技术 | 热镀锌原理及工艺说明

热镀锌也称热浸镀锌，是钢铁构件浸入熔融的锌液中获得金属覆盖层的一种方法。近年来随高压输电、交通、通讯事业迅速发展，对钢铁件防护要求越来越高，热镀锌需求量也不断增加。 一 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。 图片 二 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%。 图片 三 热镀锌工艺过程及有关说明 3.1 工艺过程 工件→脱脂→水洗→酸洗→水洗→浸助镀溶剂→烘干预热→热镀锌→整理→冷却→钝化→漂洗→干燥→检验 3.2 有关工艺过程说明 (1)脱脂 可采用化学去油或水基金属脱脂清洗剂去油，达到工件完全被水浸润为止。 (2)酸洗 可采用 H2SO4 15%，硫脲 0.1%，40～60℃或用 HCl 20%，六次甲基四胺 1～3g/L，20～40℃进行酸洗。加入缓蚀剂可防止基体过腐蚀及减少铁基体吸氢量。脱脂及酸洗处理不好会造成镀层附着力不好，镀不上锌或锌层脱落。 (3)浸助镀剂 也称结合剂，可保持在浸镀前工件具有一定活性，以增强镀 层与基体结合。NH4Cl 15%～25%，ZnCl2 2.5%～3.5%，55～65℃ , 5～10min。为减少NH4Cl挥发可适当加入甘油。 (4)烘干预热 为了防止工件在浸镀时由于温度急剧升高而变形，并除去残余水分，防止产生爆锌，造成锌液爆溅，预热一般为 120～180℃。 (5)热镀锌 要控制好锌液温度、浸镀时间及工件从锌液中移出的速度。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，锌耗大，甚至无法施镀。 在同一温度下，浸镀时间长，镀层厚。不同温度，要求同样的厚度时，高温浸镀所需时间长。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。 为了提高在较低温度下热浸镀液的流动性，防止镀层过厚，并提高镀层外观，常常加入 0.01%～0.02%的纯铝。铝要少量多次加入。 (6)整理 镀后对工件整理主要是去除表面余锌及锌瘤，用震动或手工方法均可。 (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。 (8)冷却 一般用水冷，但温度不可过低，防止工件，特别是铸件由于激冷回缩产生基体组织开裂。 (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。 免责声明：本文系网络转载，版权归原作者所有，侵删。