热浸镀PPT

失效。
热浸镀锌工艺
d.锌浴中铝的添加方式
在锌浴中直接采用铝锭添加的方式是不可取的， 因为铝锭的表面氧化膜使铝很难溶解在锌浴中， 一旦溶解，又已使锌浴局部铝含量过高，这样既 容易形成浮渣又可能造成局部助镀剂失效而出现 漏镀。故锌浴中铝的添加宜采用Zn-Al中间合金 的添加方式，这种中间合金中ωAl一般为4%～ 10%。添加时，宜采用“勤加少加”的原则。为 了快速确定锌浴中铝含量的情况，可取少量氯化 铵晶粒撒在轻微氧化的液面上，当ωAl低于 0.007%时，氧化膜被溶解，晶粒自由移动；而 当铝含量较高时，晶粒便停在表面上不动，而且
热浸镀锌工艺
• 热浸镀锌用锌的质量和检验
1.热浸镀锌用锌的质量要求
• 迄今为止，已得到工业应用的锌锭生产方法主要 有湿法炼锌、竖罐炼锌、横罐炼锌、密封鼓风炼 锌法。
• 通常企业采用Zn99.995和Zn99.99两种牌号的锌 锭（0#和1#锌锭）。
热浸镀锌工艺
2.锌锭的检验
• 表面不允许有熔洞、缩孔、夹层、浮渣及外来夹 杂物，但允许有自然氧化膜。
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热浸镀锌技术基础
• 热浸镀工艺方法
1.前处理
金属表面的油污、铁锈等清理干净， 对镀件表面进行活化，以获得利于浸镀的 活性表面。
2.热浸镀
3.后处理
平整矫直、钝化处理、烘干等
热浸镀锌技术基础
• 热浸镀按前处理不同分为：
1.溶剂法
预镀件 脱脂 水洗 酸洗 水 洗 溶剂处理(湿法、干法) 热浸镀 后处理 成品
热浸镀锌工艺
d.锌浴中镍的加入方式
1.“勤加少加”新配锌液中不能一次加足中 间合金，要分10～20次，分批加入，逐步 提高镍含量，最终达到含镍0.05%～ 0.065%，不要超过，也不得低于0.04%. 2.补加锌时，可按计算值一次加入。此时锌 液温度应保持在460～470°C范围为宜。 3.补加中间合金宜在生产间歇阶段进行，以 保证中间合金有充分的时间溶解。
热浸镀锌工艺
• 扒锌灰
1. 在镀件从锌浴中取出之前，锌浴表面的锌灰必须
去除，才能获得光滑表面的镀件。
2. 扒锌灰时注意不要过于用力，使锌浴面产生较大 的搅动，容易使锌锅内壁形成的铁锌合金保护层 脱落，加速锌锅腐蚀。
热浸镀锌工艺
• 制件的取出
1. 对形状复杂的制件，可增大引出角度，以利于锌 液回流。制件全部离开锌液时，应将最底部的余 锌刮除干净，并进行适当的敲击振动。 2. 对于含硅量较低的非活性钢，在不影响生产效率 的前提下，提升速度可以低一些，这样可以将制 件表面的锌液充分回流，所获得制件更平滑光亮， 厚度更薄。 3. 对含硅量较高的活性钢，需较快的提升速度，但 不能太快，镀件表面的锌液来不及充分回流而凝 结在镀件上，形成毛刺、锌瘤，影响表面质量并 使锌耗增高。
热浸镀锌工艺
• 步骤
1. 脱脂 2. 除旧漆 3. 酸洗与清洗 4. 喷砂（丸）处理 5. 溶剂助镀 6. 烘干
热浸镀锌工艺
• 热浸镀锌
