热镀锌工艺.doc

热镀锌是化学处理，属于电化学反应。冷镀锌是物理处理，只是在表面刷一层锌，所以锌层易脱落。建筑施工中多采用热镀锌。连续热镀锌工艺：钢材加热冷却至镀锌温度镀锌冷却 1、热镀锌是由较古老的热镀方法发展而来的，自从1836年法国把热镀锌应用于工业以来，已经有一百四十年的历史了。然而，热镀锌工业是近三十年来伴随冷轧带钢的飞速发展而得到了大规模发展。 热镀锌板的生产工序主要包括：原板准备镀前处理热浸镀镀后处理成品检验等。按照习惯往往根据镀前处理方法的 不同把热镀锌工艺分为线外退火和线内退火两大类，即： 湿法 （单张钢板热镀锌法） 线外退火 单张钢板热镀锌法 热镀锌 惠林（Wheeling）法（带钢连续热镀锌法） 线内退火 森吉米尔（Sendzimir）法（保护气体法） 改良森吉米尔法 美钢联法（同日本川崎法） 赛拉斯（Selas）法 莎伦（Sharon）法 2 线外退火：就是热轧或冷轧钢板进入热镀锌作业线之前，首先在抽底式退火炉或罩式退火炉中进行再结晶退火，这样，镀锌线就不存在退火工序了。钢板在热镀锌之前必须保持一个无氧化物和其他脏物存在的洁净的纯铁活性表面。这种方法是先由酸洗的方法把经退火的表面氧化铁皮清除，然后涂上一层由氯化锌或由氯化铵和氯化锌混合组成的溶剂进行保护，从而防止钢板再被氧化。 （1）湿法热镀锌：钢板表面的溶剂不经烘干（即表面还是湿的）就进入起表面覆盖有熔融态溶剂的锌液进行热镀锌。此方法的缺点是： a.只能在无铅状态下镀锌，镀层的合金层很厚且粘附性很坏。 b.生成的锌渣都积存在锌液和铅液的界面处而不能沉积锅底（因为锌渣的比重大于锌液而小于铅液），这样钢板因穿过锌层污染了表面。因此，该方法已基本被淘汰。 （2）单张钢板：这种方法一般是采用热轧叠轧板作为原料，首先把经过退火的钢板送入酸洗车间,用硫酸或盐酸清除钢板表面的氧热镀锌法化铁皮。酸洗之后的钢板立即进入水箱中浸泡等待镀锌,这样可以防止钢板再氧化。后经过酸洗、水清洗、挤干、烘干、进入锌锅（温度一直保持在445465）热镀锌，再进行涂油和铬化处理。这种方法生产的热镀锌板比湿法镀锌成品质量有显著提高，只对小规模生产有一定价值。 （3）惠林法热：该连续镀锌生产线包括碱液脱脂、盐酸酸洗、水冲洗、涂溶剂、烘干等一系列前处理工序，而且原板进入镀锌线镀锌前还需要进行罩式炉退火。这种方法生产工艺复杂，生产成本高，更为主要的是此方法生产的产品常常带有溶剂缺陷，影响镀层的耐蚀性。并且锌锅中的AL常常和钢板表面的溶剂发生作用生成三氯化铝而耗掉，镀层的粘附性变坏。因而此方法虽然已问世近三十年，但在世界热镀锌行业中并未得到发展。 3线内退火：就是由冷轧或热轧车间直接提供带卷作为热镀锌的原板，在热镀锌作业线内进行气体保护再结晶退火。属于这个类行业的热镀锌方法包括：森吉米尔法、改良森吉米尔法、美钢联法（同日本川崎法）；赛拉斯法；莎伦法。 森吉米尔法：它是把退火工艺和热镀锌工艺联合起来，其线内退火主要包括氧化炉，还原炉两部份组成。带钢在氧化炉中煤气火焰直接加热到450度左右，把带钢表面残存的轧制油烧掉，净化表面。后再把带钢加热到700-800度完成再结晶退火，经冷却段控制进锌锅前温度在480度左右，最后在不接触空气的情况下进入锌锅镀锌，因此，森吉米尔法产量高、镀锌质量较好，此法曾得到广泛应用。 美钢联法: 它是森吉米尔法的一个变种，它仅仅是利用一个碱性电解脱脂槽取代了氧化炉的脱脂作用，其余工序与森吉米尔法基本相同。在原板进入作业线后，首先进行电解脱脂，而后水洗、烘干，再通过有保护气体的还原炉进行再结晶退火，最后在密封情况下进入锌锅热镀锌。这种方法因带钢不经过氧化炉加热，所以表面的氧化膜较薄，可适当降低还原炉中保护气体的氢含量。这样，对炉安全和降低生产成本有利。但是，由于带钢得不到预加热就进入还原炉中，这样无疑提高了还原炉的热负荷，影响炉子的寿命。因此这种方法并未得广泛应用。 赛拉斯法: 又称火焰直接加热法；首先带钢经碱洗脱脂，而后用盐酸清除表面的氧化皮，并经水洗、烘干后再进入由煤气火焰直接加热的立式线内退火炉，通过严格控制炉内煤气和空气的焰烧比例，使之在煤气过剩和氧气不足的情况下进行不完全焰烧，从而使炉内造成还原气氛。使其快速加热达到再结晶温度并在低氢保护气氛下冷却带钢，最后在密闭情况下浸入锌液，进行热镀锌。该法设备紧凑，投资费用低，产量高（最高可达50/小时）。