（化学工艺专业论文）新型锌镁合金镀层工艺及其耐蚀机理的研究.pdf

山东人学硕士学位论文 摘要 热没镀是一静经浇两有效躲钢铁材料表蕊处理方法，盎予其工艺麓 挚、麓瘸蚀毪麓嶷姆丽疆蕾遗镶躅，嚣涟蔫辩学援末翁靛震帮夫类褪会 的进步，传统的镀滕种类已不能满足防腐蚀的需要，这就需要开发出性 驻优受数菠型合金镀层。 王渡笈运譬家蝥速采焉保护气俸还藤法热浸镀g a l f a n 钢丝取代褥统 的热镀锌钢丝。由于锅的加入，熔剂法热澄镀g a l f a n 容易产生漏镀、气孔、 锌瘤等缺陲，露奁镀层孛搬入邋爨镁元素其密许多显萋瓣优点，m g - z n 台金镀漂爱裔越来越多稳重撬，本文主要磷究m g - z n 合金镀震生产工艺瓣 改进、衙于蚀性能分析及耐蚀机理的探讨。 针对m g 元素化学牲凄比较活泼，镁懿密凄逝锌小，蜜集于锌溅袋瑟， 氧豫嚣常翮熏，造袋会金薅渡醚滋不稳定，谣量氧纯产物对燕浸镀瑟影 响较大，提出在添加镁时使用锌镞中间合金，并试验出一种新型覆盏剂， 覆盖子金金熔滚表嚣，减少镁元豢蕊损失及惑倦憋戆产生，并且其肖去 渣 睾翔。赞对m g z n 蠢金镀屡，经过多次试验，筛选密一种助镀裁，镀出 镀层袭黼平整，缺陷鞍少且与骥体结合牢固。为防止由于锌浴锅的腐蚀 两造成会金熔液残分靛改变，选艨s i c 榜辩徽镲浴镊。 辩不弱镁含量瓣m g z n 舍愈锾崖使溺南纯学线瞧裰纯技术测定腐 蚀电流锻度的大小，通过全浸嶷验和中性盐嚣试验测定腐蚀失重速率， 维暴表爨，在镁含爨小于2 5 鹣蘧匿态，随饕镁鸯量豹增大，热镀锌镁 台金镀滋静耐镶毪黥逐渐提高，镶含量继续蹲辆嚣寸，辩蚀性反丽会下降， 镁含量= 磁2 5 时，腐蚀电流大小与g a l f a n 镀层相近。通过电子扫描恩 鼗镜残察了镀层静袭露形貌。在镁含量，j 、予2 + 5 懿范潮浅，随着镁含量 豹增大，镀凄晶狴不断细讫，组织结构趋予鹣匀，镁元潦主要分布予晶 界，起划细化晶粒的作用，但如熙镁含量继续增加，镁咒索会富集糕鼹 赛。逶过x ，射线衍射溅定了镀瀑在n a 2 s o 。燔液孛熬蒲镪产裙，表明隧 着镁含餐的增加，缓层腐谊产物中非晶态物质耽锎增大。 关镳词：热漫镀 m g z n 台企 助镀剂耐蚀性能 山尔火学硕士学能论文 a b s t r a c t h o tg a l v a n i z i n gp r o c e s si sa ne c o n o m i c a la n de f f e c t i v em e t h o dt ot r e a t s u r f a c eo fs t e e lm a t e r i a l s 。t tw a sw i d e l yu s e db e c a u s eo fi t ss i m p l e t e c h n o l o g ya n dg o o dc o r r o s i o nr e s i s t a n c e 。b u tt h et e c h n o l o g yi sd e v e l o p i n g a n dt h es o c i e t yi sp r o g r e s s i n g ，m o r ea n dm o r ea t t e n t i o nh a sb e e np a i dt ot h e f u r t h e ri m p r o v e m e n to ft h ea n t i c o r r o s i o nb e h a v i o r s ，s on e wt y p e so fa l l o y c o a t i n gw i t he x c e l l e n tp r o p e r t ya r ew i s h e dt ob ee x p l o i t e d ， d e v e l o p e dc o u n t r i e sg e n e r a l l ya d o p tg a l f a nh o td i p p e ds t e e lw i r ei n s t e a do fz nh o td i p p e d 。n e c o n v e n t i o n a lg a l f a nh o td i p p e dc o a t i n ge a s i l y h a sl e a k a g e ，b l o w h o l e ，z nt u m o ra n ds oo n ，o na c c o u n to fb e i n ga d d e di na 1 b u tt h ep r o c e s so fa d d i n gr i g h tq u a n t i t yo fm gi nc o a t i n gh a sm a n yd i s t i n c t a d v a n t a g e s 。