• 如果制件已经很好地进行了镀前处理，那 么钢铁制件表面获得良好的镀层就取决于 锌的质量、锌浴成分、锌浴温度、浸锌时 间、镀件浸入锌锅和从锌锅中提升的速度 等条件。 • 锌浴温度增高、浸锌时间延长及提升速度 增大，将使镀层厚度增大。
3.热浸镀锌
耐蚀性好、阴极保护作用
4.热浸镀铝
抗高温氧化性、耐蚀性更高、热反射性，但工艺与设备难度 高于热浸镀锌
热浸镀锌技术
• 热浸镀锌技术基础
• 热浸镀锌工艺 • 热浸镀锌层质量要求与控制 • 热浸镀锌设备 • 热浸镀锌的环保措施及环境评价 • 热浸镀锌新技术及发展趋势 • 热浸镀锌钢铁结构件的设计
热浸镀锌工艺
• 锌浴温度
1. 常规热浸镀锌（440～465°C） 实践表明，在工艺条件允许的前提下，一般保 持在440°C~465°C。此范围内提高温度可增加 锌液流动性。缩短镀锌时间，可提高生产效率。 1. 低温热浸镀锌（435～445°C） a.低温镀锌可以克服含硅镇静钢的“灰色镀层”的 形成，镀锌的最低温度应以制件取出时，锌液能 顺利从制件上流淌下来为准。 b.可以抑制铁锌合金的形成，并减少锌灰或锌渣量。
热浸镀锌工艺
b.对锌渣和锌灰的影响
锌浴中ωAl为0.005%～0.02%时，通常不会形成 密度低而浮于表面及锌浴中的富Al浮渣。同时， 锌灰会减少，这是由于在锌浴中含有铝而在表面 形成一层Al2O3保护层，阻止了锌被氧化形成锌 灰。
热浸镀锌工艺
c.对助镀剂的影响
锌浴中ωAl为0.06%时，会引起常规热浸镀锌助镀 剂失效而使镀件出现漏镀。常规热浸镀锌助镀剂 通常采用氯化锌铵，由于Al会与氯化锌铵中的 NH4Cl发生反应生成AlCl3，而使助镀作用减弱或
热浸镀锌工艺
2.镍的添加 a.对镀层组织的影响
在锌浴中加入ωNi为0.04%～0.12%的镍时，能 起到减缓或消除ωsi镇静钢的圣德林效应，减少了 色差和灰色镀层的形成，并改善了锌液的流动性。 随着加入镍量的提高其作用则越明显。但对高硅 钢（ωsi>0.25%），锌浴中镍的加入对减薄镀层 的效果不大。
• 影响腐蚀过程的环境因素
1.材料周围的介质 气体、液体、固体 2.环境的物理因素 温度、湿度、流速、浓度、应力
钢铁材料的腐蚀与防护
• 控制腐蚀的基本手段
1.提高材料的自身抗蚀性 2.改善环境
添加缓蚀剂
3.从电化学角度进行防护
阴极保护、阳极保护
4.采用表面工程技术
表面覆盖层
5.改进设计
钢铁材料的腐蚀与防护
2.保护气体还原法（氢还原法）
a.森吉米尔法（Sendzimir法） b.改良的Sendzimir法 c.美联钢法
热浸镀锌技术基础
常用的热浸镀镀层
1.热浸镀锡
耐蚀性、焊接性良好，但锡层厚、消耗大
2.热浸镀铅
铅的化学稳定性好、耐蚀性好、熔点低，但熔融状态的Pb不 能浸润钢材表面，需加一定量的Sn或Sb
热浸镀锌工艺
5.高温热浸镀锌（530～560°C）
a.为了提高镀层的黏附性，应在锌锅底部加铅层。 b.高温镀锌对铁的腐蚀加快，不能使用铁制锌锅，需采 用耐火材料制作的锌锅，并需改变加热方式。高温镀 锌通常只应用于小制件的镀锌生产中。
热浸镀锌工艺
• 制件的浸入
