熱鍍鋅工藝.doc

什么是熱鍍鋅？熱鍍鋅又稱為熱浸鍍鋅，他是在高溫下把鋅錠融化，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)備和場地，鋼結(jié)構(gòu)件過大不易放入鍍鋅槽中，鋼結(jié)構(gòu)件過于單薄，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。市場上的富鋅涂料含鋅量一。備料酸洗水洗助溶熱浸鋅冷卻鈍化清洗分檢復(fù)檢包裝入庫一、熱鍍鋅工藝過程及有關(guān)說明工藝過程 工件脫脂水洗酸洗水洗浸助鍍?nèi)軇┖娓深A(yù)熱熱鍍鋅整理冷卻鈍化漂洗干燥檢驗(yàn) 有關(guān)工藝過程說明 (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為止。 (2)酸洗 可采用H2SO4 15%，硫脲0.1%，4060或用HCl 20%，六次甲基四胺13g/L，2040進(jìn)行酸洗。加入緩蝕劑可防止基體過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%，5565，510min。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120180。 (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，甚至無法施鍍。 在同一溫度下，浸鍍時(shí)間長，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。 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450470，0.51.5min。有些工廠對(duì)大工件及鑄鐵件采用較高溫度，但要避開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 80100g/L，硫酸34ml/L。 (8)冷卻 一般用水冷，但溫度不可過低，防止工件，特別是鑄件由于激冷回縮產(chǎn)生基體組織開裂。 (9)檢驗(yàn) 鍍層外觀光亮、細(xì)致、無流掛、皺皮現(xiàn)象。厚度檢驗(yàn)可采用涂層測厚儀，方法比較簡便。也可通過鋅附著量進(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90180彎曲，應(yīng)無裂紋及鍍層脫落。也可用重錘敲擊檢驗(yàn)。二、熱鍍鋅層形成過程熱鍍鋅層形成過程是鐵基體與最外面的純鋅層之間形成鐵-鋅合金的過程，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，其過程可簡單地?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)性能通常電鍍鋅層厚度515m，而熱鍍鋅層一般在65m以上，甚至高達(dá)100m。熱鍍鋅覆蓋能力好，鍍層致密，無有機(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、熱鍍鋅過程鋅灰、鋅渣形成控制鋅灰鋅渣不僅嚴(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。通常每鍍1t工件耗鋅80120kg，如果鋅灰鋅渣嚴(yán)重，其耗鋅量會(huì)高達(dá)140200kg?？刂其\炭主要是控制好溫度，減少鋅液表面氧化而產(chǎn)生的浮渣。國內(nèi)有些廠家用耐火砂、炭灰等覆蓋。國外采用熱傳導(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，又對(duì)工件無粘附作用。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。在500附近時(shí)，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480510范圍，隨時(shí)間延長鐵損提高緩慢。因此，人們將480510稱為惡性溶解區(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，施鍍無法進(jìn)行。因此，施鍍目前多在450480及520560兩個(gè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。5.2 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：施鍍及保溫要避開鐵的溶解高峰區(qū)，即不要在480510時(shí)進(jìn)行作業(yè)。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。要經(jīng)常撈渣。先將溫度升高至工藝溫度上限以便鋅渣與鋅液分離，然后降至工藝溫度以下，使鋅渣沉于槽底后用勺撈取。落入鋅液中鍍件也要及時(shí)打撈。要防止助鍍劑中鐵隨工件帶入鋅槽，助鍍劑使用一定時(shí)間