鍍鋅簡(jiǎn)介

概述
　　鍍鋅是指在金屬、合金或者其它材料的表面鍍一層鋅以起美觀、防銹等作用的表面處理技術(shù)。現(xiàn)在主要采用的方法是熱鍍鋅。
　　近年來(lái)，隨著鍍鋅工藝的發(fā)展，高性能鍍鋅光亮劑的采用，鍍鋅已從單純的防護(hù)目的進(jìn)入防護(hù)-裝飾性應(yīng)用。
　　鍍鋅溶液有氰化物鍍液和無(wú)氰鍍液兩類。氰化物鍍液中分微氰、低氰、中氰、和高氰幾類。無(wú)氰鍍液有堿性鋅酸鹽鍍液、銨鹽鍍液、硫酸鹽鍍液及無(wú)氨氯化物鍍液等。氰化鍍鋅溶液均鍍能力好，得到的鍍層光滑細(xì)致，在生產(chǎn)中被長(zhǎng)期采用。但由于氰化物劇毒，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，近年來(lái)已趨向于采用低氰、微氰、無(wú)氰鍍鋅溶液。
二、原理
　　在盛有鍍鋅液的鍍槽中，經(jīng)過(guò)清理和特殊預(yù)處理的待鍍件作為陰極，用鍍覆金屬制成陽(yáng)極，兩極分別與直流電源的正極和負(fù)極聯(lián)接。鍍鋅液由含有鍍覆金屬的化合物、導(dǎo)電的鹽類、緩沖劑、pH調(diào)節(jié)劑和添加劑等的水溶液組成。通電后，鍍鋅液中的金屬離子，在電位差的作用下移動(dòng)到陰極上形成鍍層。陽(yáng)極的金屬形成金屬離子進(jìn)入鍍鋅液，以保持被鍍覆的金屬離子的濃度[1]。在有些情況下，如鍍鉻，是采用鉛、鉛銻合金制成的不溶性陽(yáng)極，它只起傳遞電子、導(dǎo)通電流的作用。電解液中的鉻離子濃度，需依靠定期地向鍍液中加入鉻化合物來(lái)維持。鍍鋅時(shí)，陽(yáng)極材料的質(zhì)量、鍍鋅液的成分、溫度、電流密度、通電時(shí)間、攪拌強(qiáng)度、析出的雜質(zhì)、電源波形等都會(huì)影響鍍層的質(zhì)量，需要適時(shí)進(jìn)行控制。
三、種類
　　1、堿性氰化物鍍鋅
　　2、堿性鋅酸鹽鍍鋅
　　3、銨鹽鍍鋅
　　4、鉀鹽鍍鋅
　　5、銨鉀混合浴鍍鋅
　　6、硫酸鹽鍍鋅
　　7、氯化物鍍鋅[1]
　　三、鍍鋅層的后處理
　　1、去氫
　　2、鈍化
　　3、著色
熱鍍鋅
　　現(xiàn)在鋼板的表面鍍鋅主要采用的方法是熱鍍鋅。
　　熱鍍鋅是由較古老的熱鍍方法發(fā)展而來(lái)的，自從1836年法國(guó)把熱鍍鋅應(yīng)用于工業(yè)以來(lái)，已經(jīng)有一百七十年的歷史了。然而，熱鍍鋅工業(yè)是近三十年來(lái)伴隨冷軋帶鋼的飛速發(fā)展而得到了大規(guī)模發(fā)展。
　　熱鍍鋅板的生產(chǎn)工序主要包括：原板準(zhǔn)備→鍍前處理→熱浸鍍→鍍后處理→成品檢驗(yàn)等。按照習(xí)慣往往根據(jù)鍍前處理方法的
　　不同把熱鍍鋅工藝分為線外退火和線內(nèi)退火兩大類，即濕法 （單張鋼板熱鍍鋅法）、線外退火（單張鋼板熱鍍鋅法）、熱鍍鋅 惠林（Wheeling）法（帶鋼連續(xù)熱鍍鋅法） 、線內(nèi)退火 森吉米爾（Sendzimir）法（保護(hù)氣體法）、 改良森吉米爾法、美鋼聯(lián)法（同日本川崎法）、賽拉斯（Selas）法和莎倫（Sharon）法。
線外退火