1. 检查浸镀制件（脱脂酸洗是否彻底、是否有水迹、 预留工艺孔是否达到要求） 2. 制件的装夹（浮力最小、有利于锌液流出、吊挂 部位有利于减少热应力变形、防止“脱钩”） 3. 制件浸入锌浴的速度应稍快 4. 制件浸入前，应先将锌液面的浮渣和锌灰打净。 5. 制件浸没后应反复提动制件，但不要触及锅底底 部渣层，以促进助镀剂与锌液充分接触，使反应 物尽快浮出。（100mm以下）
热浸镀锌技术基础
• 热浸镀（Hot Dip）简称热镀，是将工件浸 入熔融的低熔点金属液中作短时间停留， 在工件表面发生一系列物理化学反应，取 出冷却后，熔融金属在零件表面形成金属 镀层的表面处理技术。 • 热浸镀时，被镀的基体材料与熔融金属的 接触面上发生界面反应，是一个冶金过程， 按相应的相图形成有不同相构成的合金层。 所以，热浸镀层是由合金层和浸镀金属构 成的复合镀层。
热浸镀锌工艺
3.铋的添加
a.锌液中加入0.06%～0.1%的铋，可降低其表面张 力，提高锌液的浸润性和流动性，减少锌瘤产生。 b.将铋和铅同时加入时，上述作用更加明显，当锌 液中的铋消耗后可从铅中析出，是锌液中的铋得 到补充。 c.镀层表面的“锌花”随铋含量增加而增多增大。 d.铝含量为0.025%～0.05%、铋含量0.01%可获得 良好的光泽的镀层，同时可减少锌灰和锌渣。但 若使用不当，镀件在存放过程中，外观质量会明 显降低。
热浸镀锌工艺
b.对镀层性能的影响
在锌浴中加入Ni可提高镀层中ζ相层的硬度。 硬度提高使镀层耐磨性提高。
具有良好的粘附性能。
镍锌合金镀层的耐蚀性与镀锌层基本相当。
热浸镀锌工艺
c.对锌渣及锌灰的影响
锌浴中加Ni会使锌渣增加。由于制件及 锌锅上的铁不断溶入锌中，使锌浴中铁含 量增加，在450°C时铁在锌浴中的溶解度 为0.03%,当铁含量超过该值时,便会生成 FeZn13金属间化合物沉入锅底形成锌渣。 当锌浴中加入ωNi为0.06%～0.1%后，铁的 溶解度下降，这就意味着加镍促使一部分 铁形成锌渣。 锌浴中加Ni后会使锌灰的生成量减少。
热浸镀锌工艺
• 浸镀时间
1. 浸镀温度越高，制件达到锌液的温度越快，助镀 剂和锌液反应能较快完成，浸镀时间可缩短。 2. 制件有效厚度越大热透时间增长，则需要较长的 浸镀时间。 3. 投入的制件吨位较大，就需要延长浸镀时间。 4. 形状简单，浸镀时间就短；形状复杂，浸镀时间 就应适当延长。 5. 尽量减少制件之间浸镀时间上的差异。
腐蚀过程的本质是氧化过程
钢铁材料的腐蚀与防护
• 金属腐蚀的类型
1.物理腐蚀
当介质是液态金属时，由于液态金属对金属材 料的单纯物理溶解反应而引起金属材料的破坏。
2.化学腐蚀
金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引 起的破坏。
3.电化学腐蚀
金属表面与电解质发生电化学反应而引起的破坏。
钢铁材料的腐蚀与防护
热浸镀锌工艺
• 钢铁表面粗糙度形成原因 1.人为因素 • 钢材原始表面：热轧钢材表面较为粗糙。 • 机械加工表面。 • 热加工表面：普通铸件表面粗糙，铸件经喷砂 （丸）清理。 • 酸洗过度：造成钢基体的腐蚀麻坑。 • 由于加工、贮存过程中容易生成或附着异物，如 氧化皮、油污、加工碎屑及尘土等。 2.自然因素 • 存储在大气环境中会发生不同程度的锈蚀。
