热镀锌第1节基础知识
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关于镀锌管的基础知识镀锌是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作用的表面处理技术。
主要采用的方法是热镀锌。
锌易溶于酸,也能溶于碱,故称它为两性金属。
锌在干燥的空气中几乎不发生变化。
在潮湿的空气中,锌表面会生成致密的碱式碳酸锌膜。
在含二氧化硫、硫化氢以及海洋性气氛中,锌的耐蚀性较差,尤其在高温高湿含有机酸的气氛里,锌镀层极易被腐蚀。
镀锌钢管分冷镀管、热镀管,前者已被禁用,后者还被国家提倡暂时能用。
热镀锌管:是使熔融金属与铁基体反应而产生合金层,从而使基体和镀层二者相结合。
热镀锌是先将钢管进行酸洗,为了去除钢管表面的氧化铁,酸洗后,通过氯化铵或氯化锌水溶液或氯化铵和氯化锌混合水溶液槽中进行清洗,然后送入热浸镀槽中。
热镀锌具有镀层均匀,附着力强,使用寿命长等优点。
北方大部分工艺采用镀锌带直接卷管补锌工艺。
冷镀锌管:冷镀锌就是电镀锌,镀锌量很少,只有10-50g/m2,其本身的耐腐蚀性比热镀锌管相差很多。
正规的镀锌管生产厂家,为了保证质量,大多不采用电镀锌(冷镀)。
只有那些规模小、设备陈旧的小企业采用电镀锌,当然他们的价格也相对便宜一些。
今后不准用冷镀锌管作水、煤气管。
热镀锌钢管:钢管基体与熔融的镀液发生复杂的物理、化学反应,形成耐腐蚀的结构紧密的锌一铁合金层。
合金层与纯锌层、钢管基体融为一体。
故其耐腐蚀能力强。
冷镀锌钢管:锌层是电镀层,锌层与钢管基体独立分层。
锌层较薄,锌层简单附着在钢管基体上,容易脱落。
故其耐腐蚀性能差。
在新建住宅中,禁止使用冷镀锌钢管作为给水管。
为提高钢管的耐腐蚀性能,对一般钢管进行镀锌。
镀锌钢管分热镀锌和电镀锌两种,热镀锌镀锌层厚,电镀锌成本低,表面不是很光滑。
吹氧焊管:用作炼钢吹氧用管,一般用小口径的焊接钢管,规格由3/8-2寸八种。
用08、10、15、20或者195-Q235的钢带制作成的,为了防腐蚀,有的要进行有效渗铝处理。
老房子大部分是用的都是镀锌管,现在煤气、暖气用的那种铁管也是镀锌管,镀锌管作为水管,使用几年后,管内产生大量锈垢,流出的黄水不仅污染洁具,而且夹杂着不光滑内壁滋生的细菌,锈蚀造成水中重金属含量过高,严重危害人体的健康。
镀锌系列知识点总结一、镀锌的原理及特点1. 镀锌的原理镀锌的原理是利用锌对铁的亲和性,将锌涂覆在铁表面,形成一层锌层。
当这层锌遇到腐蚀物质时,会优先发生化学反应,保护下面的铁材料不受腐蚀。
这样可以有效延长铁材料的使用寿命。
2. 镀锌的特点镀锌的特点主要包括防腐蚀、美观、耐候性好等。
镀锌层具有良好的耐蚀性,不易受空气、水、酸、碱等腐蚀物质的侵蚀,从而延长了金属材料的使用寿命。
此外,镀锌的表面光滑均匀,具有一定的装饰效果,可以提高产品的美观度。
二、热镀锌的工艺及应用1. 热镀锌的工艺热镀锌是将金属材料浸入加热至适当温度的熔融锌中,使其表面形成锌层的工艺。
具体工艺步骤包括表面处理、熔融镀锌、冷却等。
熔融镀锌是一种对金属材料表面进行耐腐蚀处理的方法,适用于各种钢铁制品、汽车零部件、建筑材料等领域。
2. 热镀锌的应用热镀锌广泛应用于建筑工程、汽车制造、航空航天、冶金、农机制造等产业。
例如,建筑材料中常见的镀锌管、镀锌钢板等产品,都是通过热镀锌工艺制成的。
热镀锌的产品具有良好的防腐蚀性能,耐候性好,使用寿命长,因此备受青睐。
