《镀锌防腐工艺》word版

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1、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

2、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

3、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

4、。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。1.1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；

5、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。1.2工艺流程及镀层特性1.2.1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。1.2.2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，由铁开始其顺序为：a固溶体，a+r的共晶混合物，r相，r+δ1的包晶混合物，δ1相，δ1相+ξ相的包晶混合物，ξ相和η相。在热镀锌生产过程中，实际获得的镀层不一定完全含有上述8种相层。研究结果表明，当镀件在锌液中浸没时间很短时，根本

6、不会形成a固溶体，而a+r共晶、r+δ1包晶和δ1+ξ包晶分别在623℃、672℃和530℃时才能形成。所以，镀锌温度在450～470℃范围时，不会形成上述4种相层，只可能形成r相、δ1相、ξ相及η相等4种相层。当浸锌时间极短，如5s左右时，r相也不会形成，η相几乎由纯锌组成，所以此相又被称为纯锌层。此时，铁锌合金层中就只存在δ1相和ξ相。2电镀锌以电化学方法使金属离子还原为金属的过程称为金属电沉积。如果在电沉积过程中，能在金属和非金属制品表面形成符合要求的平滑致密的金属覆盖层，则称为电镀。2.1锌的电沉积原理锌的电沉积是指在直流电流作用下，电解液中的锌离子还原并沉积在

7、工件表面上形成锌镀层的过程。电镀时，溶液中的锌离子在阴极还原形成镀层，同时，阳极进行氧化反应，金属锌变成锌离子。镀层金属从离子态到结晶态需经过以下几个步骤。(1)离子液相传质锌离子在阴极还原时消耗的是阴极附近的离子，溶液中的锌离子通过电迁移、扩散和对流等形式进行补充，以保持溶液中锌离子的均衡。(2)界面转化在还原前，迁移到电极／溶液界面双电层处的锌离子在还原反应前首先发生均相前置反应，如单位溶液中金属离子水化程度的降低和重排，铬盐溶液中铬离子的配体发生交换或配位数下降。(3)电荷转移这是金属离子得到电子的还原过程，但电荷转移不是一步完成的