　　就是熱軋或冷軋鋼板進(jìn)入熱鍍鋅作業(yè)線之前，首先在抽底式退火爐或罩式退火爐中進(jìn)行再結(jié)晶退火，這樣，鍍鋅線就不存在退火工序了。鋼板在熱鍍鋅之前必須保持一個(gè)無(wú)氧化物和其他臟物存在的潔凈的純鐵活性表面。這種方法是先由酸洗的方法把經(jīng)退火的表面氧化鐵皮清除，然后涂上一層由氯化鋅或由氯化銨和氯化鋅混合組成的溶劑進(jìn)行保護(hù)，從而防止鋼板再被氧化。
　　（1）濕法熱鍍鋅　　
　鋼板表面的溶劑不經(jīng)烘干（即表面還是濕的）就進(jìn)入起表面覆蓋有熔融態(tài)溶劑的鋅液進(jìn)行熱鍍鋅。此方法的缺點(diǎn)是：
　　a.只能在無(wú)鉛狀態(tài)下鍍鋅，鍍層的合金層很厚且粘附性很壞。
　　b.生成的鋅渣都積存在鋅液和鉛液的界面處而不能沉積鍋底（因?yàn)殇\渣的比重大于鋅液而小于鉛液），這樣鋼板因穿過(guò)鋅層污染了表面。因此，該方法已基本被淘汰。
　　（2）單張鋼板
　　這種方法一般是采用熱軋疊軋板作為原料，首先把經(jīng)過(guò)退火的鋼板送入酸洗車間,用硫酸或鹽酸清除鋼板表面的氧熱鍍鋅法化鐵皮。酸洗之后的鋼板立即進(jìn)入水箱中浸泡等待鍍鋅,這樣可以防止鋼板再氧化。后經(jīng)過(guò)酸洗、水清洗、擠干、烘干、進(jìn)入鋅鍋（溫度一直保持在445—465℃）熱鍍鋅，再進(jìn)行涂油和鉻化處理。這種方法生產(chǎn)的熱鍍鋅板比濕法鍍鋅成品質(zhì)量有顯著提高，只對(duì)小規(guī)模生產(chǎn)有一定價(jià)值。
　　（3）惠林法熱
　　該連續(xù)鍍鋅生產(chǎn)線包括堿液脫脂、鹽酸酸洗、水沖洗、涂溶劑、烘干等一系列前處理工序，而且原板進(jìn)入鍍鋅線鍍鋅前還需要進(jìn)行罩式爐退火。這種方法生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，更為主要的是此方法生產(chǎn)的產(chǎn)品常常帶有溶劑缺陷，影響鍍層的耐蝕性。并且鋅鍋中的AL常常和鋼板表面的溶劑發(fā)生作用生成三氯化鋁而耗掉，鍍層的粘附性變壞。因而此方法雖然已問(wèn)世近三十年，但在世界熱鍍鋅行業(yè)中并未得到發(fā)展。
線內(nèi)退火
　　就是由冷軋或熱軋車間直接提供帶卷作為熱鍍鋅的原板，在熱鍍鋅作業(yè)線內(nèi)進(jìn)行氣體保護(hù)再結(jié)晶退火。屬于這個(gè)類行業(yè)的熱鍍鋅方法包括：森吉米爾法、改良森吉米爾法、美鋼聯(lián)法（同日本川崎法）；賽拉斯法；莎倫法。
　　森吉米爾法
　　它是把退火工藝和熱鍍鋅工藝聯(lián)合起來(lái)，其線內(nèi)退火主要包括氧化爐，還原爐兩部份組成。帶鋼在氧化爐中煤氣火焰直接加熱到450度左右，把帶鋼表面殘存的軋制油燒掉，凈化表面。后再把帶鋼加熱到700-800度完成再結(jié)晶退火，經(jīng)冷卻段控制進(jìn)鋅鍋前溫度在480度左右，最后在不接觸空氣的情況下進(jìn)入鋅鍋鍍鋅，因此，森吉米爾法產(chǎn)量高、鍍鋅質(zhì)量較好，此法曾得到廣泛應(yīng)用。
　　美鋼聯(lián)法
