镀锌工艺培训课件.ppt

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1、镀锌工艺培训,批量热镀锌的发展过程,热镀锌是刚才防腐蚀方法中最普遍最有效的工艺措施，发明于18世纪中叶，至今将近270年。1742年 法国化学家码罗英博士发明了湿法镀锌；1800年 干法镀锌问世；1837年 法国索里尔申请热镀锌专利；1837年 英国克劳福特申请了以氯化铵为溶剂的镀锌工艺；1935年 波兰森吉米尔发明了氧化还原法镀锌工艺1937年 美国建立第一条连续热镀锌带钢生产线。1972年 美国伯利恒公司发明“Galvalume”热浸镀层钢板55%AL-43.4%Zn-1.6%si；1984年 国际铝锌组织申请专利Galfan合金Zn-5%Al-RE,镀锌原理,140和 165镀管工艺流程

2、：原材料检验（热水洗）(脱脂)（水洗）酸洗水洗涂溶剂烘干热镀锌外吹内吹（导杆式、蒸汽）空冷水冷自检打印钝化烘干（烘干喷漆）包装检验入库镀锌护栏工艺流程：原材料检验酸洗水洗涂溶剂烘干热镀锌外吹（内吹）空冷水冷（钝化、外吹）自检包装打捆检验入库,酸洗,作用：去除钢铁表面的杂质和铁锈成份：0HCl220g/l ; 抑制剂：0.51 kgm3原理：铁锈的主要成分（Fe2O3、 Fe3O4、 FeO） Fe2O3+6HCl = 2FeCl3+3H2O Fe3O4+8HCl= 2FeCl3+FeCl2+4H2O FeO+2HCl= FeCl2+H2O Fe+2HCl= FeCl2+H2酸洗后的工件应呈暗灰

3、色，应严格控制酸洗液成份及酸洗时间防止出现欠酸洗和过酸洗。,水洗,作用：去除钢铁表面的杂质、盐酸、铁离子等。成份：常流水（自来水),涂溶剂,作用： 经除锈后的钢铁表面仍会残留氧化铁和酸洗残留盐，同时由于操作的不连续性，活化的钢铁表面在空气中停留的时间较长，会二次氧化，如果直接镀锌易产生漏镀，必须进行助镀处理。成份： ZnCl2:300500g/l ; NH4Cl:150350g/l ; FeCl2:15g/l1、溶剂处理工艺：干法和湿法 干法镀锌工艺：工件经酸洗后用清水去除表面的铁盐和残留酸，再浸入氯化铵、氯化锌或氯化锌铵水溶液，经烘干后，进行镀锌。 其优点：产量高，锌渣产生少，锌液中可以添加

4、铝。其缺点是：清洗表面防漏度效果不如湿法。 湿法镀锌工艺：在锌液表面覆盖一层厚度约150mm的熔融溶剂。工件经过酸洗、水洗后穿过熔剂层浸入熔锌槽中。,其优点：熔剂层可以预热工件，减少飞溅、减少工件的变形、保温、防止锌液氧化、锌灰少。其缺点：对锌锅有腐蚀，溶剂稳定性差，需定期添加氯化铵或更换熔剂、熔剂消耗大、对环境影响大、产量低、锌渣生成量大、不能用于加铝操作、镀层附着力不如干法镀锌。 除干法和湿法外，有的钢管镀锌还采用干湿法工艺：先干后湿。 目前大多数企业采用干法镀锌工艺。2、溶剂的浓度： 国外溶剂质量浓度为：400550g/l，国内大部分结构件镀锌企业为200350g/l，我们企业为5507

5、00g/l.3、亚铁离子： 溶剂中的铁离子被带入锌池后会产生锌渣，每一公斤铁至少会消耗25公斤锌而形成锌渣。溶剂中产生亚铁离子的原因有三个方面：其一，工件经酸洗后，表面还残留铁离子；其二，工件在溶剂中的时间过长，溶剂对工件的侵蚀也会增加铁离子；其三，有些单位使用铁槽，或使用钢管加热管。 亚铁离子含量应越低越好，欧洲一般控制在0.53g/l，我国企业一般控制在10g/l,4、溶剂PH值 溶剂适宜的PH值范围为：45 当PH值低于4时，溶剂容易腐蚀工件，增加铁离子；超过5.5时，还可能使ZnCl2水解生成Zn（OH）2析出。5、溶剂温度 室温60 对于涂溶剂后无烘干，或烘干能力不足情况，应尽量提高