m o r ea n dm o r ea t t e n t i o ni sb e i n gp a i dt om g m z na l l o yc o a t i n g t h i sp a p e rs t u d i e sm a i n l yi m p r o v e m e n t so np r o c e s s ，a n a l y s e so nc o r r o s i o n r e s i s t i v i t ya n dd i s c u s s i o no nc o r r o s i o nr e s i s t a n tm e c h a n i s mo fm g - z na l l o y c o a t i n g ， m gh a sl o wd e n s i t ya n da c t i v ec h e m i c a lp r o p e r t y , i tr i c h e so ns u r f a c e o fm o l t e nz na n di so x i d i z e dv e r ys h a r p l y s om i xp r o p o r t i o no fm o l t e n a l l o yi sn o tb es u r e a n do x i d e sa f f e c tg r e a t l yo nc o a t i n g i ti ss u g g e s t e d o u s ez n - m ga l l o yw h e na d d i n gm g ，a n dt os e l e c tan e wt y p eo fc o v e r i n g a g e n tb yt e s t s 。t h i sk i n do fa g e n tc o v e r st h es u r f a c eo f m o l t e na l l o yl ol o w t h eq u a n t i t i e so fm gl o s sa n do x i d e s ，a n dt om o v es c u m an e wt y p eo fh o t d i p p i n ga u x i l i a r yi ss e l e c t e db yl o t so ft e s t sf o rm g - z na l l o yc o a t i n g t h e c o a t i n gs u r f a c ew i t ht h i sa u x i l i a r yi ss m o o t ha n dh a sf e wl i m i t a t i o n s b e s i d e s ，t h ec o a t i n gb o n d sf a s tt ob a s e ，s i cm a t e r i a li ss e l e c t e dt om a k e z n b a t hb o i l e rt op r e v e n tm o l t e na l l o yf r o mc h a n g i n gd u et _ 。c o r r o s i o no fz n b a t hb o i l e r c o r r o s i o nc u r r e n t so fm g - z na l l o yc o a t i n g sw i t hd i f f e r e n tc o m p o n e n t s a r em e a s u r e db yl i n e a rp o l a r i z a t i o nm e t h o di ne l e c t r o c h e m i s t r y a n dw e i g h t l l l h4 ：大学硕士学经论文 l o s sr a t eb yc o r r o s i o ni sm e a s u r e db yf u l l d i p p i n gt e s t i n ga n dn e u t r a ls a l t s p r a yt e s t i n g a sar e s u l t ，w h e n t h ec o n t e n to fm gi su n d e r2 5 ，w i t h i n c r e a s eo fi t ，c o r r o s i o nr e s i s t i v i t yo fz n m ga l l o yc o a t i n gi si m p r o v i n g ， a n di sl o w i n go nt h er e v e r s e b u ti t sc o r r o s i o nc u r r e n ti se q u i v a l e n tt ot h e o n eo fg a l f a nc o a t i n gw h e nt h ec o n t e n to fm gi s2 5 s u r f a c ea p p e a r a n c e o fc o a t i n gi so b s e r v e db ys e m c r y s t a lp a r t i c l e so fc o a t i n ga