　　它是森吉米爾法的一個(gè)變種，它僅僅是利用一個(gè)堿性電解脫脂槽取代了氧化爐的脫脂作用，其余工序與森吉米爾法基本相同。在原板進(jìn)入作業(yè)線后，首先進(jìn)行電解脫脂，而后水洗、烘干，再通過(guò)有保護(hù)氣體的還原爐進(jìn)行再結(jié)晶退火，最后在密封情況下進(jìn)入鋅鍋熱鍍鋅。這種方法因帶鋼不經(jīng)過(guò)氧化爐加熱，所以表面的氧化膜較薄，可適當(dāng)降低還原爐中保護(hù)氣體的氫含量。這樣，對(duì)爐安全和降低生產(chǎn)成本有利。但是，由于帶鋼得不到預(yù)加熱就進(jìn)入還原爐中，這樣無(wú)疑提高了還原爐的熱負(fù)荷，影響爐子的壽命。因此這種方法并未得廣泛應(yīng)用。
　　賽拉斯法
　　又稱火焰直接加熱法；首先帶鋼經(jīng)堿洗脫脂，而后用鹽酸清除表面的氧化皮，并經(jīng)水洗、烘干后再進(jìn)入由煤氣火焰直接加熱的立式線內(nèi)退火爐，通過(guò)嚴(yán)格控制爐內(nèi)煤氣和空氣的焰燒比例，使之在煤氣過(guò)剩和氧氣不足的情況下進(jìn)行不完全焰燒，從而使?fàn)t內(nèi)造成還原氣氛。使其快速加熱達(dá)到再結(jié)晶溫度并在低氫保護(hù)氣氛下冷卻帶鋼，最后在密閉情況下浸入鋅液，進(jìn)行熱鍍鋅。該法設(shè)備緊湊，投資費(fèi)用低，產(chǎn)量高（最高可達(dá)50/小時(shí)）。但生產(chǎn)工藝復(fù)雜，特別是在機(jī)組停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，為了避免燒斷帶鋼，需要采用爐子橫移離開(kāi)鋼帶的方法，這樣操作問(wèn)題很多，所以，熱鍍鋅工業(yè)采用此法很少。
　　莎倫法
　　1939年美國(guó)莎倫公司投產(chǎn)一臺(tái)新型的熱鍍鋅機(jī)組，所以也叫莎倫法。該法是在退火爐內(nèi)向帶鋼噴射*********氣體并使帶鋼達(dá)到再結(jié)晶溫度，所以也稱為氣體酸洗法。采用*********氣體酸洗，不但能去除帶鋼表面的氧化皮，而且同時(shí)去除了帶鋼表面的油脂，由于帶鋼表面被氧化氣體腐蝕，形成麻面，所以使用莎倫法所得到的鍍層粘附性特別好。但是由于設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，由此造成很高的設(shè)備維修和更新費(fèi)用。因而此種方法很少被采用。
　　改良森吉米
　　它是一種更優(yōu)越的熱鍍鋅工藝方法；它把森吉米爾法中各自獨(dú)立的氧化爐和還原爐由一個(gè)截面積較小的過(guò)道連接起來(lái)，這樣包括預(yù)熱爐、還原爐和冷卻段在內(nèi)的整個(gè)退火爐構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體。實(shí)踐證明，該法具有許多優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、安全等優(yōu)點(diǎn)已逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。其發(fā)展速度非常快，1965年以來(lái)新建的作業(yè)線幾乎全部采用了這種方法，近年來(lái)老的森吉米爾機(jī)組也大都按照此方法進(jìn)行了改造。
