镀锌防腐工艺.doc

镀锌防腐工艺作者:陈菡近年来, 随着工业的发展, 环境污染不断加剧, 钢铁材料的腐蚀问题越来越严重, 因而材料的保护逐渐受到重视。据统计, 世界上每年因腐蚀而报废的金属材料量大约为金属年产量的 1/2, 即使腐蚀报废的金属材料可以回收 2/3 ,每年还是有相当于年产量 10 %的金属损失掉。更何况腐蚀损失的价值不能仅仅以所损失的金属的质量来计算, 应包含冶炼金属时所消耗的能源。所以被腐蚀报废的金属材料的制造价值往往比金属本身价值高得多。因此, 为了节约钢铁材料并保证生产的正常运行,解决好钢铁材料的防腐蚀问题,才符合我国可持续发展的战略。目前防治钢铁材料腐蚀的有效方法有两大类: 一是金属的合金化;二是金属镀层防腐法。金属合金化是将钢铁材料制成含有特定金属元素的不锈钢,以达到提高耐腐蚀性的目的。由于这些钢种的生产工艺复杂, 价格昂贵,所以它的普及性受到限制。采用金属锌镀层防腐方法主要有热镀法、电镀法、渗镀法、热喷涂法, 以及近年发展起来的机械镀等。渗镀法生产周期长、表面质量低、容易造成漏镀; 热喷涂法的孔隙率较高并且锌的利用率较低。因而主要以热镀法、电镀法和机械镀法为例简要概述了镀锌防腐工艺的发展现状。热镀法、电镀法和机械镀法所用的阳极材料大部分是锌, 因为锌的标准电极电位较低, 铁基上的镀锌层在一般的腐蚀介质中为阳极镀层, 对基体起到电化学保护作用, 而且锌在腐蚀环境中能在表面形成耐腐蚀性良好的薄膜, 不仅保护了锌层本身, 还保护了钢铁基体, 并且锌镀层无毒、廉价、防护性能优良, 因此镀锌在防腐中占有重要的地位。 1 热浸镀锌热浸镀锌是由古老的热浸镀锡发展而来的一种应用最广泛和最有效的金属防锈方法, 自应用于工业生产以来已有近 170 年的发展历史, 是一种防止钢铁大气腐蚀的有效方法。由于热镀锌产品具有良好的耐蚀能力、美好的外观、有利于后续加工、可降低成本和减少环境污染等优点,因而深受广大用户的欢迎。热浸镀锌是将被镀金属( 基体) 材料经预处理后, 浸入液态金属锌中,从而在金属表面镀覆上一层薄薄的具有防护性的锌镀层,以达到提高材料抗腐蚀能力、改善材料性能的一种工艺方法。此工艺特点是基体金属与镀层金属间形成冶金结合的合金层。被镀金属一般为普碳钢、合金钢和铸铁。此外, 用于热镀的低熔点金属还有铝、铅、锡等有色金属及其合金。 基本机理一般认为, 热浸镀锌镀层是按下列步骤形成的: 首先, 固体铁溶解在熔融锌中; 其次, 铁和锌形成铁一锌化合物; 最后, 在铁一锌合金层表面生成纯锌层。该过程中的物理化学反应可以分为以下几个阶段:①锌原子通过钢铁表面扩散到钢铁材料的亚表面, 形成锌铁固溶体;②以此固溶体为界, 铁原子和锌原子进行反方向的扩散, 锌原子继续向钢铁内表面扩散, 使固溶体层增厚, 同时固溶体中的铁原子溶解于工件表面吸附在熔锌中, 铁和锌生成 Fe-Zn 合金层;③当工件从锌锅中提出时, 锅中的纯锌熔融体粘附在 Fe-Zn 合金层表面, 冷却后形成纯锌结晶层。 工艺流程及镀层特性 工艺流程目前的热镀锌生产工艺流程如下: 预镀件一脱脂一水洗一酸洗一水洗一挤干一涂水溶剂一烘干一镀锌一冷却一矫直一涂油一打包。 镀层特性由 Zn — Fe 状态图可以看出,当镀锌温度在 450 ~ 670 ℃范围内时,所产生的相层,由铁开始其