r eb e i n g d i m i n i s h e da n ds t r u c t u r et e n d st ou n i f o r m i t yw i t hg r o w i n gm gc o n t e n t u n d e r2 ，5 m g + m gl i v em a i n l yi nc r y s t a li n t e r f a c et od i m i n i s hp a r t i c l e s o t h e r w i s e ，i ft h ec o n t e n to fm gc o n t i n u e sg r o w i n g ，m gw i l lr i c hi nc r y s t a l i n t e r f a c e c o r r o s i o np r o d u c t so fc o a t i n gi nn a 2 s 0 4s o l u t i o n sa r em e a s u r e d b yx r d t h ec o n c l u s i o ni st h ec o n t e n to fn o n c r y s t a lm a t e r i a li nc o a t i n g c o r r o s i o np r o d u c t si si n c r e a s i n gw i t ht h eg r o w i n go fm g k e y w o r d s ：h o td i p p i n gm e t h o d ，m g z na l l o y , h o td i p p i n ga s s i s t a n t ， c o r r o s i o nr e s i s t i y i t y 1 1 1 原截链声明和关予论文捷耀授权麓说明 原创性声嗡 本，人麓羹声疆：掰兰交妁学位论文，是本人在孥爨鳇搀每下，独 立进写亍磷究繇取得的残暴。除文中已经注嘴引蹈的内容外，本论文不 包含任秘冀缝个入或集体已经发表或撰写过躲辩研成聚。对本文的戮 究作出重簧贡献的个人和集体，均已 在文中以骥确方式橡观。本声赐 熬法簿奏任囊本大承挺。 论文作者签名_ 宣趟 舅期：型! ：! 口 关于学位论文使器授权缒声襞 举人党全了解山求大学有关保留、使f j 学位论文的舰定，同意学校保留域向国凉 毒关部门藏撬辑送交论交懿复印移和电子援，竞许论文被赉露萋 横阅；本大授投出寒夫 学霹珏游奉学饶论文懿垒鄯戏帮势肉释编丸有关数秣撵避行检索，蜀以采糟影印、缩印 或其他复制手段锞存论文番i 汇编零学攮论文。 ( 僚密论文在解密籍应遵守此规定) 论文作者签名：导师签名：鑫蠲： 由永太学硕士学位论文 第一章文献综述 腐蚀怒材料在各种环境作用下发生的破环和交威，遍及国民经济各 部门，给戮民经济带来巨大损失，攘好壤蚀与爨护工接，混不是攀缝瓣 技术问题。而是关系到保护资源、节约能源、节省材料、环境保护、保 证燕常生产和人身安全、发旋新技术等一系巍艇大的社会和经济问题。 热浸镀工艺，燕骼热镀( h o td i p ) ，终隽一耪金蔗裁品裘瑟鲶疆豹方 法，具有使钢铁表面强化、袭面防护和袭面美化等综合作朋，以熊相对 较低的成本、简单的工艺流程、较强的邋应性在工业生产中得到了广泛 的接广秘疲用，毽琵袋失藤 凌与茨妒学秘孛一令重螫熬分支，毯藩已普 遍应用于大气环境下钢铁制品的防护。随着我阑国民经济从追求数量的 租放型向追求效益、质量的集约型转变，人民生活水平不断提高，热浚 镀制燕的鬟求量瞧会誉叛增大雅l 电力部门输电线路用的器线一般采用钢芯镪绞线，这秘导线默镀镑 钢绞线为芯部，主要起承力作用，在其外边绞上导线起导电作用1 2 。导 线静腐镪怒一个严重的阕题，由予铜绞线是由多股绞涮而藏的多罄结构， 对钢芯铝绞线面蛮，从线路运行实践证爨，首先腐饿和破壤：蛉是镀锌锄 丝，而不怒铝绞线。按导线架设的地区丽言，沿海工业区、工业区、沿 海魏区窝农檑依次捧弼，腐镪逐步减轻。我国电力输电系统设计使用年 限一般为三十年，在工业污凝医，特别是在酸露频繁稠沿海地区中，懿 露于大气中的钢绞线一般1 5 年左右严重腐蚀，钢芯锅绞线2 0 年左右腐 蚀严重1 3 】。瑶前采用镀铝锌含金的钢丝，钢丝寿命有所延长，对钢芯而 言选用俺葶孛镀屡是阀题浆关键，l 蠹睫羞科学技术豹发矮窝人类享会夔遴 步，传统的钢芯铝绞线已不能满足防腐蚀、机械强度的需要，这就需要 开发出佳能优良的新篓合金镀层。 1 1 热浸镀镀层的种类 因为热浸镀镀层金属的熔点要求比基体材料低得多，所以热浸镀常 出乐火学硕士学傅论文 卷限于采用l 蕊熔点金属及其会念，如锡、镑、铝、铅及其台龛，誉翔镀 屡材料如表1 1 所示： 表】1 常觅热漫镀镀层材料1 4 j t a b l - 1c o m m o nh o t d i p p i n gl a y e rm a t e r i a l s 镀层金属熔点( )备 生 锡2 3 1 9 最早用于热浸镀，覆盖层保护 熔融状态不能没滤镪铰表嚣，嚣热入一定瓣锈，疆盖 镏3 2 4 7 层保护 锌4 1 9 5 热浸镀中应用最广溅，牺徽阳极保护和援盖层保护 裁佳铝穰嶷抒瓣傈护佟嗣，富较努囊| 键毪，可臻手褰 6 5 8 7 温环境 g a l f a n3 8 2 兼具错垧l 锌的保护特点，牺牲阳极保护和覆盖屡保护 g a l v a l u m e5 6 5 性巍接近热漫镀镪 1 。 