冷鍍鋅
　　冷鍍鋅也叫電鍍鋅，是利用電解設(shè)備將管件經(jīng)過(guò)除油、酸洗、后放入成分為鋅鹽的溶液中，并連接電解設(shè)備的負(fù)極，在管件的對(duì)面放置鋅板，連接在電解設(shè)備的正極接通電源，利用電流從正極向負(fù)極的定向移動(dòng)就會(huì)在管件上沉積一層鋅，冷鍍管件是先加工后鍍鋅。
機(jī)械鍍鋅工藝原理
　　在裝有鍍件、玻璃球、鋅粉、水和促進(jìn)劑的旋轉(zhuǎn)滾桶內(nèi)，作為沖擊介質(zhì)的玻璃球隨著滾桶轉(zhuǎn)動(dòng)，與鍍件表面發(fā)生摩擦和錘擊產(chǎn)生機(jī)械物理能量，在化學(xué)促進(jìn)劑的作用下，將鍍涂的鋅粉“冷焊”到鍍件表面上，形成光滑、均勻和細(xì)致的具有一定厚度的鍍層。
　　技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)采用美國(guó)ASTM B695-2000及軍用C-81562機(jī)械鍍鋅技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
質(zhì)量特點(diǎn)
　　1、外觀光滑，無(wú)鋅瘤、毛刺，呈銀白色；
　　2、厚度均為可控，在5-107μm之內(nèi)任意選擇；
　　3、無(wú)氫脆、無(wú)溫度危害，可保證材料力學(xué)性能不變；
　　4、可代替部分需熱鍍鋅的工藝；
　　5、耐腐蝕性好，中性鹽霧試驗(yàn)達(dá)240小時(shí)。
　　應(yīng)用范圍鋼釘、鐵釘、緊固件、自來(lái)水管接頭、腳手架扣件、鋼絲繩馬鋼夾頭等。
電鍍鋅與熱鍍鋅的比較
電鍍鋅
　　1、原理
　　由于鋅在干燥空氣中不易變化，而在潮濕的空氣中，表面能生成一種很致密的碳酸鋅薄膜，這種薄膜能有效保護(hù)內(nèi)部不再受到腐蝕。并且當(dāng)某種原因使鍍層發(fā)生破壞而露出不太大的基體時(shí)，鋅與鋼基體形成微電池，使緊固件基體成為陰極而受到保護(hù)。在汽車運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)中應(yīng)用較廣，但需要的是三價(jià)鉻鈍化層、鋅鎳合金鍍封閉涂層，減少六價(jià)鉻鈍化有害、有毒層。
　　2、性能特點(diǎn)
　　鋅鍍層較厚，結(jié)晶細(xì)致、均勻且無(wú)孔隙，抗腐蝕性良好；電鍍所得鋅層較純，在酸、堿等霧氣中腐蝕較慢，鞥有效保護(hù)緊固沙件基體，鍍鋅層經(jīng)鉻酸鈍化后形成白色、彩色、軍綠色等，美觀大方，具有一定的裝飾性，由于鍍鋅層具有良好的延展性，因此可進(jìn)行冷沖、軋制、折彎等各種成型而不損壞鍍層。
　　3、應(yīng)用范圍
　　電鍍鋅所涉及的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，緊固件產(chǎn)品的應(yīng)用已遍及機(jī)械制造、制作鍍鋅勾花網(wǎng)、電子、精密儀器、化工、交通運(yùn)輸、航天等在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有重大意義。