全统计，已达RMB2000亿以上。腐蚀对现代化工业
造成严重破坏，甚至危及人民的生命和财产安全，
因此必须采取有效的防护措施。
钢铁材料的腐蚀与防护
• 金属材料的腐蚀过程
金属材料由于受到介质的作用而发生状 态的变化，转化成新相，从而遭受破坏的过 程称为金属腐蚀。 腐蚀过程反应式表示为： 金属材料+D 腐蚀产物
• 化学成分
锌锭的某种元素含量可能会对热浸镀锌产生危 害。如铁含量太高会产生锌渣过多，铝含量太高 可能引起漏镀等。 原标准 GB/T 470-1997《锌锭》 新标准 GB/T 470-2008《锌锭》
热浸镀锌工艺
• 合金元素的添加
1. 铝的添加 a.对镀层光亮的影响 实验表明，ωAl≥0.001%，光亮性显著提高。 ωAl在0.001%～0.005%，镀层光亮性的作用随温 度、制件提升速度等因素影响而变得不稳定。 ωAl≥0.005%后，镀层光亮性随铝的增加稳步增 加，当达到0.02%左右为最高值。ωAl≥0.02%后， 镀层光亮性不再提高甚至会下降。因此，在热浸 镀锌生产中，为提高镀层光亮性，可在锌浴中 ωAl为0.005%～0.02%。
热浸镀技术
机械制造及其自动化 荆攀 2011.5
热浸镀技术
1.钢铁材料的腐蚀与防护 2.热浸镀锌技术
3.热浸镀铝、锡及铅
钢铁材料的腐蚀与防护
• 钢铁材料保护的重要性
工业上应用最广泛的钢铁材料，在大气、海水、 土壤或其它特殊介质中使用，都会发生不同程度的 腐蚀。据统计，世界上每年因腐蚀而损失的刚铁材 料占总产量的1/5。1999～2001年发布的中国腐蚀 报告指出，我国每年为腐蚀支付的直接费用据不完
热浸镀锌工艺
3.超低温热浸镀锌（425～435°C） a.锌液流动性变差，镀层厚度明显增加。 b.当制件一次进入量较大时，锌液温度会有所降低，须 适当延长浸镀时间，这样必然降低生产效率。 为了改善锌液在低温状态下的流动性，加入少量的多元 镍锌合金可取的较为满意的效果。 4.480～520°C温度范围内的热浸镀锌 对锌锅的侵蚀加快，减少锌锅寿命，同时也会产生更多 的锌渣。
热浸镀锌工艺
• 粗糙度对镀锌层的不利影响 1.粗糙表面锌层厚度明显增大，这是由于铁锌合金反应过程加剧而造成。 2.粗糙表面工件表面积增加，显著增加锌耗。 3.粗糙表面，浸镀后，会在工件表面产生稠 密的凹坑和凸起点，造成麻点及锌瘤等缺 陷。
热浸镀锌工艺
• 热浸镀锌前处理 目的：将钢铁表面存在的污物彻底清除干净， 同时使制件表面活化，以便制件在锌浴中 可以与锌发生反应，从而获得满意的热浸 镀锌层。 工艺步骤：脱脂（除旧漆） 水洗 酸 洗除锈 水洗 溶剂助镀 烘干
• 表面覆盖层按工艺方法的分类
1.金属表面转化膜 2.电镀 3.热浸镀镀层 4.渗镀 5.热喷镀 6.涂装 7.包覆金属 8.搪瓷和非金属衬里 9.防锈油漆及气相缓蚀包装 10.机械镀与烧结镀层
热浸镀锌技术
• 热浸镀锌技术基础
• 热浸镀锌工艺 • 热浸镀锌层质量要求与控制 • 热浸镀锌设备 • 热浸镀锌的环保措施及环境评价 • 热浸镀锌新技术及发展趋势 • 热浸镀锌钢铁结构件的设计