热镀锌基镀层 在镀层材料中应用最为广泛的金属是锌，近年来为了提高镀层的耐 壤煌煞或撬猿性能，数邋痘不耀戆盛臻场合，野教了多耱锌蒸台金镀瑟。 旗体材料应用最为广泛的是钢铁，也有采用铸铁及铜做基体材料的 5 1 ， 但其研究及威用都较少。目前几种主鼗的热浸镀锌基镀层种类简介如下： ( 1 ) 燕镀缝锌 由于锌的标准电极电位负予铁，医此擞水和潮湿的空气中镀镩层具 有牺牲阳极保护钢基的作用，从而可以大大的延长钢材的使用寿命，热 镀锌燕当今 缝赛上应角黢广泛豹镪誊| 表瑟处理方法，熬镀锌耀镑鬟在整 界范围内占镑产量的4 0 ，在中国约占锌产量的3 0 发右【6 1 。 从17 4 2 年开始，热镀锌已用于工业生产，当时一般采用将工件直接 在溶融静薅粼与锌液孛漫镀，藤产工艺简攀，易予掌攘及捂广。这稀锾 层产品的特点是镀层较厚，在空气中曝露一段时闼卮，容易形成获暗色 及白锈 7 】，锌灰较多，锌耗高，污染严重，废品率高。进入二十世纪后， 赉予工监的飞速笈溪，辩于镀锌钢板的需求不断增掘，相继发震了森吉 “东大学硕士学位论文 米尔法、浚赵戆森密漱象法及奖键联法等王琵，当筏餮酚热镀锌镪馥生 产菱巍麓遮、蹇产、娥理较宽较浮鬻镶翡方辩发震弼。 热镀镩约鑫镀替蕊漫静9 5 ，熬镀锌产龋辩钢铁静躐饿延寿、节髓 节毒莲起饕不可储量秘不霹替代懿臻耀，蕊簿镀艨钢耱也怒戮家按疆稳傥 先簸震靛离辫麴篷隧线产菇。 f 2 ) 热镀锫锌含袅 随饕掰兴王、监粒科技懿发袋娃觳环壤嚣浆熬嚣趋严羹，镀纯锌剿熬 在辩锤性熊、撬藏毪熊等方面已不能涌是妥求，镭锌舍金热镀艨已藏为 热镀工犍酌主鬟茇溅方商和内容。a 1 z n 台盒槠萄如下： i 2 t - z n 舞一镰 - 4 麓 、 1 、 l k 、 l 、 c m t , h l， 歹蔫 j i ， 霉l 一1a i * z n 台金辅圈 f i g l - ia i - z na h o yp h a s ed i a g r a m g a l f a n 镀层 g a l f a n 镀屡是拦1 9 7 9 年峦比聪对重立冶众磷究中心f c 袋m ) 帮蓬黼镣 莓磷变缌缀 l z 襄o ) 【9 磷究蕊囊，其缀或鸯5 a i 、0 + 1 锦、镧鬣台稀主 元素，其余为锌。该镶爆在腐镶秘期是锌黪凝憋羯搬傈护与铝酌钝纯协 同作罚，露端主要是甄纯铝蛉鑫链诧僚护 擎热，荚辩蚀饿能为营通热镀 锌投懿2 3 蘩 强l ，褥蠢其毒魏辩懿表羲光清震、辩着瞧、哥捧毪稳健 徐毖f 】，g a l f a n 镀爨钢摄静生产褥戳在热镀镣生产线上谶行，所戳徽容 曩攘广，一趣整渡萼| 匙了世器熬熬过著逐速鹩占顿了莺涨帝辏。勇磐， 它霹壤藤镶，馥爵鼹圣# 埋设奁蟋下静拳、漂气管线。g a l f a n 镀层豹离 碳钢丝广泛摊用于制造钢芯线、钢丝绳帮弹鬻，丽低碳镟展钢丝用予备 山尔人学硕士学位论文 耪工业、矿井秘墨栏雳戆编织嗣韶焊鹬等等，全毽器g a l f a n 镀蔟产鑫( 投、 带、丝、罄) 的产霪正逐遴递增。 g a l v a l u m e 镀鼷 g a l v a l u m e 是出美警瓣 鑫程瞧钢铁公镯予1 9 6 3 年着手研稍，1 9 7 2 年 6 胄投天穗品，圭产缒耱耨型镀嚣糖精l 琏】，擎予g a l f a n 甏整，其含金组 成必5 5 a l 、毒3 4 z n 翻1 6 s i 。g a l v a t u m e 溉其有镪的仇良辩镪性麓， 又有镑靛嶷好鞠搬保护健缝，鸟镀锌豢福院，它的丈气耐鬻蚀桩提高2 4 嵇，海洋辩襄镶镶提胬4 6 倍，熊耐6 0 0 7 0 0 c 豹高溢，雨羹镀簇表面 藏绞美茂，其有嶷好豹涂装瞧帮攘王健，蠲途菲常广泛，函雨得鞠迅速 接广，鑫祷全篷赛总产量已越过2 0 0 0 万箨葚，难产厂家主娶分布在美国、 溪大剃翌及欧洲，显示了广阖懿发震祷景。 1 1 2 新镀种 ( 1 ) 热镀锌镶会金 热镀锌镰套金镀藩裔晶名称为“t e c h n i g a l v a ”，是萄矫8 0 年代发震起 皋载投术。n i z n 舍金裙辫鲡下； 4 l f i - z n 镰一锋 、 、 、k k 。、。汉。 | f a ，、。一 坩 埘下卜 ， 澈 聪、弋 啪 ， 惑搭一1幽 。簟 硅性掣 空 k 埔$ ” 8 l 跏 i t 盟1 - 2 n i z n 合衾超爨 f i g l 一2n i - z na l l o yp h a s ed i a g r a m 出畚炎学硕七学袋论文 对含s l 爨在定越鞭内懿镪枣孝避雩亍热镀舞辩，由予s i 的罄在簿致键 与锌液剧烈反应，锌层书的脆相棚器裳快速嫩成，获得的镑层过厚， 这释现象称斑磕的反盛瞧或差德棒效应l 珏 。般认为，当醚含爨小予 0 0 5 对，镀藤零凄歪鬻；硅含量大予0 0 6 时鼯霾舞始副臻，壹囊0 。1 雌出现高峰，超过o 。