热镀锌原理及工艺说明

ajhtiger

1 引言
3 s* _9 C8 B4 t; B( |　　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。
' r! t  I7 e5 c/ E: `* i/ V　　2 热镀锌层防护性能
5 E/ {: \9 j6 |2 [. ]: d　　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。
! f0 c' W2 {5 o' S0 Q3 `　　3 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%。
　　4 热镀锌工艺过程及有关说明
　　4.1 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
　　4.2 有关工艺过程说明
　　(1)脱脂
5 }5 m0 o6 p8 C$ X4 |0 _4 X　　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。
. p+ z4 g! E5 }; X- Y- j) h1 q. [　　(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℃。
1 I4 H# E8 k; y* a/ p8 c) H$ ^" a2 O/ z　　(5)热镀锌
% }/ V& M7 }; |　　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。
. d* J3 J8 F- L, d　　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。
, b8 m+ y* |/ h( X- l- c0 q　　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。
, u" t; M) t: O* x6 D% P" i% Q+ _　　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。