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热镀锌锌液中各金属的作用

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热镀锌锌液中各金属的作用

发布日期:2019-01-23 作者: 点击:

在450℃(常规热浸镀锌温度)时,铁在锌液中的上限溶解度wFe约为0.035%。随着热浸镀锌过程的进行,钢铁制件和铁制锌锅中的铁会不断溶入锌浴中。当铁含量继续增加时,锌浴中过饱和的铁便与锌结合生成密度较大的铁锌金属间化合物(即锌渣),并逐渐沉于锌锅底部。锌渣的形成增加了锌的消耗。锌浴中的铁含量增加使锌液粘度增加,浸润基体的能力下降;铁含量的增加还使镀层明显增厚,其延展性和外观质量变坏。



锌浴中添加的作用是改善热浸镀锌层的光泽,减少锌浴表面的氧化,抑制铁锌金属间化合物层的过量生长,增加镀层的延展性、耐蚀性。


实验结果表明,锌浴中加入铝的含量wAl为0.01% - 0.12%时,可使镀层光泽明显提高。这是由于铝和氧亲和力比锌大,所以在锌液表面生成一层Al2O3的保护膜,减少了锌的氧化。当锌浴中铝含量wAl达0.1% — 0.15%时,铝对铁锌金属间化合物层的生长有抑制作用。短时间浸镀时镀层中不出现铁锌金属间化合物层,一般认为是铝的抑制作用,在铁表面生成了Fe2Al5阻挡层,该阻挡层阻碍了铁与锌的反应,因而延缓了铁锌金属间化合物层的生长。当浸镀时间较长时,Fe2Al5层受到破坏,将发生铁锌扩散反应,并形成Г、δ、ζ相层,但其厚度要比不加铝时小。锌浴中铝含量wAl达0.3%时,镀层耐腐蚀性明显提高。


当锌浴中加入铝的含量wAl大于0.15%后,可以抑制脆性铁锌合金相的形成,并获得厚度适宜粘附性良好的镀层。这是由于在铁基本上先形成一层连续的Fe2Al5相层,抑制了铁锌反应。但该抑制层往往在几秒内即会发生迸裂,而失去对锌铁反应的抑制作用;同时,在该含量范围内,锌浴表面会产生大量浮渣且容易造成常规助镀剂失效。因此,钢铁制件热浸镀锌时,一般将铝含量wAl控制在0.005% - 0.02%,用于改善镀层的光泽。铝对铁锌合金相的抑制作用广泛用与带钢连续热浸镀锌上,但在钢铁制作的批量热浸镀锌中较少采用。


镀锌卷板


热浸镀锌浴中的铅一方面是由锌锭带入的,锌锭中的含铅量wpb一般为0.003% - 1.75%。450℃时,铅在锌浴中的溶解度约为1.2%,多余的铅会沉入锅底。锌浴中的铅对铁锌金属间化合物层的形成无影响,但可使锌浴熔点降低,延长锌浴的凝固时间,也可使锌浴的粘度和表面张力降低,因而增加锌浴对钢铁表面的润湿性,减少裸露点出现。锌浴中加入铅还有助于在热浸镀锌层表面形成锌花,但是镀件成品容易出现白斑。


Harvey等的研究认为锌浴中含铅会更有利于沉渣、捞渣。铅在固态锌中呈弥散球状颗粒形式存在,并易在铁锌合金相层的边缘析出。铅对镀层的厚度、质量、延展性以及腐蚀性几乎没有影响。故他们认为由于锌淀中含铅,特意添加铅是没有必要的。但Krepski研究发现,随着锌浴中的铅含量增加直至饱和,锌浴的表面张力会延续下降。锌浴中表面张力过大,会影响镀层表面平滑度,容易在镀件底部出现滴瘤、凸起、毛刺等缺陷;当锌浴中铅含量wpb为0.5%时,锌浴的流动性差。锌浴流动性差会使镀件上的锌液回流不畅而产生流痕。实验证明,锌浴中含饱和铅时可提高锌浴流动性,减少流痕,降低锌耗;可降低操作温度,降低能耗;可提高钢铁在锌浴中的浸润性和提高钢铁制件缝隙间镀上锌的能力,避免出现漏镀。


另一方面,也有的特意往锌浴中加入铅。当铅在液锌中的溶解度超过其他和溶解度时,铅会沉积到锌锅底部,可防止锌锅底部受锌的侵蚀。此外,由于铅的密度比锌渣大,不断产生的锌渣沉积在铅层上面,有助于去处锌渣。锌浴中高的含铅量虽然对合金组织生长影响不大,但由于锌浴流动性好,自由锌层减薄,使合金层更容易出现在镀层表面而产生灰暗镀层。



锑和锡

锌浴中含锑可提高锌浴流动性,以及降低液态锌在钢基体上的表面张力,使镀层更均匀平滑。不过,锑在镀层中的偏析会影响镀层活性,而使镀层放置一定时间后产生局部变黑的缺陷。


当锌浴中同时含铅和锡或同时含锑和锡时,会在镀层表面出现锌花,锌花是锌凝固时生成枝晶而形成的。对于钢铁制件热浸镀锌,锌花的产生不利于镀锌卷板镀层的防腐蚀性能。


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关键词:冷轧卷板,镀锌卷板,酸洗卷

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