镀层受铁锌反应的影响变得较小,镀层厚薄均匀一致,并同时改变了镀锌产品的外观。
锌液中加入少量的铝,可以形成保护性氧化膜,而大大减少锌液表面的氧化。
这样可以大大的降低成本。
2、铝含量控制范围的选择由于金属间化合物与钢板基体间的结合力非常薄弱并且金属间化合物本身的塑性极差,因此金属间化合物形成对镀锌层的粘附性是不利的。
为改善这种情况,使退火转变受到妨碍;铝含量较高时(在0.5% 以下, 随着铝含量的增加锌液的流动性降低) , 易造成镀层过厚, 给生产薄镀层带来困难, 而且影响产品的点焊和软钎焊性能, 还可能引起产品白锈。
铝含量低于0.1时, 若获得好的镀层性能需提高带钢入锌锅温度。
又易造成锌液超温。
带钢不断的将锌液带走形成镀层, 在这个过程中镀层中的铝含量要远远高于锌液中的铝含量, 也就是说镀层会超比例的从锌液中获取铝。
热浸镀锌处理工艺热浸镀锌是一种常见的防腐处理工艺,它通过将材料浸入熔融的锌中,形成一层均匀、致密的锌层,进而提高材料的耐腐蚀性能。
本文将介绍热浸镀锌的工艺流程、主要影响因素以及常见应用领域。
一、热浸镀锌的工艺流程热浸镀锌的工艺流程一般包括以下几个主要步骤:1.表面预处理:在进行热浸镀锌之前,需要对材料进行表面的预处理。
常见的预处理方法包括除油、除锈和酸洗,以确保材料表面光洁、无杂质。
2.温度控制:在进行热浸镀锌之前,需要控制熔融锌的温度。
一般来说,熔融锌的温度应控制在450℃左右。
3.淬火处理:将材料浸入熔融锌中,然后迅速取出,使锌层迅速冷却固化。
4.检验和包装:对镀锌材料进行检验,判定锌层的均匀性和质量,然后进行包装,以便出厂和运输。
二、热浸镀锌的主要影响因素热浸镀锌的质量受到多个因素的影响,主要有以下几个方面:1.清洁度:材料表面的清洁度对热浸镀锌的质量有很大影响。
杂质、油脂和氧化物等都会影响锌层的附着力和均匀性,因此在进行热浸镀锌之前,应进行必要的表面预处理。
2.温度控制:控制熔融锌的温度对热浸镀锌的质量也非常重要。
如果温度过低,锌层可能不够致密;如果温度过高,可能会产生气孔和铸锭现象。
3.时间控制:将材料浸入熔融锌中的时间也会影响镀锌层的质量。
一般来说,时间越长,镀层越厚,但过长的镀锌时间可能会导致锌液的浸渍不均匀。
4.锌液组成:熔融锌中可能添加一些合金元素,以改善镀锌层的性能。
一般来说,添加铝、铝合金等元素可以提高锌层的耐腐蚀性能和附着力。
三、热浸镀锌的常见应用领域热浸镀锌常用于钢铁制品的防腐处理,广泛应用于建筑、制造业、汽车工业等领域。
具体应用包括:1.建筑业:热浸镀锌常用于钢结构、钢管、钢板等建筑材料的防腐处理。
镀锌材料能够有效地防止钢材在大气环境中的腐蚀。
2.制造业:热浸镀锌也广泛应用于制造业中的各种零部件。
例如,汽车零部件、机械零部件等,都可以通过热浸镀锌来提高其防腐性能和美观度。
热镀锌液中添加微量元素的作用黄永智;李运刚【摘要】热镀锌液中加入各种微量合金元素,将会对锌镀层的性能、显微结构及外观等产生重要影响.主要介绍了热镀锌液中添加铝、硅、镁和稀土等11种常见的微量元素对镀层的耐腐蚀性能的影响,并介绍了国内外最新理论研究成果,对热镀锌合金的研究具有一定的指导意义.%The addition of microalloying elements in hot-dip galvanizing melt has important influence on the properties, microstructure and appearance of zinc coating. In this paper, effects of 11 kinds of alloying elements including aluminum, silicon, magnesium and rare earth on the coatings corrosion resistance were introduced. And the latest theoretical research studies at domestic and abroad were also reviewed. These research results would have a guiding significance on the alloying of hot-dip galvanizing melt.