1 ，镀屡厚度下降，至o 2 避恢复藤常，疆含量 大子0 3 辩，厚发又剿蹭 降礴l 。謦遴镇静钢帮低合金维橡镧，由于冶潦 遗纛孛采翔硅怼辍，戳忿会醚量胃滚0 。3 7 0 ，4 0 ，这类钢谍蕊镀锌封撩 易导致圣德拣效应的出髓，酶低了镀层敬表观联塞秘如工性懿。 在锌浴中加入约0 。0 4 0 0 9 n i 爵竣有效掷制活髋钢( 禽硅钢) 镀锌 中的圣德稀散应，改善镀层外或并减少遗量的锌馐淳度，傻缓层光亮、 平整、美鼹，势霹降 氐镣耗，怼予簿港救镶帮蒜硅鲻，采惩该搜零迄髓 减少灰暗镀艨的出现，获得光亮均匀的镀层l 描o 。其原因怒：首先，船镰 看镀锌液热肖较好的流渤健，当工件获锌液中掇拜时，工件表面粘附的 锌滚箍较快撼滚逐锌液，麸囊驿秣了锌糕，减薄了镀屡l 疆】；薅癸，镀爱 缀织分析表明，镍进入锌液艨可麓默各种形式( 窳属原子态，中间框，戴 化物等) 存程。由于镍鞭子半径大，在镀层中的，q 、6 、y 相联中国溶 量都缀枣，大多数臻圭鬟存瓷予t 糕器器土，使褪懿生长受陵，簌霹 抑带了相黼粒的长大，这就是糨层减薄和晶粒细化的主鼗原因。隧 时，锌液中加入少量韵绦以蔺，相层变薄且散密，与钢结合牢固，不 茹裂落，饺镶授霹瀑持嶷整菸韩聪，疆少锌滚瓣鼷教豹迸一步囊链，延 长了锌锅的使用寿命c 饽1 对子镍的含麓，黼内外研究者的观虑较致，试 验表明，镰含量在0 0 6 0 2 时怒谶宣的，尤熟是磁0 1 时镀层综合性 悲最蓬。镰含量涟爨簿躐薄镀层戆搀震蚕鹱显，含羹遘嘉剿会生蕊较多 的锌渣 1 8 , 2 0 - 2 2 | 对于向锌浴中添加镍，般采用z n 。n i 中间含金形式加入，过去常 粥z n 一2 n i ，鬟慕在敬渊警涟采鼹款。0 + 5 n i 秘z 蘸一0 。2 4 n i ，逛畜露 z n 2 n i 念金或镰粉激接加入锌浴的技术【2 ”，比刹时开发出z n n i s n 辑i 合金，适用于硅禽量 o 5 的钢材热镀锌婶1 。热镀锌镍合金镀层技术的使 薅素臻显罐麓工艺窝没镶翡难度瓤笈杂犍，蔻鼗浆撼量熬镀锌串簿块滔 山东大学鞭士学位论文 性钢镀锌阀题的有效方法，在澳大利亚、欧洲、北美及日本，大多数热 镀锌厂麓深震该接本【2 柏，取褥了较好豹效采。 ( 2 ) 热镀锌铋合佥 锌铋含金的商品名为“g a l v a f l o w ”。在分搬式或闻歇式热镀锌时，在 钢结构 牟晌螺栓孔溺、复合结构件的缝隙及棱角处，常常融过囊的镑滚 滞留，不能自行流出而结成锌瘤，给以后的施工安装等操作带来麻烦， 锌中添宓鞋少量链可傻其流动性提麓，表面张力下降，镀髅霪星下降，使 镀层光滑，减少锌瘤，并降低锌糍。锌镶合鑫对镀层结末鼋、加工性、附 着性、钝化性、耐白锈性、涂漆性无不利影响，在多个地区的大气暴晒 试验结鬃表明，z n b i 台金镀层懿藤镶率略低予普通镀锌鼷f 2 秘。 ( 3 ) 熟镀锌镁合众 随整科学技术的发展和人类毒士会的进步，正业生产的人类生活对热 镀程翌撵滋了毅熬癸袋，各静凝镶秘遣在苓瓤灞瑗窭来。m g z n 台龛辐 图如下： 6 墩司纽壤一撵 k ，一 、 ? ； 、 f i ， p ”氐 _ 。i * 墓 f 鼍j甚 忡 n 氇t l i y 1 8 j 卜 c 图1 - 3 m g z n 合金棚图 f i g l 3m g - t z na l l o yp h a s ed i a g r a m 出末天学鞣士譬袋论文 肖研究表明，在锹屡中添加谶精金满镁w 戳使镀联而寸憾性提简，大 大延妖了浚臻懿搜爨鼯禽，又糍邋遵蹲甄镀爨羹羹减少镑靛淡甏，霹姚 其骞较离的社会簸蕊鞫推广藏震傍蘧 2 酗。秘率镧铁磷究中心奁1 9 8 5 攀 研制的4 5 a 1 z n 0 1 m g 镀屡钢板，商品名为“s u p e r z i n c ”，程大气 中经过十个冀鼹器露裳验褥劐懿嬷栗表臻，热镀镑袋金金键援毖罄运鹣 热镀铜投辩馁程掇离一傣 圭土；西零新霞锾公蠲开发窿成分瓷 z n 0 5 m s 的镀艨诵檄 2 朝，商晶名为“d y m a z i n e ”，在目漆h i r o h a r a 试 验场翡大气孛爨蕊2 l 兮嚣黪，纛0 。5 m g 镀蘧翁嶷镀攀傻鹭 4 。5 9 ( m 2 a ) ，丽将避镀镑板鞠腐镶率商遮1 5 9 ( m 2 a ) 。程酲本a i h io i l r e f i n e r i e s 海洋大气环境中黎龋6 个月的试骏结果表明，z n 0 5 m s 镀 爱懿炎璧舞3 磊+ 鳃触2 ，嚣警遴镀锌竣爱1 3 7 ，8 9 m 2 。舞势，赉予z 豪* 0 ，5 m g 镀层鹣硬震( h v l o o ) 磁普逶镀锌藤( h v 6 5 ) 蕊，疆露宅窳麓较高酶拣懿伤 隘邵】。翻新制钢凳司程2 01 鼗纪9 曲年代开发成功z n 6 a 1 3 m g 镀鼷， 窝菇名蔻“z a m ”，泼镀鬃辩镶懿鞲：螫遴簇镑矮瓣囊卡多镶，为g a l f a n 含垒的5 绩 2 9 1 ，艨设产物鞠徽藏分耩表骥，强添船m g 逡3 晴，镀艨 组织就骥z n a 1 z n 2 m g 三元并晶体为主体了，m g 均匀而微细的分散张 疆鬃孛滞l ；2 0 0 0 箨，麓零瑟瑟竣公司又嚣发蹈嵩蘩镶髅新嫠熬辏含愈镄 投，麓菇旗为“s u p e k d i m a ”1 6 ，箕成分魏z n - l o 1 2 a i - - 2 4 m 薅 一1 。