三、电镀锌的工艺及应用1. 电镀锌的工艺电镀锌是一种通过电化学方法,在金属表面镀上一层薄薄的锌层的工艺。
其主要步骤包括表面准备处理、活化、镀锌、清洗、烘干等。
电镀锌产品精密度高,表面光洁度好,适用于需要高精度、高表面质量的制品。
2. 电镀锌的应用电镀锌广泛应用于汽车零部件、电子产品、家电、建筑材料等领域。
例如,汽车零部件中的螺栓、螺母、零件等常采用电镀锌处理,以提高其表面的耐蚀性和美观度。
而在家电领域,电镀锌产品通常用于制作外壳、面板等部件,以防止其受到腐蚀,延长使用寿命。
四、镀锌产品的检测方法及标准1. 镀锌产品的检测方法镀锌产品的检测方法主要包括厚度测量、附着力测试、耐腐蚀性能测试等。
其中,厚度测量是常用的检测方法,通过测量镀锌产品表面的锌层厚度,来判断其防腐蚀性能。
而附着力测试可以检测锌层与金属基材的结合强度,从而评估镀锌产品的质量。
镀锌材料知识点总结图解一、镀锌材料的概念镀锌是指将锌或者锌合金通过化学或电化学方法涂覆在钢铁表面的一种表面处理工艺。
镀锌钢材具有耐腐蚀、美观、耐磨等优点,被广泛用于建筑、汽车制造、机械制造等领域。
二、镀锌材料的种类1. 热镀锌:将钢铁浸入熔融锌中,轧制后形成镀锌层。
2. 电镀锌:通过电解将锌沉积在钢铁表面。
3. 镀铝锌:将铝锌合金涂覆在钢铁表面,具有更优良的耐腐蚀性能。
4. 镀锌板:将锌涂覆在钢板表面,通常用于建筑物的外墙、屋顶等。
5. 镀锌管:将锌涂覆在钢管表面,用于输送液体、气体等。
三、镀锌材料的优点1. 耐腐蚀:镀锌层能够有效阻隔空气、水等腐蚀介质,延长钢材的使用寿命。
2. 美观:镀锌表面色泽光亮,具有较好的装饰性。
3. 硬度高:镀锌层硬度较高,能够提高钢材的耐磨性能。
4. 施工方便:镀锌材料在使用过程中不需要额外的防腐处理,施工方便。
四、镀锌材料的应用领域1. 建筑领域:镀锌钢材被广泛应用于建筑物的结构、屋顶、墙壁等部位。
2. 汽车制造:用于汽车车身、底盘等部件。
3. 电气设备:镀锌材料能够提供良好的电绝缘性能,用于电气设备的制造。
4. 冶金设备:用于矿山设备、冶金设备等领域。
五、镀锌材料的质量标准1. 镀锌层厚度:按照国家标准,镀锌层的厚度通常为60-120um,不同的用途有不同的标准。
2. 镀层结合力:通过一定的检测设备,能够测试镀锌层与钢材的结合力。
3. 表面质量:镀锌材料表面不应有明显的缺陷,如麻点、氧化皮等。
4. 化学成分:镀锌层的化学成分应符合国家标准。
六、镀锌材料的使用注意事项1. 在使用过程中,避免与酸、碱等腐蚀性介质接触,以免损坏镀锌层。
2. 接头处理:在进行切割、焊接时,需要对接头进行处理,以防镀锌层破损。
3. 施工温度:在施工过程中,要注意温度不宜过高,以免影响镀锌层的质量。
七、镀锌材料的市场前景随着工业化进程的不断推进,对于耐腐蚀材料的需求也在不断增加。
镀锌材料以其良好的耐腐蚀性能和美观性,将在建筑、汽车制造等领域有着广阔的市场空间。
第一节入口段操作一、入口段操作概述人口段的操作是要在保证作业线不停止作业的条件下将原板带钢连续地送入热镀锌机组。
入口的设备为双套布置,在生产中,一台生产而另一台则处于准备状态。
例如,1#开卷机运行时,2#开卷机必须要上好钢卷,并用入口双层剪剪切去超厚的头部,做好焊接前的一切准备工作。
待1#开卷机的带钢运行完后,再切掉超厚的带钢尾部,迅速与2#开卷机上的准备好的钢卷头部焊接起来,这样,两台开卷机交替作用,轮换准备,不致于因带钢供应不上而引起整个镀锌机组降速或停机。