【期刊名称】《电镀与精饰》【年(卷),期】2013(035)001【总页数】5页(P14-18)【关键词】热镀锌;合金元素;作用【作者】黄永智;李运刚【作者单位】河北联合大学冶金与能源学院,河北唐山063009;河北联合大学冶金与能源学院,河北唐山063009【正文语种】中文【中图分类】TQ153.15引言随着我国汽车、建筑及家电等行业迅速发展,对高抗腐蚀材料的需求正在逐年增加。
热镀锌工艺锌液中铝的核心作用概述前言锌液化学成分和锌池工艺管理作为带钢连续热镀锌工艺中的关键工艺之一, 包括带钢入锌锅的状态、锌液成分的动态变化、加锌捞渣、清洁锌液污染等众多方面, 是一个复杂的生产工艺, 也是影响产品质量、成本的重要环节。
A l作为锌液中最重要的添加元素,A l含量的控制对镀锌产品质量的影响很大。
控制带钢连续热镀锌工艺中有效铝含量, 研究如何减少锌液中的铝含量的波动,并研究铝含量波动锌渣产生量发生变化情况成为当前国内热镀锌工业提高产品质量及档次的关键。
1、锌液中加铝的作用锌液中的铝是作为有益元素加入的。
铝对镀锌过程的作用有两个方面:一是抑制铁和锌的反应。
带钢进入锌液之后,铝首先与铁反应形成一层致密的铁铝化合物薄膜,抑制了铁的扩散,从而使铁锌化合物层的形成和增厚受到阻碍;二是铝有利于锌渣的上浮去除,这同样是因为铝比铁活泼,铝可以将锌渣中的铁置换出来,形成铝锌化合物,从而上浮去除。
铝对镀锌产品的作用也有两个方面:一是铝提高镀层的附着力,铁铝化合物层能起到媒介的作用,使钢基与镀层紧密的结合在一起,从而提高镀锌板的冲压成型能力,在变形时不致造成镀层脱落;二是铝能提高镀锌板的均匀性,铝使镀层受铁锌反应的影响变得较小,镀层厚薄均匀一致,并同时改变了镀锌产品的外观。
锌液中加入少量的铝,可以形成保护性氧化膜,而大大减少锌液表面的氧化。
这样可以大大的降低成本。
2、铝含量控制范围的选择由于金属间化合物与钢板基体间的结合力非常薄弱并且金属间化合物本身的塑性极差,因此金属间化合物形成对镀锌层的粘附性是不利的。
为改善这种情况,由此可知,含铝在一定范围内时,不仅获得薄的铁锌合金层,同时更重要的是使钢基和铁锌合金之间形成薄的且均质的中间媒介层Fe2A15。
由于铁铝的自由焓大于铁锌自由焓,所以带钢能够超比例的从锌液中吸取大量铝。
此外,铁铝化合物能比铁锌化合物优先形成,这种铁铝化合物直接富集在钢基表面上,只要存在铝,这个富集过程就在进行,而且总是优先在钢基表面形成铁铝化合物。
锌液中各元素对热镀锌的影响在加铝热镀锌中,锌液中所含的铝是对热镀锌影响最强烈的一个元素。
关于这方面的知识已在前面讨论过。
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。
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;五、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 = SiO2Si +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。
5 锌灰、锌渣的形成及控制5.1 锌灰、锌渣的形成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40~80kg,如果锌灰锌渣严重,其耗锌量会高达100~140kg。