0 s i ，其耐蚀性为纯镩镀层的1 5 倍。对镳z n 1 1 a 1 2 m g ，z n 糊 z 蘸一t 0 a 1 镄墼避嚣了3 0 0 0 枣辩黪楚雾突黔，缓z n 。t 0 a t 懿翡羹建 3 0 0 9 m 。，镳z 赫1 i a i * 2 m g 貔斑2 2 0 9 m 2 ，撩暴表盟：镀褥镶驻农1 0 0 0 小时詹垒部腐蚀；镀z n 一1 0 a i 钢熊需要2 0 0 0 小时：镀z n 。1 1 a 1 2 m g 镳嫠3 0 0 0 枣霹嚣霹缳罄6 0 匏镀套金辫j 。逐蠢天麓究了激量鼗墓、m g 对镣基台金镀缮霹镶饿缝影噫，结祭表骥徽鬃a 1 、r e 秘m g 戆漆热+ 使锌鹫合蠡腐蚀电位戚移，滕蚀电流明擞下麟，使镑基台盘镀屡耐锻悭 辘撬嵩，遮蘩g a t f a n 镀墨隶孚f 3 烈。 7 出尔又学颈士学掇谂文 1 。2 热浸镀工艺 热浸镀静工艺w 简肇她概括为甑下步骤： 该镀传一越处瑗一热浸镀一后娥耀一戏是 吾工謦豹 车惩分潮蔑：兹簸毽怒褥镀 警表嚣的油浮、簸凭疫等清除 于净，使之骺成一个邋予热镀豹活性表面；热溅镀是熬体愈褥表面与熔 融的镀层念麟接歉，镀上一层均匀的、表嚣必游鹃、岛基体继会宰露熬 惫耩镀瑶；翥处理奄瑟傀学筵疆等妊要懿警整矫麓班及涂濑嚣工孝。 根据前娥理工琵不弼，燕浚镀工艺可 奠分为熔剂法和谦护气体还原 法嚣犬类。送嚣大炎又可按熙具体搽作工笼的不藏嚣努残不凝瓣热镀蠢 法，翔图1 - 4 所示。 1 2 1 熔剂法 嚣 热橙镳 燃雕 豢密寒零法搭黼燃撅r ) i 改进的森害米尔拣 繇爿蒸嚣鲰 e 尊一) 鬻l o 熬澄镀王雹分类承懑躐辫j f i g l - 4c l a s s i f i c a t i o no f h o td i p p i n gt e c h n i c s 熔裁法懿王艺瀛程额下： 山东火1 擎硕士学位谵文 图1 - 5 髂剂法工艺溺程 f i g l 一5s o l v e n tm e t h o df l o wc h a r t 溶裁缝理泠段甏努瓷熔聚嫔裁法港法帮烘于薅裁法予洼： ( 1 ) 熔融熔剂法( 瀑法) 熔融熔剂法是擞制品热浸镀煎，先遴过熔融金羼袭霹上黪一个专耀 穰中戆滚麓爱，接麓漫天熔熬金耩孛逡蠡煞镬。嬉麓薅麓傻霆魏是筑能 锼，或磺氯化铵与氯化锌的混合物。 用熔融熔剂法避彳亍热镀时，念愈熔液中不寂搬铝，因为熔裁程台念 矮滚表鬻与锾会发垒激蒸瓣德攀茨应，生或餐子撵发鲶三鬣纯锈： 3 z n c l 2 + 2 a 1 = 3 z n + 2 a 1 c 1 3 拿 熔融熔裁法爱获得翁镀瑟辫精力一簸不好，为了提麓镀层懿耐着力， 雾采麓绣袈浸镀辩漓懿方滚。通常是逶泣焙融熔麓鼹后掩经遘锫液颈热， 霉进入镑锅，采爨逮耱方法镀镩蔡经过锌渣朦，在镧品寝黼常常沽黼锌 渣，影濑了表颟质餐。 2 ) 烘干络裁法子法) 烘干熔粼法是将铡灞浸入浓的熔藕水溶液中，然后烘干，涂有朦 于游裁酌颟镀转遴入熔融愈蔫液中进行熬镀。熔裁在熔融念属滚表臻上 受热分辩，超舞涛躲镀件表面藏存麓铁盐、镌的氧记穆、镀层金属裁讹 物并降骶镀液表面搬力的律用。 用予法镀锌，虽然熔裁遣笔锋液孛煞镶笈童位学反疲，但邀浚露瀑 法激烈，霭j 琵镩液中胃馘蕊一些裙。两蕊，采瘸烘干熔荆法镀出的制晶， 镀瀑黼着力和表面攒虽均眈熔融熔剂法要好。 拿 山客大学硕士学能论文 熔刿法匡夔主要用予钢管、锻丝以及各耱钢铁郝l 牛熬热浚镀，少数 用于钢板热浸镀。 1 。2 2 保护气体还原法 保护气体还原洼是瑗 弋带镪连续热镀镑采用褥最蜚遮嚣羧广泛戆一 种工艺。典型的生产工芑有森街米尔法和奖钢联法。 f 1 ) 森害米尔法 淼去拳尔法弱特点楚犍镄楗热处理( 连续遐火) 移热浸镀连接冬同一 条生产线上，取消了熔荆法中的碱洗、酸洗、水洗与熔剂处理等一系列 操 车步骤，该法的优点惹：把遇火和镀锌联合一个整体，简化了生产工 序 豢钢默离于锌滚3 0 5 0 。c 黪瀑度遴入镑镊，萄绫蛰偿锌滚懿热撰失， 不需另外加热锌液，可延长设备寿命；另外锌液中铝含爨容易控制，锌 浚也稻应减少 3 3 1 。但该工艺也存在不足之处，例如，氧化铁皮太蹲，在 还原炉中不爨还器撼。1 9 6 5 年夔国憨阿姆糖公司发展了森杏张尔法，称 为改良型森荫米尔法。它通过一个小截面通道把预热炉和还原炉连接起 来，预热炉、还原炉与冷却段涟成一个有机的整体，即连续热镀锌退火 炉，该方法鬟有饯震、嚣产、强耗、安全等我点，发袋速度嚣掌块。 ( 2 ) 美钢联法 美钢联法在带铜入妒前采用碱液电解清洗系统彻底去除表面油脂和 海携，霉经龛辕射管热热，能褒豢锈热浸镀锌毒蓍获褥嚣鬻干净懿表瑟， 也避免了改良型森吉米尔法预热炉温度高，炉内气氛难以控制，造成带 铜局部氧化的问题，从而使基板与锌的粘附性极为良好，同时还避免了 豢锶表莲戆燃烧残疆携带入锌锅污絷锌滚，搂害镀锌警铜表舔，因魏采 用美钢联工艺能获得质量更为良好的产品。美钢联法虽以其产品的优异 质量而受到用户的欢迎，但该法要提高产量，必须延长机组退火炉长度， 铁嚣增大投凌。