这些操作,必须在储存于入口活套内的带钢还没有用完的时间内进行。
焊接结束后,使进口段加速地以比工艺速度快地速度运转,重新使活套回到充满状态。
此外,活套内必须保持适当的张力。
还要检查原板的表面状态,当发现原板缺陷时,要采取相应的处理措施。
二、开卷开卷时首先用吊车将原料钢卷从存放区吊到入口鞍座上。
在入口鞍座上操作工要检查钢卷质量,如检查边裂情况和钢卷塔形情况,检查钢卷的标签是否与生产计划单相符。
符合要求后人工剪断带钢捆带,然后用入口钢卷小车将钢卷运送到开卷机卷筒上,上卷时要注意使钢卷的中心线与卷筒的中心线高度相同,以避免钢卷与卷筒的碰撞。
上卷后,降下钢卷小车,卷筒涨紧,通过目视操作入口钢卷对中装置使钢卷处于机组的中心线上。
压下压辊,升起穿带导板,点动开卷机和入口夹送辊使带头送到入口双层剪。
三、切头在冷轧带卷的头尾不可避免地要存在超厚部分,在开卷机出来的钢卷,用爬行速度送到双层剪进行剪切,剪下的废钢通过废料收集装置送到收集箱中。
这样依次逐张剪切,直到带钢厚度符合要求为止。
带钢尾部的超厚部分,在带钢尾部运行到上述切头后应达到的厚度时,也应该将余下的部分剪切掉。
若是带钢头部没有超厚,切头时必须将钢卷表面损坏的一两圈剪掉。
若发现头部还有边裂、孔洞等不适合于镀锌的缺陷,就还要继续剪切,直到符合要求为止。
四、焊接带钢经夹送辊后被送到焊机处,并和上一卷的带钢在焊机的入口和出口处建立了一个小的带钢活套,此后带钢的头部进入焊机。
电镀锌关键词:镀锌,电镀锌,冷镀锌在盛有镀锌液的镀槽中,经过清理和特殊预处理的待镀件作为阴极,用镀覆金属制成阳极,两极分别与直流电源的正极和负极联接。
镀锌液由含有镀覆金属的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。
通电后,镀锌液中的金属离子,在电位差的作用下移动到阴极上形成镀层。
阳极的金属形成金属离子进入镀锌液,以保持被镀覆的金属离子的浓度[1]。
在有些情况下,如镀铬,是采用铅、铅锑合金制成的不溶性阳极,它只起传递电子、导通电流的作用。
电解液中的铬离子浓度,需依靠定期地向镀液中加入铬化合物来维持。
镀锌时,阳极材料的质量、镀锌液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量,需要适时进行控制。
一、电镀锌概述电镀锌也叫冷镀锌,就是利用电解原理,在制件表面形成均匀、致密、结合良好的锌镀层的过程。
与其他金属相比,锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属,属低值防蚀电镀层,被广泛用于保护钢铁件,特别是防止空气氧化腐蚀,并用于装饰。
二、电镀锌的分类目前,国内按电镀溶液分类, 电镀锌可分为四大类:1.氰化物镀锌采用此工艺电镀后,产品质量好,特别是彩镀,经钝化后色彩保持好。
2.锌酸盐镀锌:3.氯化物镀锌4.硫酸盐镀锌三、电镀锌的三大环节1.电镀前处理电镀前处理,是进行电镀的基础,也是保证产品质量的关键.电镀前未将被镀覆基体处理到规定的要求,即使有良好的电镀溶液,适当的电镀参数和很好的调控电镀参数的设备以及技术高超的人员,也不可能获得符合质量要求的电镀层.电镀前不仅要除去基体金属上存在的油脂和影响镀层附着力和其它质量要求的外来物,也要除去其表面氧化物,使其表面具有规定的清洁度和一定的活度,以保证镀层与基体牢固结合,有时根据所要求的电镀层的外观,还要进行一些其它特殊的电镀前处理.2.