热镀锌锌液添加合金的作用(大全).doc

热镀锌锌液添加合金的作用热镀锌花是如何产生的；(一)金属锡Sn添加应用1、锡Sn对镀粹层的影响；锌液中加锡也能降低锌液的熔点，延长锌液凝固时间；锌液中加入适量的锡可使镀锌层表面呈现银白色金属光；添加0.20%的锡，其晶粒直径仅为1.2mm，锡；这就是矛盾，锡可以使工件美观，但却使耐腐蚀性能降；添加锡对镀锌层表面外观有显著的影响，a一575以下形成的氧化铁组织状态 b575以上形成的氧化铁组织状态 热镀锌花是如何产生的 (一)金属锡Sn添加应用 1、锡Sn对镀粹层的影响 锌液中加锡也能降低锌液的熔点，延长锌液凝固时间而获得外观美丽的大锌花镀锌层。 锌液中加入适量的锡可使镀锌层表面呈现银白色金属光泽，使锌花变得光亮。同时，锡对锌花尺寸并无明显影响。 添加0.20%的锡，其晶粒直径仅为1.2mm，锡对镀锌层粘附性的影响，还需进一步探索。但锡易产生晶界腐蚀，使镀锌层耐蚀性能下降，因而锌液中锡含量一定要严格控制。 这就是矛盾，锡可以使工件美观，但却使耐腐蚀性能降低。 2、锡Sn的作用机理 添加锡对镀锌层表面外观有显著的影响，特别是与铅同时添加时，锌花效应增强，并能消除锌花界面的凹陷，表面亮度剧增。至于添加锡对其他性质的影响倒不十分显著，ZnSnAl合金(成份相当宽广)强调应用在热浸镀锌上，有良好的附着性，抗腐蚀性，表面外观及成型性。 3、锡Sn的镀锌层作用 (1)含锡锌液凝固方式 锡能改变镀锌层的凝固方式并产生锌花。锡在固态锌中的溶解度<0.1%， 所以锡不会回到液态，于是锌的固溶体产生树枝状结晶。锡含量高时，液相必须在共晶温度198以下才会凝固。 有许多报告都说明了添加锡有助于显现锌花，Cameron指出此特性必须配合添加其他元素，例如铅。 同时加锡和铅，镀锌层有很好的锌花表面和光亮度，类似霜花图案那样， 在一定区域交错排列着。“铅:锡”的比例则影响这两种不同表面范围大小的比例，经探讨类似霜花的表面晶粒几何特色得知，它是由非常小的二次晶粒，同方向组成;这是由于当锌液凝固时，锡带出过量铅在锌中形成的准安定残留所致，而结晶格子的畸变，则来自于大的铅原子导引形成二次晶粒，或许高铅区域树枝状结晶的再结晶是来自于热量不断地从镀锌层上散失所致。 Sebisty对添加锡(单独添加或与镉(Cd)、铜(Cu)和锑(Sb)一块添加) 做了更进一步之研究，锌液为铁的饱合化合物，铅、铝含量可改变。若不含铅，锡含量<0.5，不产生锌花,;锡含量增高些，锌花非常小;若加入0.5%的铅，锌花显著增大，霜状区域亦呈现。即使锡含量增加到2.5%，霜状区还是看得出来。 Sebisty指出，添加0.5%的铅和0.15%的锡，会造成锌花界面凹陷情形;但若锡含量增加到0.6%，则此情形消除，恢复平滑。Ellis亦曾提到添加锡能消除过量铅所造成之锌花界面凹陷。 Sebisty发现，锌液含0.05%铝，0.5%铅时，添加0.6%锡和0.04%锑会得到最佳光亮度和最大锌花对比。其它研究也曾提过添加锡可增加镀锌层表面光亮度。 过量的锡也会造成黄色氧化斑点，解决这个问题只须添加铝即可克服。 