美镅联法经过敬进，霜立式退炎炉取代静式遗火炉，不 仅缩短了炉长，加快了机组速度，丽且进一步提趣了镀层的附着性靶表 面质量，使产品成本大大降低。因此，上世纪9 0 年代后新建的热镀锌线 大部分采躅美钢联法 3 4 , 3 5 】。 山女i 火学硕+ 学能论文 保护气体还原法缺点是设备投资大，设器维护困难，而且在浸入锌 滚蓊钢带需通过9 0 0 。0 兹还磊炉，把钢豢蕊热翻7 0 0 8 0 0 6 c ，完袋释结 晶退火m 3 7 1 ，造成钢带强度损失很大，产品仅能应用予低强度要求的领 域。 1 3 镀层中金属元素的影晌 1 3 1 镪元素的影响 铝愚锌液中的主藤添加元豢。锌液中加0 0 1 - 0 0 2 的铝就可使镀层 靛光浮明显提高。这是虫子锯秘惑豹亲会力较铎大，褒镀层表嚣生娥致 密的僳护性氧化锚薄膜，提离了腐蚀电位，减缓了锌的氧纯。锌液含 0 0 5 以下的铝时。镀层结构与厚度无明显嬲化。在含肖0 卜0 15 锅的 锌液中，经短葬重阕没镀，鼹褥豹镀屡不含铁一铸位舍物，德延长浸镀融闻 则有台众层出现1 3 轴。当锌液中的铝含量低予o 5 时，随潜铝含量的增加， 锌液的粘度增大，流动性降低，纯锌层增厚。同时，铝与锌液中的氯化 铁，畿纯铸等杂获缝会，形或镑获臻在镑滚滚垂上易予涂去，这襻霹提 高镀锌艨纯度，使锻层韧性增强，加工成型性提高。从图卜6 可以褥出 【3 ”，添加少量的铝还可以显著减薄镀层的厚度。故在带钢连续热镀锌中， 低铝含鏊一般控铡程0 。1 2 0 1 5 。 耄 慧 鬈 搿 j 言芝 、 、 刖 露期囊“) 墨卜锌簿审盘嚣瀑期赛每蠖罹蓐度羲美慕 f i 卜蠡r 越峨轴僻妇黼n l h i e 1 m 出o f c o - - f r i l l 辩证用啦la d c l i l i , 旧i n l i q u i d 五毗 曹净斟舟琏攀 山尔人学硕- ：学位论文 近年来，在研究锻对镀层性能的影响时发现，当铝含鬣达到3 时， 镀层淘瓣镪往麓弱嚣掇离，韬含爨这5 薅，瓣链技能最好。当锌液中 含有5 铝与微量稀土元素( 镧和铈) 时，所获得的镀层的耐蚀性、耐自锈 性与涂漆性均比普通热镀锌层好得多。 1 3 2 镁元素的影响 镁能蠢效逢掺制食金匏鑫爨滕镶，势能壤翱镀屡的怒溽，傻鑫耱缨 化，能提麓镀层在大气和海水中的耐蚀性【4 0 1 ，大大延长了镀层的使用寿 命，又能通过降低镀层重量减少镩的消耗，因此具有较高的研究价值， 瞧镁极荔裁豫，镁羲稼形成鲍渣攀毽影响镀鼷终鼹，嚣曼会造成镀屡零 均匀，镁禽量较高时，合金液氧化较严重，热镀操作的稳定性较差，镀 层与基体的附着性下降。有时镀层会有崩皮、脱落现象并翁使镀层灰暗， 贯终，蓉惩“湿法”镀锌，搬入镁会生成m g c l 2 瑟使熔裁瀵耗量增多。 1 3 3 稀土元素的影响 稀主嚣素是摇鬟系窝键系元豢豹统称，舔主在金属辛芎辩孛有净纯、 除气、除杂质、细化晶粒、强化繁体和改善加工性能等作用，故稀土在 有色金属及其合金中获得广泛应耀。 在热镀锌孛，稀土元素的加入，降低了含金熔滚豹袭谣张力，掇赢 了对钢基的浸润性能，从而改善了漏镀现象1 4 1 2 2 。合金熔液中不同稀土 含量对镑铁合金层的膘度有影响，添搬适量浆舔可以爨藿减薄合金瀑 的厚度，当稀的穗鬟分数为o 0 3 0 ，1 时，合金层减薄程度最为鞠 显1 4 3 1 。适擞r e 抑制了合金层中f e 在高温下的氧化和铝在氧化膜中的传 质，降低蕊纯膜的生长速度，改蒋了氧化膜与会金层、台金层与基体之 闻的粘附榷和氧化膜与台金层的黧性，可以肖效地提高镀传的高温抗氯 化性 4 4 4 5 1 。 一般谈戈金霾痰郏筑象矮楚键使囊蚀发生豹主要熙闲之一，镀滚中 的杂质都能使镀层形成缺陷，这就使腐蚀液商可能从缺陷处进入金属簇 山糸火学硕士学能论文 薅，导致腐蚀。瞧受毂较篙酶硫、氧等杂缓套溆快瘸蚀，龆入稀土麓， 密子稀主豹蔑鬣、脱磷律鬟，麓清除锌孛韵霄密杂震对台垒绱不利影韵， 佼萋体爨确匀。勇矫，台余中稀主元素为栽黼活往物质，柯富集表谶的 壤窝，投表面鼹形成绺分数密揍匀携羲纯层，麓在裙当稳发上隧礴了井 界杂竣鞭予彝会金蠹辩韵扩散，飙两殛缓了瓿纯稆腐撼过程。在结懿过 程中，稀主合金静鞭予半径大，程合金中溶解糜又小，檄据固溶度和黼 瓣暖鼹关系，骚溶壤越夺翡溶爱，在鑫溺被暇辫黪趋势越犬，阂藤暇瓣 在磊粮激稀帮螽赛边缘上，减小寝藕张力，黻礴晶粒长大，使晶粒缁他， 基体上缀缫更细密，保护膜作甬照强，同祥对阻碍外界原予向镀层内部 扩鼓起戮穆璧，廷缓了腐饿过攘”“。 针对锌铝台金镀朦而言，其腐敞主要魑晶界腐蚀，稀土加入锌锻仓 金中，由于稀土在铝中的溶解度大予在纯锌中的溶解度，故镀层急冷时， 蘸爨竞密集褒铝鼹宁，改变了褰疆程夔鼹镶邀楚，鄄爨蕤了蜜铝穗熬 电极电位，减小各柏间的微电池作用，从而拖黼了晶界腐蚀抗力。 4 国内外热澄镶研变璜状及蓑望 1 。霉。 凋羚热澄镀发展概端 当今毽赛燕嚣痰热浸镀磷究凝为滚入、菠寒最灸藏熬、应露鬟必广 泛的述怒镑及镑基硷念。髫嚣繁犏上终有1 f 4 瓣茨蕊镶产燕是镀锌黪， 在工业发达国家，热镀锌死乎占熬个镀锌璐护熬9 0 默上，共不断囱整 连续纯、鑫动德帮大蹙往方囊笈鼹。 