电镀过程控制电镀锌金属或构件的使用条件和使用寿命与电镀层厚度有着密切的关系.使用条件越严格和使用寿命越长,所要求的电镀锌层应越厚.不同的产品,要根据使用的具体环境(温度、湿度、降雨、大气成分等)确定预期的使用寿命的电镀层厚度,盲目的加厚会造成各种浪费.但如果厚度不足,又会达不到预期的使用寿命要求不同的生产厂家,依据自己设备状况,在确定镀种的情况下,首先要编制一套较完整合理的工艺流程,明确电镀参数,控制电镀液浓度,进行规范操作.3.镀后处理为使镀件增强防护性能、装饰性及其他特殊目的而进行的(钝化、热熔、封闭和除氢等)电镀后置处理.镀锌后,一般要进行铬酸盐钝化,或其它转化处理,形成相应类型的转化膜.是保证镀后质量的关键工序之一.钝化后最好还应进行老化处理(烘箱内70~80oC).钝化可分为以下几种形式:彩钝:适用于锌酸盐镀锌,钝化后零件表面为红、绿色,略带黄(Cr+6红色,Cr+3绿色),不能出现紫色(出现后说明钝化膜层疏松),最简单的方法是用手指在零件表面往复磨擦几次,不能有变(掉)色现象.兰白钝:由于钝化液中的氟化物随时间加长而逐渐下降,因此,零件表面兰色就会逐渐变浅,同一个班生产的工件色泽保持不好.所以钝化过程中要严控,并注意厚度.银白钝:不随时间变化而变化,色泽保持一致性好.一、镀锌概述锌易溶于酸,也能溶于碱,故称它为两性金属。
热镀锌工艺入门课程热镀锌是一种常用的防腐蚀方法,具有广泛的应用领域,包括建筑、电力、交通等行业。
本文将介绍热镀锌工艺的入门课程,帮助读者了解其基本原理、工艺流程和操作要点。
一、基本原理热镀锌是指将铁制品(一般为钢材)在加热至一定温度后蘸入熔化的锌中,通过物理和化学反应在钢材表面形成一层锌铁合金镀层的工艺。
通过锌的阴极保护作用,为钢材提供了优异的防腐蚀性能。
二、工艺流程1. 原料准备:选择优质的钢材作为基材,并对其表面进行清洗、除油和除锈等预处理工作,确保镀层的附着力。
2. 酸洗:将钢材浸入酸性溶液中,去除表面的氧化物、锈蚀物和杂质,以提高镀层附着力。
3. 热镀锌:将经过酸洗的钢材通过起吊装置悬挂在镀锌槽中,控制锌槽内的液体温度保持在适当范围,使锌快速融化形成熔融锌液。
将钢材蘸入熔融锌液中,保持一定时间,使钢材表面和锌液中的铁发生反应,形成锌铁合金镀层。
4. 冷却:将锌化后的钢材从锌槽中提取出来,经过自然冷却或水冷却,使得镀层变硬并固定在钢材表面。
5. 检验:对热镀锌后的钢材进行外观检查和物理性能测试,确保镀层质量符合要求。
三、操作要点1. 控制镀液温度:热镀锌中的锌槽内的液体温度对于镀层质量至关重要,需要根据具体情况控制在合适范围。
2. 控制蘸锌时间:蘸锌时间的长短会影响镀层的厚度以及镀层结构,需要根据要求进行控制。
3. 避免过度晃动:在蘸锌过程中,要保持钢材稳定,避免过度晃动或与其他钢材相互碰撞,以保证镀层的均匀性和平整度。
4. 保护钢材的锌镀层:热镀锌后的钢材需要合理包装,避免与空气、水分或其他腐蚀性物质接触,以延长锌镀层的使用寿命。
通过本文的介绍,读者可以初步了解热镀锌工艺的基本原理、工艺流程和操作要点。
当然,热镀锌是一个较为复杂的工艺,对于实际操作还需要进一步的专业培训和实践经验。
四、镀层性能和应用热镀锌工艺可以提供均匀、致密、耐腐蚀的锌铁合金镀层,具有良好的防腐蚀性能和装饰性能。
镀锌钢材在户外环境下具有较长的使用寿命,能够有效延缓钢材的腐蚀速度,减少修补和更换的频率,降低使用成本。