控制锌渣主要是控制好温度,减少锌液表面氧化而产生的浮渣,所以更要采用有除铁功能和抗氧化功能的合金并且用热传导率小、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珠或玻璃球覆盖,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94%,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430~450℃及540~600℃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/XG08/WKS优质钢板。
,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,但造型工艺是一个难题,目前工业陶瓷所制作的锌锅仅能做成圆柱型且体积很小,虽然可以满足小件镀锌的要求但无法保证大型工件的镀锌。
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,使锌渣沉于槽底后用捞锌勺或专用捞渣机捞取。
落入锌液中镀件更要及时打捞。
⑷要防止助镀剂中铁随工件带入锌槽,助镀剂要进行在线再生循环处理,严格控制亚铁含量,不允许高于4g/l,PH值始终保持在4.5-5.5。
⑹看气刀是双侧进气的还是多点进气的如果是多点进气的话就好一点,吹出来上锌量会均匀的多气刀刀唇内壁的光洁度也很重要,一般做镀锌的都忽略了这一点,我现在一般每两个月就会修一次。
气刀缝的间隙:中间0.8-1.5 两边最大开到1.8,再大了也不好。
(也许适合两点进气)气刀体内的压力一般给到0.05-0.1Mpa。
线速度一般来讲慢点儿的话锌层薄,但生产薄板有极限,太慢不是没锌花就是板面发麻。
基板的光洁度。
必须保证锌锅温度,因为一般1000mm以上的镀锌线气刀距锌液面的距离会远一些,而薄板在出锌锅时它的核心热经不了气刀压缩空气的降温而使锌液在通过气刀以前变的粘稠。
锌液的成份,(含铝量)另外要控制锌液的黏度....把AL的含量控制在0.23%以下,铁含量控制在0.03%以下估计可以降低厚度。
大部分板厚0.35-0.5MM,90米/分钟,主要控制气刀与板的间隙,越近越好,没划伤为止;气刀压力:50千帕,锌液溅起较重;锌液成分,铝含量高一点,流动性好。
增加气刀边部加热,应该可以去除白边,不过速度不能太慢,0.23的速度控制110米,0.18的那速度要120米了!主要的是控制板形,只要板出锅不晃动,那么镀层是可以控制在30克至60范围之内的边部挡板实际使用时,0.3以下的板边部很容易被刮坏。
要看是哪一种气刀,国产科勒气刀比较难,进口方登/日立/V AI/杜马就很好调,当然要较高的压力。
气刀中间开口0.65,边部1.5,速度90以下。
气刀调整角度负角大一些,气体压力要高。
进气管道加装热交换器,气体温度达到290度,能做到30-40克。
考虑控制锌锅里的问题,加强减薄.镀层。
考虑控制退火炉温度。
沉没辊及稳定辊表面加工要光滑。
争取采用闭环全自动控制,根据镀层测厚仪的数据随时自动调整。
,气刀刀唇内壁的光洁度也很重要,一般做镀锌的都忽略了这一点,我现在一般每两个月就会修一次。
气刀缝的间隙:中间0.8-1.5 两边最大开到1.8,再大了也不好。
(也许适合两点进气)气刀体内的压力一般给到0.05-0.1Mpa。
线速度一般来讲慢点儿的话锌层薄,但生产薄板有极限,太慢不是没锌花就是板面发麻。
基板的光洁度。
必须保证锌锅温度,因为一般1000mm以上的镀锌线气刀距锌液面的距离会远一些,而薄板在出锌锅时它的核心热经不了气刀压缩空气的降温而使锌液在通过气刀以前变的粘稠。
锌液的成份,(含铝量)另外要控制锌液的黏度....把AL的含量控制在0.23%以下,铁含量控制在0.03%以下估计可以降低厚度。
大部分板厚0.35-0.5MM,90米/分钟,主要控制气刀与板的间隙,越近越好,没划伤为止;气刀压力:50千帕,锌液溅起较重;锌液成分,铝含量高一点,流动性好。