近几年，嫠界备个地区镀锌板的生产均脊不同程度的增长，其中j b 美帮欧濒镀箨援年均递增约5 - 7 ，亚溯豫翻零羚静其它撼区熬镀锌援 产羹平均蹭长霉达5 ，当今国际热镀锌钢板发展的主要特点爨：陈旧 的革张钢板烙剂法热镀锌己被淘汰。改良森宙米尔法带钢连续热镀锌的 发震速袋已经敖蠖，荚锈联法带键连续热镀镣歪在蠛起。藿癸主要塞产 厂诲为了占有商酣加值镀锌板市场，除对原肖镀锌线进行技术改造外， 还新建了许多镀锌生产线，使生产能力大幅魔增加，磁向糟高速( 越过 l “永人学硕士学位论文 2 0 0 m r a i n ) 、高产( 超过4 0 万t 年) 、处理较宓( 超避2 1 0 0 r a m ) 和较厚( 超过 6 m m ) 带钢的现代化大型带钢连续热镀锌作业线发展。随着热镀锌生产技 术水平的提高，生产成本降低及对环境的裸护意识增强，许多电镀锌板 可以由热镀镑板耿代，镁热镀锌叛鲶比例逐年提离。掇不完全统计，垦 时全世界已投产的连续热镀锌机组大约4 5 0 余套，其中以美园、 j 本的 梳组数量最多，能力最大。预计世界范围肉镀锌板的生产能力2 0 0 5 年将 煺加到l 。l 识吨以上，其中热镀锌板敬生产能力约9 0 0 0 万睫，占8 0 鞋 上，以中国、印度、韩豳、中园台湾和南美生产能力增加较大 “。 除钢板外，丝、管、线及结构件仍以熔剂法热镀为主。近来，澳大 秘亚磷究密一种澄式港裁法熟镀锌新工艺，称为赛特熔裁法，魏法对髂 剂进行了改孳，馊其不和锌液中的铝发生及应，彻底竟服了传统溅法热 镀锌不能向锌液中加铝的弱点，改善了锌胺的粕附性能l8 1 。 对于镀豢种类来说，国际煞镀锌行韭静权藏梳构瀚际锚锌研究组织 ( i l z r o ) 和镑协会( z 1 ) 的综合报道表明，夔垦 巍利恒钢铁公司磷制的 g a l v a l u m e 含金、c r m 和i l z r o 研制的g a l f a n 台金，以及t e c h n i g a l v a z n 一0 0 9 n i ) 合金是其裔代表髋鹃3 个品种。g a l v a l u m e 合金镀层锅板兼 餐热镀锌和热镀锅钢板的优点，同时弥 b 了嚣考的不足，其发展极为迅 速，应用范围愈来愈广泛；g a l f a n 镀层的钢材料由于具有优良的综合性 麓，蔼氯可骥在热镀锌垒产线上透行，也迅速的占领了市场；t e c h n i g a l v a 镀层楚目前批量热镀锌审解决活性钢镀锌阙题的鸯效方法，飘恧褥到广 泛应用。这三种镀层成为国际市场上的主流产品。 1 。4 。2 我豳热浸镀发展概况 热镀锌扳生产在我鞭是一个年轻鲍王业，鳃教藏是令空蠢点，5 8 6 0 年代我国先厩建成1 3 条单张钢板热镀锌线，己形成1 0 万吨生产能力， 闵苹产低、成本商、质爨差、环境污染严熏和经济效赫差等缺点均被迫 僚机转产，7 9 年武镪从德国弓l 避豹第一条突豢镶改良淼吉米尔法逡续热 镀锌机组投产，之后随着改革开放和产业结构的调整以及一大批“三资” 企照的建立，对热镀锌板需求越来越大，刺激了市场的需求，掀起国内 山尔人学硕十学傅论文 建设热镀锌线的高潮，中溺宽带钢连续热镀锌生产厂家有龟括宝诵、武 钢、攀钢、本锱等豳家特大型企韭在内豹企业1 7 家，舀前其生产能力这 2 6 6 万吨年，窄带钢镀锌生产厂家1 2 家，年生产能力为1 2 5 万吨。目前 国内正在筹建镀锌线1 9 条，新增，圭产能力为6 4 5 万吨，年。国家“十五” 发震蕊翔计翊掰2 0 0 5 年中国熟镀锌杌纽的设计能力为3 4 0 万吨，而届时 热镀锌板需求艇将达4 5 0 4 8 0 万吨【4 扪。 国内镀锌板生产存在的主疆问题有； ( 1 ) 国内熟镀锌板的生产，一方面生产能力满足不了需求，另一方 面现有机缎生产能力还没有充分发挥。由予国内镀锌板机组多为近几年 投产，生产工艺技术还未完全掌握，在品种上不能及时与市场需求甄配， 加之原料供应不是、受迸潮产晶冲击等因素，使国内镀锌板机组能力不 能充分发挥，机组开工率仅7 0 左右，而鼠热镀锌机组单套机组产能偏 小，与国际上先进机组高产能发展方向不符，机组大型化对降低生产成 本、旋高产品质量和竞争力具有很大优势。 ( 2 ) 生产晶种不全。热镀锌板镀层种类基本是纯锌，离质最热镀锌 板产量少。国内大部分生产建材板的机组，镀层多数为大锌花、小锌花 及光整锌税，无锌花镀锌板不能生产：生产品种主疆是一般深冲级，深 冲级、超深冲级和高强度级别只有宝钢少量生产，i f 钢热镀锌板生产量 不足，难以满足汽车、家电工业的需求。 ( 3 ) 生产规格单一。厚度方面，国内大部分生产建材板的机组o 5 m m 以下镀锌板生产能力不足、生产量少，由于市场需求量大，导致进口量 急刷增加，近几年新建合资生产线侧重这一品种规格，主要问题是基板 供应不足：宽度方面，只有宝钢镀锌线宽度达1 8 5 0 m m ，其余生产线多 数为1 2 5 0 m m 左右，规格上不能满足汽车板需求，目前汽车用镀锌板基 本依靠进口。 ( 4 ) 热镀锌板原料自给率低。目前除宝钢、武钢、本钢和攀钢原料 可以自给外，其余生产线原料全部外购，原料外购的主要殿因是品种满 足不了要求，包括高质量汽车、家电镀锌板的基板，薄规格建材基板。 ( 5 ) 污染严重 i j | 东入学颈士学