热镀锌工艺描述(7)

2019-03-22 20:01

金层部分破坏,铁损接近于480℃时抛物线形式。因此,在一般的结构件镀锌过程中,严格控制锌液温度在430~460℃之间,而在标准件镀锌时,一般控制温度在520~530℃之间。 1.2浸锌时间对镀层结构的影响

一定的温度下,随着钢件在锌液中浸镀时间的延长,镀层中间金属相得到快速生长,因而锌层厚度增加。固定温度下,浸镀时间与合金层生长速度之间的关系:ζ相初期生长速度大于δ1相,在大约90min后,δ1相生长速度接近ζ相。这表明Fe通过γ相和δ1相的扩散比通过ζ相扩散快。由于ζ相是脆性的单斜晶结构,ζ相越厚,镀层塑性越差,因此,正常镀锌时,要求在能达到规定厚度及锌层结合强度的条件下,尽量缩短镀锌时间(一般控制浸镀时间6~20S),这样可以减少ζ相厚度,从而改变镀层塑性。 2钢件结构和成分对镀层结构的影响

在实际生产中,由于钢铁结构形状不同,钢件中各种元素含量不同,浸镀后镀层表面质量、厚度、附着力等也会出现不同。 2.1碳对镀层结构的影响

通常情况下,钢件中碳的含量越高,Fe-Zn反应越剧烈,铁损越高,Fe-Zn合金层越厚,镀层性能也越坏。钢铁中碳的存在形式不同,对Fe-Zn反应影响也不同。当钢中的碳以粒状珠光体和层状珠光体存在时铁的溶解速度最快;当碳以索氏体或屈氏体存在时,铁的溶解速度最慢;当钢中的碳以渗碳体存在时,钢件表面张力较大,影响了锌液对钢件的浸润能力,也影响了锌的流动性,容易使表面出现锌瘤。

2.2其他成分对镀层结构的影响

钢铁中除含碳外,一般都含有Mn、S、P、Si、Cu、Ti等元素,它们对钢铁热镀锌有不同影响:

2.2.1锰和硫对镀层结构的影响:钢铁中锰和硫含量极少,因而对镀锌层结构影响很小。

2.2.2磷对镀层结构的影响:钢中如含有杂质磷,能使钢材产生冷脆现象,所以,生产过程中严格控制磷含量在0.05%以下。当钢中磷含量达到0.15%时,镀锌层会产生厚且容易开裂的Fe-Zn合金层,即η相变薄而ζ相和δ1相则生长较快,从而使镀锌层变暗而失去花纹形成斑点。

2.2.3硅对镀层结构的影响:钢中硅对镀层结构影响显著,硅含量越高,镀层中Fe-Zn合金层相增长速度越快,因而,镀层变厚并形成灰色,附着性能变坏。镀层厚度随钢中含硅量增加的关系存在着一种波浪式变化的现象,这种现象又称为圣德林(Sandelin)效应,这种现象一般在浸锌3min后发生,在现代镀锌生产中由于镀锌时间短而不会出现。硅对镀层影响有如下几点:第一、硅的存在使铁在锌中的侵蚀加快,460℃时硅含量为0.2%的钢比碳含量0.2%的钢铁损增大了一倍。含硅钢在锌液中520℃下具有最大的重量损失。第二、硅的存在对镀层厚度有明显的影响,硅含量低的钢镀锌后可以获得致密的Fe-Zn合金层,硅含量达到0.3%时δ1层被破坏,镀层结晶变粗大而自由生长疏松的晶体。第三、含硅量还影响镀层外观,当含硅量为0.06%~0.07%,镀层灰暗斑点最多,原因是δ1相生长速度快,ζ相

晶粒向表面推移。

2.2.4铜和钛对镀层的影响:通常情况下,钢中含铜量很低,对镀层形成没有太大影响。但由于钢铁表面铁-铜延伸率不同,轧制时易形成网状裂纹,镀锌后会出现类似划伤或条状的疤痕缺陷。然而含铜钢热镀锌层的耐大气腐蚀性能好。

钢中的钛大多是为了获得高强度而加入的,它以固溶体的方式存在于α-Fe的晶格中,它以钢在锌中的侵蚀速度影响不大,合金层发展最厚的不是δ1相,而是ζ相。但含钛钢镀锌后表面较好,能有效防止由于钢在酸洗或保护气氛中还原时进入钢中的氢气逸出对纯锌层造成的不良影响。