Nippon steel的ZnSnAl热浸镀锌用合金，自称可达到平滑又光洁的镀锌层表面，其成份为：30%锡，0.005?0.5%铝；20%锡，0.005?20%铝；5?60%锡，0.3%铝。 (2)锡对镀锌层厚度影响 Sebisty报告指出添加锡对镀锌层重量影响并不明显。另外Radeker亦指出锡含量至1%对Zn一Fe+Zn一Fe之金属化合物层的形成并无影响。Hall发现如 果没有添加铝，添加锡对镀锌层重量有少许影响，锡有减弱铝对金属化合物形成的抑制效应；1%的锡会减弱0.05%铝对金属间化合物形成抑制效应。 小资料锡在热镀锌中作用机理：关于锡的应用资料，仅提供大家参考用。 Imhoff提出添加锡可使镀锌层较薄，但他并没提供数据，何种成份。苏联提出锡含量>2%时，会影响锌液的流动性，相对增加镀锌层厚度，但并未提出实验时的温度，所以不值得取信。 (3)锡对镀层的机械性能影响 Hall指出Zn-Sn合金较脆，所以镀锌层应该亦趋于脆性。Ellis等人提到添加锡有增加附着力的功效。前面提过锡会减弱铝对金属化合物形成的抑制效应，所以Sebisty认为会降低附着力。Nippon Steel自认为其ZnSuAl合金能增加镀锌层的附着力和延展性，但其研究是针对ZnSn来比较的，所以实际好处并不清楚。 (4)锡对镀锌层腐蚀的影响 这方面的研究较少，仅有几篇报告认为添加锡会轻微影响抗腐蚀效应。 ASM手册指出，锡含量超过1%，锌锅的寿命将降低。 Nippon Steel自认为其ZnSuAl有好的抗腐蚀性，但还是与ZnSn来比较，在日本Zn Sn锌锡镀层被广泛应用在电镀锌工艺上。 (二)金属锑Sb添加应用 1、锑Sb对镀锌层的影晌 锑在锌液中同样因能降低锌的熔点而可获得大锌花的镀锌层。 Sb能促进大锌花的形成，提高镀锌层的致密性，抑制晶界腐蚀。为实现环保，已出现了用锑、铋代替铅生产大锌花热镀锌工件的趋势。一般Sb的加入量<0.3%。 二、锑对热镀锌外观质量有利，现正以快速发展的趋势作为添加成份，并以合金的型式应用于热镀锌生产中。 2、锑Sb的作用机理 在“批量热镀锌”中，锑的主要影响在于改善镀锌层的外观，少量的添加有助于锌花的形成，同时产生平滑漂亮的镀锌层表面，但锑的添加会造成镀锌层脆化和由于氧化而产生的黄色斑点，总之，添加锑目前尚未被广泛应用。 最近研究的重点是在连续镀锌锅中含铝情形下，以锑取代铅有相当好的影响。铅可产生想要的表面特性，如锌花。但铅易造成晶粒间腐蚀，唯有添加铝含量>4%时才能避免。用锑取代铅可达到相同的表面效果，这是因为锑、铅有相似的表面张力和结晶过程所致。 3、锑Sb的镀锌层作用 和铅相同，锑在固态(相)锌的溶解度相当低，因此当镀锌层凝固时趋向 形成树枝状结晶，于是产生锌花。Radeker如研究指出，锌液含锑0.09?0.97%，铅0.69，和铝0.2，当含0.09锑(和纯锌液比较)产生小锌花；由于添加锑，可以降低熔融锌液的表面张力，所以在非；另外添加锑会减弱铝对金属间化合物形成的抑制效应，；有资料提到，锑对锌层有脆化影响；加上铝后，少量添加锑对腐蚀性并无明显影响；层不会起泡，仍保持良好的表面特性；热镀锌多元合金应用特点；无论嘛一种热浸镀锌专用锌合金，都应具有下列使用功；2、能合理控制镀锌层厚度、减薄镀锌层，可以抑制钢；3、可以液比较)产生小锌花。