熱鍍鋅
　　1、原理
　　熱浸鋅層是鋅在液態(tài)下，分三個(gè)步驟形成的，鐵基表面被鋅液溶解形成鋅、鐵合金相層；合金層中的鋅離子進(jìn)一步向基體擴(kuò)散形成鋅、鐵互溶層；合金層表面包裹著鋅層。
　　2、性能特點(diǎn)
　　具有較厚致密的純鋅層覆蓋在鋼鐵緊固件表面上，它可以避免鋼鐵基體與任何腐蝕溶液的接觸，保護(hù)鋼鐵緊固件基體免受腐蝕。在一般大氣中，鋅層表面形成一層很薄而密實(shí)的氧化鋅層表面。它很難溶于水，故對(duì)鋼鐵緊固件基體起著一定保護(hù)作用。如果氧化鋅與大氣中其它成分生成不溶性鋅鹽后，則防腐蝕作用更理想；具有鋅—鐵合金合金層，結(jié)合致密，在海洋性鹽霧大氣及工業(yè)性大氣中表現(xiàn)特有抗腐蝕性；由于結(jié)合牢固，鋅—鐵互溶，具有很強(qiáng)的耐磨性；由于鋅具有良好的延展性，其合金層與鋼鐵基體附著牢固，因此熱鍍鋅可進(jìn)行冷沖、軋制、拉絲、彎曲等各種成型工序，不損傷鍍層；鋼結(jié)構(gòu)件熱浸鋅后，相當(dāng)于一次退火處理，能有效改善鋼鐵基體的機(jī)械性能，消除鋼件成型焊接時(shí)的應(yīng)力，有利于對(duì)鋼結(jié)構(gòu)件進(jìn)行車削加工；熱浸鋅后的緊固件表面光亮美觀；純鋅層是熱浸鋅中最富有塑性的一層鍍鋅層，其性質(zhì)基本接近于純鋅，具有良好的延展性。
　　3、應(yīng)用范圍
　　這種鍍法特別適用于各種強(qiáng)酸、堿霧氣等強(qiáng)腐蝕環(huán)境中。
鍍鋅影響因素
　　在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，影響鍍鋅速度及質(zhì)量的常見(jiàn)因素有：
　　(1)前處理不徹底。工件表面有氧化膜，影響鋅的正常沉積。
　　(2)導(dǎo)電不良。電流在導(dǎo)線上消耗，分配到工件表面的電流過(guò)小。
　　(3)工件含碳量高。高碳鋼、鑄鐵件等會(huì)降低氫的析出電位，工件表面析氫加速，電流效率降低。
　　(4)工件綁扎過(guò)密。鍍鋅時(shí)工件局部遭到屏蔽而導(dǎo)致鍍層過(guò)薄。
　　(5)鍍液溫度偏低。當(dāng)鍍液溫度偏低時(shí)配送的電流密度相應(yīng)降低，鍍層的沉積速度也必然降低。
　　(6)鍍液中氫氧化鈉含量偏高。氫氧化鈉含量偏高時(shí)電流效率相應(yīng)降低。
　　(7)鍍液中添加劑含量偏低。添加劑含量偏低會(huì)影響分散能力，鍍層局部顯得過(guò)薄。
　　(8)受鍍件面積估算不足，施鍍時(shí)配送的電流密度顯得過(guò)小。
　　(9)工件懸掛方法不當(dāng)，與鋅陽(yáng)極間距過(guò)大，應(yīng)調(diào)整位置。
　　(10)工件過(guò)腐蝕。降低氫的析出電位，工件表面析氫加速電流效率降低，從而影響鋅的沉積速度。應(yīng)在酸洗溶液中加入適量的緩蝕劑，局部處氧化皮過(guò)厚先用機(jī)械法除去，酸洗過(guò)程中多作檢查。
　　(11)陽(yáng)極鈍化。有效面積減少，影響電流的正常分布。
　　(12)氫氧化鈉含量偏低。若氫氧化鈉含量偏低時(shí)，電流密度提不高，陽(yáng)極鈍化。