第一节热镀锌基础知识一、热镀锌带钢的性能热镀锌带钢是锌与冷轧钢板结合的复合材料,其兼有锌层的防腐性能和冷轧钢板的机械性能,可以大幅度提高冷轧钢板的使用寿命,是节能型经济钢材之一,广泛用于建筑、汽车、电器、容器、交通、能源、农业等行业。
除了防腐性能和机械性能的要求外,由于镀锌带钢一般要加工成制品或零件后再使用,因此对镀锌板还有锌层粘附性、焊接性能、涂漆性能、装饰性能等要求。
表8-1示出了不同行业对镀锌板的性能要求。
表8-1 不同行业对镀锌板的性能要求指锌层与带钢的结合强度,通常以钢板的弯曲半径的倍数来衡量,0a为最好。
镀锌带钢在使用过程中要经过开卷、剪切、折边或冷弯成形或冲压成形等工序,因此要求镀锌带钢要有足够的锌层附着力,保证在加工过程中锌层不脱落。
由于镀锌板的加工变形条件不同,对其锌层附着力也不尽相同,复杂的深冲成形对锌层附着力的要求最高。
1.2镀锌带钢的机械性能指带钢的强度与韧性,通常以屈服强度、抗拉强度、延伸率、硬度、n值、r值等表示。
根据镀锌板的加工变形条件及最终用途,对其机械性能的要求也不尽相同。
镀锌板的品种按机械性能可分为CQ、DQ、DDQ、SS、FH、DP、TRIP等。
1.3防腐性能(分短期防腐性能和长期防腐性能)短期防腐性能指在线采用钝化、涂油、钝化+涂油等表面处理方式,保证镀锌带钢在包装后到用户使用前不发生白锈、黑斑的能力。
长期防腐性指镀锌板在使用过程中不发生红锈的时间,也称镀锌板的使用寿命。
1.4涂漆性能指镀锌板适应不同涂漆工艺保证涂漆质量的能力。
1.5装饰性能装饰性能主要指锌花的尺寸和形状,从广义上讲也包括无缺陷的表面质量。
1.6焊接性能指焊接成功率、焊接电流、电极的打点次数等。
二、带钢热镀锌的工艺方法自从1836年法国把热镀锌应用于工业以来,已开发了惠林法、森吉米尔法、改良森吉米尔法、美钢联法、赛拉斯法、莎伦法。
目前主要以改良森吉米尔法和美钢联法为主。
其工艺流程为:(清洗)→明火加热→辐射管加热→保护气冷却(1)原板准备→镀前处理→清洗→辐射管加热→保护气冷却(2)→热浸镀→镀后处理(含冷却→光整→拉矫→钝化→涂油等)→成品检验(1)为改良森吉米尔法,(2)为美钢联法。
改良森吉米尔法是由森吉米尔法发展而来,其主要特点是,把森吉米尔法中各自独立的氧化炉和还原炉,由一个截面积较小的过道连接起来。
与森吉米尔法相比,改良森吉米尔法工艺中,带钢出明火段的氧化膜薄,易还原,锌层粘附性好,还原炉中的氢气含量低,安全性高。
美钢联法是采用全辐射管加热,在炉前有清洗段,优点是表面质量更好,带钢受热更均匀,缺点是炉子热效率低,炉子较长,生产成本与机组投资都较高。
三、镀锌层的防护原理1、镀锌板的防护原理镀锌层以覆盖保护和牺牲阳极保护两种方式保护钢基。
覆盖保护指镀锌层覆盖在钢板表面,首先与腐蚀介质接触,在镀锌层被腐蚀掉前,基体钢材不会发生腐蚀失效的保护方式。
牺牲阳极保护是指铁,当锌层钢基同时暴露在腐蚀环境中时,锌与铁可形成原电池,锌由于电极电位(-0.762V)低于铁(-0.439V)而成为原电池中的阳极首先被腐蚀,从而保护了钢基,见图8-1。
图8-1锌对铁的牺牲阳极保护作用2、镀锌板使用寿命的影响因素2.1锌层化学成份的影响在锌中加入铝、镁、镍、锰、铁等可提高镀锌层的耐腐蚀性,如Zn5%Al的耐蚀性是纯锌的2~3倍,Zn55%Al1.6%Si的耐蚀性是纯锌的2~6倍,Zn10%Fe的耐蚀性是纯锌的2~4倍,Zn10%Ni的耐蚀性是纯锌的2倍以上。
而在锌中加入铅、镉等元素,则会在一定程度上降低锌层的耐蚀性,见表8-2。