2.2.5镍和铬对镀层结构的影响:钢中镍的存在,降低了锌液对钢的侵蚀速度。从而使镀锌层减薄。460℃时,当镍含量为5%时,锌液对钢的侵蚀速度降低了30%,说明镍控制了ζ相的增长。

钢中的铬对钢在锌液中的侵蚀速度影响较大,当铬含量为0.6%时,锌液对钢的侵蚀速度增加了一倍,当铬含量为4%~9%时,锌液对钢的侵蚀速度会降低;当铬含量为13%~18%时,使得合金镀层ζ相快速发展,镀层变得疏松而且大量飘移。所以不锈钢不一定比碳钢更耐锌液侵蚀。

2.2.6铝对镀层结构的影响:铝是在钢铁热镀锌中起着重要作用的元素,它对于Fe-Zn反应有着极大的影响,而且由于铝的存在,会使镀锌层生成机理改变。当铝作为钢铁中的成分加入时,它对Fe-Zn反应几乎没有影响;但当作为脱氧剂用来生产镇静钢时,会对镀层产生不

良影响。如在浇注时加0.7%以上的铝,会导致镀层表面缺陷。因为,脱氧时生产的三氧化二铝会在钢中形成很细的偏析,这在热镀锌时容易引起漏镀而产生花斑。 3锌液中不同元素对热镀锌的影响 3.1锌液中铁的影响

铁在锌液中的溶解度随着温度的升高而增加。430℃铁在锌液中的溶解度为0.02%;430℃--440时为0.02—0.03%;450℃--470℃为0.04—0.07%;500℃以上为0.3以上。当高在450℃时,铁在锌液中的溶解度为0.04%,当超过0.04%时,铁将与锌反应生成密度大于锌液的FeZn7而沉入锅底,即为底渣。当锌液中含铝时,锌液中多余的铁将与铝反应生成密度较小的Fe2AI5而飘浮在锌液上面,即为浮渣,根据分子式可知,这两种渣式形成时会消耗大量的锌和铝元素。锌液中铁的存在,使得锌液的黏度和表面张力增加,流动性变差,也恶化了锌液对钢的润湿条件。另外锌液中铁的存在还会提高镀层硬度,阻碍再结晶生成。总之过量的铁是有害的,它使镀层变脆,表面变灰暗,使锌渣生成量增加,也同时增加锌和铝的消耗量。 3.2锌液中铅的影响

锌液中的铅通常是由锌锭的杂质而加入的,在使用铁制锌锅镀锌时,利用铅的密度大于锌液的密度这一特性,为延长锌锅使用寿命,减少锌液对锅底尤其是圆角处的冲刷,在锌锅内铺10~30cm的铅层,其主要作用:一方面铅作为Fe-Zn之间的传热介质,减少了铁与锌的接触面积,另一方面可以使锌渣浮在铅面上而不硬结于锅底造成捞渣

困难。在锌液中铅是以珠状颗粒弥散存在于纯锌层中的,对Fe-Zn反应速度没有影响,但它的存在有以下优点:第一、可以降低锌液的黏度和表面张力,增强锌液对钢铁的浸润能力,减少镀锌时间。第二、铅的存在可以降低锌液的溶点,延长锌液的凝固时间,促进锌花的生长,得到较大锌花。缺点是:第一、铅的存在可以使镀层变暗,当铅在锌液中含量超过1%时,会引起镀层晶间腐蚀,降低耐腐蚀性能;第二、铅的蒸发也将污染环境,危害操作人员健康。一般控制锌液中铅的含量不于1%。 3.3锌液中锌的影响

锌液中加入金属锌主要优点是:在保证镀层不产生晶间腐蚀情况下,代替铅使镀层生成大的锌花,缺点是:第一、它的存在会使纯锌层变脆,使铁在锌液中的溶解度增加,合金层变厚,铁损增加;第二、还会使镀层变暗。锌液中一般控制锌的含量为:0.01%~0.02%。 3.4锌液中锡的影响

锌液中加入锡的主要优点是:可以使表面光亮,镀层得到较大的锌花。缺点是:当锌液中锡含量大于0.002%时,会使锌液黏度增加,镀层厚度增加,耐腐蚀性能降低;当锡含量达到0.3%时,锡会聚集在新的晶粒表面形成Zn-Sn共析,增加镀层腐蚀速度并在腐蚀后表面出现坑点。

3.5锌液中镉的影响

锌液中加入镉主要优点是:可以粗化锌结晶,使镀层表面出现较大的锌花。缺点是:镉是作为锌锭中的杂质带入锌液的,其含量约为:


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