当增加锑含量时，锌花增大；0.58%锑含量时，可有30?50mm直径的锌花，而且表面光亮无斑点，或许来自于添加铝。Hall研究指出，锑含量超过0.05%以上会发生黄色斑点，但只须添加铝即可消弭，即使锑含量高达1%，添加Cd(镉) 亦可消除黄色斑点。0.01%锑和0.03%铝可得到光亮表面，大的锌花。若再加1%锡，则效果更佳。其它尚有许多锑对镀锌层外观正面影响之报告。 在熔融的锌液中，添加锑和铅有着相似的表面张力，添加锑对锌花的平整有显著的改善，虽然并没有正式文献可以参考，而以锑取代铅或许可以解决锌花接口凹陷的情形(连续镀锌工序上。在对连续式热镀锌所作研究上强调：添加0.02%?0.15%锑至含0.2%铝和<0.02铅的锌液中，可得到大又平整的锌花；另外当使用5%铝共融合金和微量的铅时，添加锑可以消除表面产生的水纹，锑含量在0.02?0.15%；同样的，0.1%锑可取代铅的作用，而且消弭5%铝共融合金所产生的斑点。 (1)镀锌层厚度 由于添加锑，可以降低熔融锌液的表面张力，所以在非连续式热浸镀锌时，有助于多余锌液自工作上流下，减少镀锌层的重量，然而这方面并无证明的文献，也许是因为添加锑尚未被普及应用之故。 Sebisty和Raderker报告中指出，锑对镀锌层厚度影响并不显著。Hall则发现，当锑增至1%时，对镀锌层厚度并未改进，但他并未说明是Fe-Zn金属化合物层或是整个镀锌层。 另外添加锑会减弱铝对金属间化合物形成的抑制效应，1%锑会减弱0.05%铝对锌铁之间的抑制效应。温度在490?520时，时间对金属间化合物的生成呈线性而非抛物曲线(当采用低硅钢、0.02%Si锌锅和传统用镀锌合金)，而这会导致镀锌层较厚。Horstman发现，若添加锑则可扩大上述温度范围区间，当添加0.5%锑时转变温度从480开始;添加5%锑时，转变温度降至450即开始(正是一般镀锌之操作温度)，所以5%锑将导致镀锌锅钢板加速溶解，过多的金属间化合物生成，寿命缩短。 (2)机械性能 有资料提到，锑对锌层有脆化影响。Radeker观察到，若锑含量超过0.1%，镀锌层的延展性降低。作拉力试验时，会产生裂痕。Gordet提出，添加0.05%锑会造成镀锌层脆化。Bablik发现添加0.3%锑到含0.4%的锌液中，会降低镀锌层的附着力，不过影响非常小。在连续式镀锌工艺中，一般加了铝后可减少降低锑对镀锌层产生脆化效应影响。Lee强调，铝含量在0.2%?17%；锑可到0.15%，不会有任何机械性能上的不良影响。 (3)腐蚀效应 加上铝后，少量添加锑对腐蚀性并无明显影响。Radeker报告指出，锑含量>0.3%时，可提高抗腐蚀性;若铝含量在0.2?17%时，锑可以用来取代铅，消除晶粒间的腐蚀问题，而且在湿热的大气中镀锌层不会起泡，仍保持良好的表面特性。Lee强调，锑含量在0.02%?0.15%，铅小于0.002%，可提升抗腐蚀性，改善白斑的产生。 热镀锌多元合金应用特点 无论嘛一种热浸镀锌专用锌合金，都应具有下列使用功能： 1、具有可获得比常规热浸镀锌更为平滑、均匀的链锌层，同时保持镀锌层的光泽(具有自然沉积的相纯锌层)、消除灰暗色泽、消除色差，使钢铁工件表面光亮、平滑、色泽均匀。 