表8-2 不同成份镀锌层的腐蚀损失2.2锌层重量的影响当腐蚀时间足够长时,锌层的腐蚀速度是恒定的,因此锌层的使用寿命与锌层重量基本呈线性关系。
2.3腐蚀环境的影响热镀锌板的使用寿命与镀层及其所处的环境有关,通过对热镀锌板进行的大气腐蚀试验,便可证实这一点,见表8-3。
表8-3 热镀锌板的大气腐蚀状况为了对大气腐蚀性进行分类,国际标准化委员会尝试用年平均温度、潮湿时间、二氧化硫浓度、氯离子浓度等来评价大气腐蚀性,相关的大气腐蚀研究机构正在尝试建立根据大气腐蚀性来预测材料使用寿命的方法。
四、锌层粘附性的理论1、钢基与锌液反应对粘附性的影响研究锌与带钢之间的反应及其对锌层粘附性的反应,一般采用相图分析法。
图是传统热镀锌工艺常用的铁-锌相图。
图8-2 锌-铁相图通过该相图可以发现,带钢与锌液反应后,可能出现5种成份与性质各不相同的铁-锌相。
然而,铁-锌相的塑性不能满足镀锌板深加工对锌层粘附性的要求,于是,在锌液中加入了少量的铝,并研究了加铝的效果。
图8-3 热镀锌锌层形成示意图A-镀层外表氧化膜;B-纯锌层;C-铁-锌合金层;D- Fe 2Al 5中间层;E-钢基;F-带钢温度变化曲线;1~6-镀锌层形成的步骤如图所示,在含铝锌液中,带钢表面发生的反应过程可能由如下过程组成:(1)带钢表面的氧化铁皮,经还原炉被还原为海绵状纯铁,其表面已处于活化状态。
并且经退火炉的冷却已把带钢冷却到所要求的入锌锅温度,例如480℃。
(2)带钢浸入锌液中,有两个过程同时发生,一是带钢的热量传递给锌液,同时导致自身温度下降,并基本与锌液温度保持平衡,例如460℃;二是Fe 2Al 5中间层开始形成,并达到一定的厚度。
通过电化学分离法、电子射线显微分析法、扫描电子显微镜法和离子质谱分析法等,证实了合金层的组成为Fe 2Al 5Zn x ,也就是说在热镀锌过程中发生了如下的反应。
x TZn Al Fe xZn Al Fe 5252−→−++通过分析合金层中的铝含量,表明该反应是快速反应。
图8-4 合金层中铝含量与反应时间的关系(460℃,铝含量0.18%)(3)带钢离开锌锅,其表面带出的液态锌开始冷却,并一直冷却到锌的凝固点419℃,在锌液凝固前,由于液体锌的活性较大,可能会发生铁-锌反应,然而钢基与锌液间的Fe2Al5对Zn-Fe反应有抑制作用,因此Fe2Al5合金层又称抑制层。
Fe2Al5的抑制作用如图8-6所示。
图8-5 铝含量、锌液温度和生成合金抑制时间的关系因此,在现代热镀锌工艺条件下,图中的铁-锌相是不会出现的。
(4)液态锌的凝固和结晶,并在表面形成一层致密的氧化膜。
(5)固态锌的冷却。
目前,对含铝锌液与带钢间反应的研究基本可以得出较为统一的结论,即控制工艺参数在铁-铝-锌三元相图的l+η区,即可以保证好的锌层粘附性。
图8-6 Zn-Al-Fe二维相图富锌角图8-7 Zn-Al-Fe三维相图富锌角对不同铝含量条件下对生产镀锌板,进行了镀层的微观形貌分析,当铝含量大于0.15%时,合金层薄且致密完整,锌层粘附性达到最佳,如图a所示。
图b示出了鞍钢镀锌板的微观形貌(铝含量控制在0.18%~0.22%),其镀层由极薄且完整的合金层和锌的铸态组织组成,锌层的粘附性达到了最佳。
*通过研究锌-铝相图,可以了解锌Zn5%Al的熔点比纯锌低的原因,可以分析Zn55%Al镀层中的相组成。
图8-9 锌-铝相图2、炉内化学反应对锌层粘附性的影响炉内化学反应决定了带钢的表面状态,而带钢表面是否有氧化铁直接影响钢基与锌液的反应,因此炉内化学反应对锌层的粘附性影响很大。
