热镀锌圣德林效应及工艺操作预防措施

热镀锌圣德林效应及工艺操作预防措施热镀锌圣德林效应及工艺操作预防措施

锌在大气中的腐蚀率为钢铁在大气中腐蚀率的1/5，说明锌保护层的寿命较长，因此，热镀锌被广泛应用于化工设备、石油加工、勘探、金属结构、电力、造船、桥梁及农业等，同时顾客对外观的要求也逐渐提高。尤其是热浸镀锌的通病色差（圣德林效应）给外观带来不少麻烦，是交货验收中恼心事。所以，色差在热镀锌行业中很受重视，科研单位经多年的探讨，已对产生的机理和有关因素发表了不少论文，并提供了不少对付色差的合金，成果颇丰，但都不能彻底解决色差问题。

热浸镀锌的产品，色差是难题，稍不注意就发生顾客拒收，涉及员工的切身利益，因此激发了员工的责任心和才智，热浸镀锌的一线操作员工用精湛的操作技术，不懈努力，使90%以上镀件的色差问题得到解决。科研人员对操作的研究较少，更谈不上现场指导，生产一线的员工又因忙于生产，对操作的总结不多，又是各厂的知识产权，成文交流更少，此类文章属凤毛麟角。本文重点总结工厂操作是怎样解决色差这一缺陷。

一、热浸镀锌的质量

热浸镀锌的质量问题主要包括两个方面：内在和外观。内在主要是厚度和附着力，这是热浸镀锌的强项，镀层中有合金层和纯锌层耐腐蚀，附着力是冶金结合，而外观未达到装饰性要求，有时镀锌工件表面，光亮的外表中，参夹局部灰色的镀层，此乃色差称圣德林现象，是人们视觉的第一接触，给人一种不舒服的感觉。

二、各国标准中对圣德林效应的规定

圣德林效应是热浸镀锌界共有的不足，尽管不雅观，但不影响镀件的使用性命，所以各国在标准中都有描述和规定：国标GB/T13912：6镀层要求中：“只要镀层大于规定值，被镀件表面允许存在发暗或浅灰色的色彩不均匀区域”及附录C“热浸镀锌的影响因素中C.1.4基体金属中的活性元素对镀锌层厚度及外观的影响”有详细说明；日本的热浸镀锌标准JISH8641-1999.4.1外观b）烧伤：无金属光泽，表面呈现暗淡或灰色，严重时成暗灰色，这种现象是合金层露出在热浸镀锌表面形成的，对本体在大气中的耐腐蚀并无影响；英国的热浸镀锌标准BS729引言中（3）镀层外观：在有些情况下特别是带有显著硅含量的钢铁，镀层锌铁合金表面可能呈现出暗灰色外表；美国标准A123/A123M-02中5材料和制造注2：“某些元素诸如硅、碳和磷在钢中会加速锌铁合金的生长，以致镀层无光灰暗，表面很少甚至没有纯锌层”。类似这种镀件，虽然勉强让人接受，但总究是美中不足，为此，热浸镀锌行业的工作者们和研究者，针对圣德林效应，在不断努力改进和探讨研究。

三、“圣德林”效应

1、什么叫圣德林效应

镀层的厚度及色泽，随着钢基体中的硅含量的不同而成波浪式变化的现象，这种现象为圣德林博士发现，故称圣德林效应。

2、硅含量对圣德林效应的影响和近期微观机理的解释模型

热浸镀锌圣德林效应产生原因的解释有多种，但共同点是均与钢基体中的硅含量有关。硅是钢中的伴生元素，随炼钢技术的发展，适合镀锌的沸腾钢已被逐渐淘汰，市场上流通的是镇静钢和半镇静钢，冶炼这种钢时用硅铁做脱氧剂，同时也将硅带入钢中，而钢中的硅对锌液侵蚀铁、镀锌层的厚度及锌铁合金的厚度均有影响。众所周知，铁在锌液中的侵蚀、镀锌层的厚度及锌铁合金的厚度随硅含量的增加而加快、增厚。除纯锌层η相外，同时由于δ的迅速长大而使ξ相的晶粒向镀层的表面推移，而使表面镀层很薄甚至不存在，并造成镀层表面粗糙、无光并成暗灰色。

另有人认为硅是活性元素催化剂，能加速化学反应。硅加速了热浸镀锌中的锌铁反应，加快了铁锌合金的长大速度，从而产生了脆而疏松的超厚发黑镀层。

而镇静钢的含硅量是0.1%~0.3%，此硅含量恰好处于热浸镀锌产生色差即圣德林效应的范围。

该效应研究多年，其微观机理尚无完整统一的解释，目前主要有三种模型解释：τ失稳模型、J.FOCT模型和析氢模型。τ失稳模型把含Si钢镀层的异常生长与τ相失稳相联系。认为τ的失稳为Si提供载体，Si进入δ层中造成δ层失稳而导致异常须状组织形成。而上述硅的活性和催化是属τ失稳模型。

J.FOCT模型认为含硅钢出现异常组织是由于浸锌时钢基表面存在含饱和硅的液态锌层。

析氢模型认为钢中的硅不是直接影响镀锌过程的，而是通过影响氢在钢中的扩散而间接影响热镀锌过程的。

这三种模型都能解释圣德林效应的一些现象，但仍需进一步研究和讨论。待反应完成，一边撇灰，一边指挥起吊，将镀锌时间受控至最短范围内。

⑥冷却阻止合金化

镀完锌起锅时，镀件温度相当高，为了阻止其合金化，降低合金层厚度，作业人员用鼓风机对提离镀件鼓风进行风冷，降温使合金化受阻，此效果不差。另外，镀件水冷时距离不可太长，即缩短冷却时间，上述两种方法对预防圣德林效应效果较好。

⑦下锌锅镀件的量与锌锅量须匹配

这是重要的比例，与引发圣德林效应息息相关，一般是1：300（台湾专家认为1:200）。比例大，锌温下降少，浸锌时间短，不易发生圣德林效应。比例小，锌温下降多，浸锌时间长，易发生圣德林效应。如果长期超比例工作，会减少锌锅使用寿命。

⑧均衡生产

生产时，大件与小件要交错进行，一充分利用锌锅，提高工作效率。二不致发生专做大件时锌温降低，拖长浸镀时间，也不至于做小件而使锌温升高，发生圣德林效应。

⑨利用炉温趋势生产

炉温的上升和下降趋势，生产要重视和利用。做大件时要让锌温处在上升趋势，使锌温保持动态平衡或下降很少，不延长浸镀时间，做小件时应让锌温处于下降趋势，使锌温不升高，波动很小，不至使锌温高而产生圣德林效应。

⑩默切配合、共同协作

热浸镀锌是一项集体作业，那一道迟