2、能合理控制镀锌层厚度、减薄镀锌层，可以抑制钢材中含有的硅对镀锌层的影响，达到按要求控制锌层厚度的目的。 3、可以提高镀锌层的附着能力(消除、控制相的生成)，达到GB/T13592、 GB2694、美国ASTM123等标准的要求。 由于合金具有可以抑制钢材中含有的硅的作用，使得镀锌层组织更紧密，粘附力更好，镀锌层更加美观，因而能较好的提高镀锌层质量。 4、合金的添加抑制了锌的氧化和ZnFe反应，延长了镜面时间，保持锌层亮光持久，提高镀锌层耐蚀能力，因而延长存贮过程中镀锌层变暗的时间。 5、合金可以提高锌液的流动性，易于生产操作及提高热浸镀锌质量。锌液中加入该合金后，其流动性比纯锌液提高两倍以上(同温度)，由于流动性好，钢铁工件提出锌液后減少了锌瘤、毛刺，保证了产品质量，减少了纯镀锌层的厚度，达到了节锌的目的。 6、使用该合金后，能減少锌的氧化，控制反应，减少漂走层的成长与脱落，从而大幅度减少了锌灰、渣的生成，因此锌耗大幅降低。 7、使用该合金后能够较好的阻止锌液对锌锅的腐蚀，从而延长了辞锅的使用寿命。有的合金产品可以延长锌锅的使用寿命23年(高温热浸镀锌除外)。 8、一般专用合金的降低锌耗指标都应该达到15% 25%。 9、添加合金有一定的降低锌液温度作用。加入合金后锌液温度可由原来的 460 480降至 425445从而节省大量能源，由于锌液温度低，将少产锌灰20%以上、锌渣30%以上，在减少了对锌锅腐蚀的同时，还减少了锌的蒸发及有害气体和粉尘的产生，改善工人的操作环境，降低了工人的劳动强度。 10、加入合金可以提高浸润性，能有效的提高锌液对被镀工作的浸润性，减少漏镀。在使用热浸镀辞专用锌合金后，不仅使生产每吨钢铁工件的锌耗成本有所降低，同时还使镀锌层外观、镀锌层附着性、镀锌层耐蚀性等镀锌层质量指标得以提升。更为重要的是由于浸镀工艺的进步，使钢板锌锅的使用寿命得以延长。 具体的应用，应根据热镀锌企业自身情况，即当前每吨钢铁工件实际生产耗锌量，来判断可以继续改进的工艺空间。合金是在基本上不改变原有操作工艺的前提下添加的，总用量一般为锌液重量的1.2%1.5%。初次加入应分批多次添加。以后每次在加锌时按锌重量的1.5%添加。每次加入后最好使锌液静置半小时。初次使用时先把合金按锌液量的0.5%加进锌锅;溶化后视锌液状况再按同等比例，加入同等量的多元合金，直至合金在锌锅中的比例为1.5%。加入的合金全部熔化后，利用“净化剂”净化等方式进行泛渣处理(尽量彻底)，以除去锌液中原有的气体和悬浮物。上述处理后，将温度控制在450士10(温控波动值傲了适当放宽)，静置保温248小时，时间越长越好。 静置保温相当重要，在此时合金中的一些元素与锌液中的铁反应，以达到除铁效果，要使整锅锌液合金化一般需要一周左右。这期间可照常生产，效果会逐渐明显。取锌液化验含铁量，应不大于0.03%。若大于此值，则还要添加合金。重复上述步骤或增加静置时间。此时合金添加量要小，约0.1%。 热镀锌厂锌液的成份铅、铝作用概述 锌液的成份，对于热镀锌的工艺过程、热镀锌质量都有很大的影响。通常，我们使用的工业锌不纯物的含量很小。一般铅的含量在0.1%以下，还含有微量的铁、镉、铜及锡。在有条件的地方。