在改良森吉米尔法生产线中,有明火段和保护气体段,所涉及的化学反应有:Fe(s) + CO2(g) ==== FeO(s) + CO(g) (1)Fe(s) + H2O(g) ==== FeO(s) + H2(g) (2)Fe(s) + O2(g) ==== FeO(s) (3)在明火加热段,涉及的化学反应是(1)、(2)、(3),在保护气体段,涉及的反应是(2)、(3)。
上述反应的平衡条件可以通过热力学计算来求得,计算所需的各种数据可以在相关的手册中查到。
上述反应在实际生产中都可以看做是快速反应,因此不必考虑工艺速度、浓度等对反应程度的影响。
在明火加热段,在炉气温度为1200℃时,当H2O/H2≤0.79、CO2/CO≤0.32时,带钢处于还原状态,反之,带钢处于氧化状态。
要想使带钢处于还原状态,在使用焦炉煤气做为燃料时,必须保证空气过剩系数小于0.6,但这时燃料的利用率极低,很不经济,因此一般控制空气过剩系数在0.85~1.05,使带钢在明火段快速加热,生成的少量氧化膜在保护气体段进行还原。
在保护气体段,反应(2)的平衡条件随着温度的降低而变得苛刻,当气体温度为100℃时,只有H2O/H2<0.014时,才能使带钢处于还原状态,当H2为20%时,H2O必须小于0.28%,也就是露点必须小于-10℃。
在实际生产中,H2除了与H2O建立平衡,保持还原性气氛,还要还原带钢在明火段生成的氧化膜,因此或增加H2含量,或降低露点,如H2O必须小于0.28%,控制露点小于-20℃。
当炉气中有微量O2存在时,带钢就会被氧化,因此要尽可能地限制O2含量。
3、钢基中各元素对热镀锌的影响3.1碳的影响钢中含碳量对热镀锌有显著的影响。
粗略的讲,含碳量越高,铁-锌反应就越剧烈,铁的重量损失越大,见图,钢基参加反应越剧烈,即铁-锌合金层变得越厚使镀锌层粘附性变坏。
因此,适合热镀锌的原板应是含碳量在0.05~0.15%之间的低碳钢板。
不但含碳量对热镀锌影响很大,而且碳以什么状态存在也很重要。
在钢中通常以铁碳化合物(Fe3C)的状态存在,钢中碳的不同存在状态对铁-锌反应具有不同的影响,见表8-3。
表8-3 碳在不同存在状态对热镀的影响由表可看出,钢中的碳以颗粒状珠光体和层状珠光体存在时,不管在酸中还是在锌液中铁的溶解速度都最快。
实验证明,当阿姆柯纯铁的铁损失量为70g/m2·h时,含碳量为0.8%的粒状珠光体钢,在同样条件下,铁的损失量可达700g/m2·h,时纯铁的十倍,如相同含量的碳不以粒状珠光体存在,而以扩散得很均匀的索氏体或屈氏体组织存在,则溶解速度的增加就不那样显著。
3.2硅的影响钢基中硅含量较高会给热镀锌带来困难。
在用纯锌液镀锌时,镀层厚度随着硅含量增高而呈波浪式变化的现象,称为“圣德林效应”,见图8-10。
图8-10 硅含量对镀层厚度的影响a-锌液温度430℃;b-锌液温度460℃;1-浸锌时间3分钟;2-浸锌时间9分钟。
随着镀层厚度的增加,镀锌层中铁-锌合金层ζ相剧烈增厚,形成灰色镀层,而使镀锌层粘度性变坏。
硅除了对合金层有影响外,在改良森吉米尔法生产线中,钢基中的硅会与明火段中的烟气作用,在钢基表面富集并氧化:Si + O2 (或CO2或H2O)= SiO2Si + 2FeO = SiO2 + 2Fe钢板表面已生成的二氧化硅难以被辐射管段的氢气还原,使得锌层粘附性变差,甚至镀不上锌。
因此,必须严格限制钢中的硅含量。