但生产工艺复杂，特别是在机组停止运转时，为了避免烧断带钢，需要采用炉子横移离开钢带的方法，这样操作问题很多，所以，热镀锌工业采用此法很少。 莎伦法：1939年美国莎伦公司投产一台新型的热镀锌机组，所以也叫莎伦法。该法是在退火炉内向带钢喷射氯化氢气体并使带钢达到再结晶温度，所以也称为气体酸洗法。采用氯化氢气体酸洗，不但能去除带钢表面的氧化皮，而且同时去除了带钢表面的油脂，由于带钢表面被氧化气体腐蚀，形成麻面，所以使用莎伦法所得到的镀层粘附性特别好。但是由于设备腐蚀严重，由此造成很高的设备维修和更新费用。因而此种方法很少被采用。 改良森吉米：它是一种更优越的热镀锌工艺方法；它把森吉米尔法中各自独立的氧化炉和还原炉由一个截面积较小的过道连接起来，这样包括预热炉、还原炉和冷却段在内的整个退火炉构成一个有机整体。实践证明，该法具有许多优点：优质、高产、低耗、安全等优点已逐渐被人们所认识。其发展速度非常快，1965年以来新建的作业线几乎全部采用了这种方法，近年来老的森吉米尔机组也大都按照此方法进行了改造。镀锌有两种热镀锌（热浸镀锌）和冷镀锌（电镀锌） 热镀锌有国家标准，冷镀锌是国家不提倡的，原因它污染大。 我公司也在热镀锌加工，除了厚度检测外我们还要检测漏镀、气泡、表面光亮镀（是否发黑发白）等。你可以查看GB/T13912 标准。 中华人民共和国国家标准 金属覆盖层 钢铁制品热镀锌层技术要求GB/T 13912-92 本标准参照采用国际标准 ISO 14591973(E)金属覆盖层热铰锌防腐蚀层指导原则和 ISO 14611973(E)金属覆盖层钢铁制品热镀锌层技术条件。 1 主题内容与适用范围 本标准规定了钢铁制品上热镀锌层的技术要求。 本标准适用于钢铁制品防腐蚀的热镀锌层。 本标准不适用于未加工成形的钢铁线材、管材和板材上的热镀锌层。 本标准对热镀锌前基体材料的性质、表面状态不作规定。影响热镀锌效果的基体材料状况参见附录A(参考件)。 本标准对热镀锌产品的后处理未作规定。 2 引用标准 GB 2828 逐批检查计数抽样程序及抽样表(适用于连续批的检查) GB 4956 磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度测量 磁性方法 GB 12334 金属和其他无机覆盖层 关于厚度测量的定义和一般规则 GB/T 13825 金属覆盖层 黑色金属材料热镀锌层的质量测定 称量法 3 术语 3.1 热镀锌 将钢件或铸件浸入熔融的锌液中在其表面形成锌 铁合金或锌和锌 铁合金覆盖层的工艺过程和方法。 3.2 热镀锌层(简称：镀层) 采用热镀锌方法所获得的锌 铁合金或锌和锌 铁合金覆盖层。 3.3 主要表面 指制件上热镀锌前和热镀锌后的某些表面。该表面上的镀层对于制件的外观和(或)使用性能是起主要作用的。 3.4 检查批(简称：批) 为实施抽样检查汇集起来的热镀锌件。 在热镀锌厂检验时,指一个生产班内同一镀槽中生产的相同类型和大小的热镀锌件。 交货后由需方检验时,指一次订货或一次交货量。 3.5 样本 从批中随机抽取的镀件或镀件组。 3.6 基本测量面 在主要表面上进行规定次数测量的区域。 3.7 局部厚度 在基本测量面内进行规定次数厚度测量的算术平均值。 3.8 平均厚度 一大制件上或一样本中所有制件上的局部厚度的算术平均值。 4 需方向热镀锌厂家提供的资料 4.1 必要资料 a. 本标准的标准号。 b. 基体金属的成分及有关特性。 4.2 附加资料 必要时,需方应提供下列资料。 a. 主要表面,可在图纸上标明,也可用有适当标记的样品说明； b. 表面缺陷,可在图纸上标明,也可用其他方法标明； c. 镀层的外观要求,可用样品或其他方法说明； d. 镀层厚度的特殊要求(见附录 A 中 A3 )； e. 是否需要离心处理,需要时,能否接受其厚度要求(见表3)。 5 锌液中的锌含量 镀锌槽中操作区域的锌含量(质量)不应低于 98.5%。 6 抽样 测量镀层厚度时,样本的制件数应按表 1 的规定。 表 1 厚度测量的抽样要求 批的制件数 样本的最少制件数 13 全部 4500 3 5011200 5 12013200 8 320110000 13 10000 20 6.1 若制件的主要表面小于 0.001m2,则表1规定的是样本中基本测量面的最少个数(见 7.3.3)。 