科普小知識-熱鍍鋅基本知識
什么是熱鍍鋅 熱鍍鋅又稱為熱浸鍍鋅，他是在高溫下把鋅錠融化，在放入一些輔助材料，然后把金屬結(jié)構(gòu)件浸入鍍鋅槽中，使金屬構(gòu)件上附著一層鋅層。熱鍍鋅的優(yōu)點在于他的防腐能力強(qiáng)，鍍鋅層的附著力和硬度較好。缺點在于價格較高，需要大量的設(shè)備和場地，鋼結(jié)構(gòu)件過大不易放入鍍鋅槽中，鋼結(jié)構(gòu)件過于單薄，熱鍍又容易變形。富鋅涂料一般指的是含有鋅粉的防腐涂料。市場上的富鋅涂料含鋅量一。
熱鍍鋅層形成過程
熱鍍鋅層形成過程是鐵基體與最外面的純鋅層之間形成鐵-鋅合金的過程，工件表面在熱浸鍍時形成鐵-鋅合金層，才使得鐵與純鋅層之間很好結(jié)合，其過程可簡單地敘述為：當(dāng)鐵工件浸入熔融的鋅液時，首先在界面上形成鋅與α鐵(體心)固熔體。這是基體金屬鐵在固體狀態(tài)下溶有鋅原子所形成一種晶體，兩種金屬原子之間是融合，原子之間引力比較小。因此，當(dāng)鋅在固熔體中達(dá)到飽和后，鋅鐵兩種元素原子相互擴(kuò)散，擴(kuò)散到(或叫滲入)鐵基體中的鋅原子在基體晶格中遷移，逐漸與鐵形成合金，而擴(kuò)散到熔融的鋅液中的鐵就與鋅形成金屬間化合物FeZn13，沉入熱鍍鋅鍋底，即為鋅渣。當(dāng)工件從浸鋅液中移出時表面形成純鋅層，為六方晶體。其含鐵量不大于0.003%。
熱鍍鋅層防護(hù)性能
通常電鍍鋅層厚度5～15μm，而熱鍍鋅層一般在65μm以上，甚至高達(dá)100μm。熱鍍鋅覆蓋能力好，鍍層致密，無有機(jī)物夾雜。眾所周知，鋅的抗大氣腐蝕的機(jī)理有機(jī)械保護(hù)及電化學(xué)保護(hù)，在大氣腐蝕條件下鋅層表面有ZnO、Zn(OH)2及堿式碳酸鋅保護(hù)膜，一定程度上減緩鋅的腐蝕，這層保護(hù)膜(也稱白銹)受到破壞又會形成新的膜層。當(dāng)鋅層破壞嚴(yán)重，危及到鐵基體時，鋅對基體產(chǎn)生電化學(xué)保護(hù)，鋅的標(biāo)準(zhǔn)電位-0.76V，鐵的標(biāo)準(zhǔn)電位-0.44V，鋅與鐵形成微電池時鋅作為陽極被溶解，鐵作為陰極受到保護(hù)。顯然熱鍍鋅對基體金屬鐵的抗大氣腐蝕能力優(yōu)于電鍍鋅。
熱鍍鋅過程鋅灰、鋅渣形成控制
鋅灰鋅渣不僅嚴(yán)重影響到浸鋅層質(zhì)量，造成鍍層粗糙，產(chǎn)生鋅瘤。而且使熱鍍鋅成本大大升高。通常每鍍1t工件耗鋅80～120kg，如果鋅灰鋅渣嚴(yán)重，其耗鋅量會高達(dá)140～200kg?？刂其\炭主要是控制好溫度，減少鋅液表面氧化而產(chǎn)生的浮渣。國內(nèi)有些廠家用耐火砂、炭灰等覆蓋。國外采用熱傳導(dǎo)率小、熔點高、比重小、與鋅液不發(fā)生反應(yīng)，既可減少熱量失散又可防止氧化的陶瓷或玻璃球覆蓋，這種球狀物易被工件推開，又對工件無粘附作用。
對于鋅液中鋅渣的形成主要是溶解在鋅液中的鐵含量超過該溫度下的溶解度時所形成的流動性極差的鋅鐵合金，鋅渣中鋅含量可高達(dá)95%，這是熱鍍鋅成本高的關(guān)鍵所在。
從鐵在鋅液中的溶解度曲線可以看出：不同的溫度及不同的保溫時間，其溶鐵量即鐵損量是不一樣的。在500℃附近時，鐵損量隨著加溫及保溫時間急劇增加，幾乎成直線關(guān)系。低于或高于480～510℃范圍，隨時間延長鐵損提高緩慢。因此，人們將480～510℃稱為惡性溶解區(qū)。在此溫度范圍內(nèi)鋅液對工件及鋅鍋浸蝕最為嚴(yán)重，超過560℃鐵損又明顯增加，達(dá)到660℃以上鋅對鐵基體是破壞性浸蝕，鋅渣會急劇增加，施鍍無法進(jìn)行。因此，施鍍目前多在450～480℃及520～560℃兩個區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。
5.2鋅渣量的控制
要減少鋅渣就要減少鋅液中鐵的含量，就是要從減少鐵溶解的諸因素著手：
⑴施鍍及保溫要避開鐵的溶解高峰區(qū)，即不要在480～510℃時進(jìn)行作業(yè)。
⑵鋅鍋材料盡可能選用含碳、含硅量低的鋼板焊接。含碳量高，鋅液對鐵鍋浸蝕會加快，硅含量高也能促使鋅液對鐵的腐蝕。目前多采用08F優(yōu)質(zhì)碳素鋼板。其含碳0.087%(0.05%～0.11%)，含硅≤0.03%，并含有能抑制鐵被浸蝕的元素鎳、鉻等。不可用普通碳素鋼，否則耗鋅量大，鋅鍋壽命短。也有人提出用碳化硅制作熔鋅槽，雖然可解決鐵損量，但造型工藝也是一個難題。
⑶要經(jīng)常撈渣。先將溫度升高至工藝溫度上限以便鋅渣與鋅液分離，然后降至工藝溫度以下，使鋅渣沉于槽底后用勺撈取。落入鋅液中鍍件也要及時打撈。
⑷要防止助鍍劑中鐵隨工件帶入鋅槽，助鍍劑使用一定時間就有紅褐色含鐵的化合物生成，要定期濾去。助鍍劑pH值維護(hù)在5左右為好。
⑸鍍液中鋁少于0.01%會加快沉渣的生成，適量鋁不僅提高鋅液的流動性，增加鍍層亮度，而且有利于減少鋅渣、鋅灰。少量鋁浮在液面對減少氧化有益，過多影響鍍層質(zhì)量，產(chǎn)生缺斑現(xiàn)象。
⑹加熱、升溫要均勻，防止爆燒及局部過熱。
熱鍍鋅鋼管執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
焊接鋼管、熱鍍鋅鋼管，方矩形管國外常用標(biāo)準(zhǔn)。