6.2 如果样本不能满足 7.3 条的要求,则将原样本的制件数增加一倍再测量。若这个较大的样本能满足 7.3 条的要求,则认为该批产品符合要求,否则,该批产品为不合格产品。 6.3 若供需双方认可,仲裁检验的抽样方案也可从 GB 2828 中选择。 7 对镀层的要求 7.1 外观 所有镀件表面应是清洁的,无损伤的。其主要表面应是平滑的,无结瘤、锌灰和露铁现象。 2 中华人民共和国国家标准金属覆盖层 钢铁制品热镀锌层技术要求 表面上极少量的储运斑点1)不应作为拒收的理由。 注：1)指热镀锌后的制件在储运过程中,由于环境中潮湿空气的作用,在镀件表面形成很浅的白色斑点。 必要时,应由需方提供(或认可)能说明镀层外观要求的样品。 7.2 修复 外观检验不合格的镀件应进行修复,但修复总面积不应超过主要表面的 0.5%,且单个面积不超过 1dm2,否则应重新热镀锌。 不同的修复工艺有不同的厚度要求。喷镀锌时,修复区域的镀层厚度应满足表 2 或表 3 的厚度要求。用富锌涂料和(或)低熔点锌合金时,其镀层厚度至少应达到表 2 或表 3 中最小厚度的 50%。 7.3 厚度 为测得准确的镀层厚度,供需双方应根据制件的形状和大小协商确定基本测量面的大小、部位和数量。 用磁性方法测量时,基本测量面不应小于 0.001m2,并且在每个基本测量面内至少应测量 5 次。 用称量法(仲裁方法)测量时,基本测量面为一次测量所去除的区域,不应小于 0.001m2。镀层的密度取 7.2g/cm3,从单位面积镀层质量可计算出镀层的近似厚度。 热镀锌层的厚度应满足表 2 或表 3 的要求。 7.3.1 主要表面大于 2m,制件的厚度要求 样本中,每个制件上的所有基本测量面的平均厚度值应满足表 2 或表 3 的平均厚度要求。 7.3.2 主要表面在 0.001m2 至 2m2 制件的厚度要求 样本中的每个制件至少应有一个基本测量面,每一个基本测量面应满足表2或表3的局部厚度要求,样本中所有局部厚度的平均值应满足表 2 或表 3 的平均厚度要求。 7.3.3 主要表面小于 0.001m2 制件的厚度要求 选取足够数量的制件构成一个基本测量面,使基本测量面不小于 0.001m2。由表1根据批的大小确定样本中基本测量面的个数。测量的制件总数为一个基本测量面所要求的制件数与基本测量面个数的乘积。每个基本测量面应满足表 2 或表 3 的局部厚度要求,样本中所有局部厚度的平均值应满足表 2 或表 3 的平均厚度要求。 如果制件的壁厚不同,则在测量镀层厚度时,应把制件的每一厚度范围作为一个独立的制件处理(见表 2 或表 3)。 表 2 热镀锌层厚度要求(不离心处理时) 制件和厚度 mm 局部厚度 (最小值) 平均厚度 (最小值) 钢铁零件 6 70 85 36 55 70 1.53 45 55 6 70 80 6 60 70 表3 热镀锌层厚度要求(离心处理时) 制件尺寸 mm 局部厚度(最小值) 平均厚度(最小值) 螺纹件 直径 20直径 10 3厚度 3 4535 5545 注：其镀层厚度要求也适用于与此有关的垫圈。 7.4 附着强度 热镀锌层应有足够的附着强度,在无外应力作用使镀件弯曲或变形时,镀层不应出现剥离现象。 本标准对附着强度的试验方法未作规定。 必要时,供需双方可协定镀层附着强度的要求及其试验方法。 附录A 影响热镀锌效果的制件特性 (参考件) A1 基体金属 A1.1 材料 普通碳钢、低合金钢和铸铁适合于热镀锌,而含硫易切削钢不适合于热镀锌。 A1.2 表面状况 热镀锌之前,为获得清洁的表面,钢件可在除去油脂、涂层、焊渣等表面污物和杂质后进行酸洗,铸件可用喷砂(丸)、电解浸蚀等方法处理。 A1.3 内应力 热镀锌过程中,由于消除了基体金属内的应力,可能会导致镀件的变形。 为避免钢的脆化,应尽可能不使用对应变时效硬化敏感的钢。 热镀锌之前用热处理消除应力能有效地避免钢的脆化。 钢的硬度值低于 34 HRC、340 HV 或 325 HB 时,通常不会因酸洗时的渗氢而变脆。 A2 设计 制件的设计应适合于热镀锌工艺过程。 A2.1 公差加工螺纹时,应考虑镀层公差以便符合装配。螺栓连接中,外螺纹上的镀层对内螺纹有电化学保护作用,内螺纹上无需镀锌层。对内螺纹,无论是先攻丝还是在热镀锌后再攻丝均可。 螺纹件的镀层厚度与离心处理有关