6、溶剂的温度。如果温度过高，会使水分蒸发，从而增加浓度。有时可通过调节溶剂温度，来保持溶剂的浓度。6、溶剂再生（溶剂除铁） 氧化沉淀法化学氧化和电解氧化 化学氧化： 可利用空气、臭氧、化学强氧化剂将溶剂中的Fe2+ 氧化为Fe3+ 并调整PH值，形成Fe（OH）3沉淀，过滤Fe（OH）3可将铁离子去除。 以双氧水H2O2为例： H2O2+2 FeCl2+4NHOH = 2Fe（OH）3 +4NH4Cl 电解氧化： 通过双室电解槽，在阳极区Fe2+ 失去电子氧化为Fe3+ ，并以Fe（OH）3析出，在阴极区H离子得到电子形成氢气。,烘干,作用： 将涂有溶剂的工件进行干燥，去除水分，防止工件进入锌液

7、时出现爆锌现象。温度： 80180 时间： 715min 各国对烘干温度缺乏统一的认识，对钢管镀锌，有的认为钢管表面温度超过230 ，会使溶剂分解。我们公司的三条线是将镀锌炉的烟道废弃的余热，经热交换器加热空气后对工件进行烘干。 溶剂烘干后原材料的表面呈暗灰色，如果出现绿色或黄色应对溶剂成份或操作工艺作调整。（呈绿色说明原材料又被氧化，应检查溶剂成份或减短在空中的时间；呈黄色说明烘干温度过高，应降低烘干温度）。,热镀锌,作用： 此工序是镀锌生产的最重要的，工件浸入锌液后，将会镀上一层锌层。工艺参数： 锌液温度：镀管 440 460 镀板 445 470 浸锌时间：不要锌层厚度产品：3080秒

8、要求锌层厚度产品：80180秒镀锌原理：1、锌的基本性质： 锌的原子序数为30，元素周期表中2副族，原子量为65.4，线膨胀系数25.010-6；熔点419.5；沸点906.8；密度（20）7.133，（450）6.53； 锌在常温下与干燥空气作用很小，镀锌钢材在大气中先形成氧化锌，在水气作用下会形成氢氧化锌，在自由流动的湿空气的二氧化碳的存在下会形成薄的、致密的有粘附性不溶于水的碱式碳酸盐，可以起到隔离保护作用。,当镀层有局部破坏时，由于锌的电极电位比铁低，在电化学腐蚀中，锌为阳极，铁为阴极因此镀锌层具有电化学保护作用，在潮湿的水气作用下会发生电化学腐蚀，生成相对易溶的氢氧化锌，形成白锈。2

9、、热镀锌层的形成： 热镀锌层由锌-铁合金层和纯锌层组成。热镀锌过程是一个复杂的物理化学过程，固态铁和液态锌接触时，发生铁和锌原子的界面反应，同时伴随锌、铁原子的扩散。 合金层的形成和成长需要能量，能量的强度因素是温度，能量的数量因素是浸锌时间，最佳的热镀锌工艺应当是在保证镀层品质的前提下能量最少的过程。因此我们的镀锌工艺也是把温度和浸锌时间作为重要参数进行控制。纯锌层厚度取决于锌液的粘度、提抽（引出）的速度和角度，与空冷速度也有关系。,3、锌液中元素对镀层结构和厚度的影响 锌液中其他元素的来源是锌锭中不可避免的杂质（Pb、Fe、Sn、Cu等）镀锌过程中锌液对镀件和镀槽的侵蚀而带入（ Fe、Si

10、、Mn等），为改善镀层结构、耐蚀性能、外观厚度、附着力等性能而添加的合金元素（Al铝、Ni镍、Sn锡、Mg镁、Pb铅、Bi铋、Sb锑、RE稀土等）3.1、铁的影响： 铁在熔锌中的溶解度非常低，450时为0.054%。超出溶解度的过量的铁会与锌结合成比重大于锌液的锌铁合金，通常称为锌渣。锌渣中的铁含量与温度有关，温度越高，铁含量也越高，一般为3.54%。锌槽中的锌渣应定期清除，以免影响镀层的塑性和耐蚀性。一般情况下，锌锅中的铁含量对锌铁反应没有影响。铁是镀锌过程中有害无益的元素，因此工件在酸洗后必须很好的清洗，溶剂中的铁含量越低越好，工件在锌液中停留的时间也应尽量缩短。,3.2、镍的影响： 镍的

11、熔点为1453，在450时镍在锌液中的溶解度为0.5%，研究表明在锌液中，当镍含量为0.040.12%时，可以有效降低硅含量为0.040.25%的活性钢在热镀锌时的锌铁反应速率，抑制圣德林效应而导致的镀层增厚、附着力差、镀层灰暗等问题。锌液中添加镍，对镀层的耐腐蚀性没有明显变化，但可以改善锌液的流动性，使镀层更加均匀、光滑。,3.3铅的影响： 在粗锌中铅是不可避免的杂质，在450460 时，铅在锌液中的溶解度约为1.21.4%。铅可以降低锌液的表面张力和粘度，改善锌液对工件表面的浸润能力，弥补镀锌前处理的不足，减少漏镀。研究表明，铅对锌铁反应无明显影响。在使用金属锌锅时，为了便于捞取锌渣，减少

12、底部锌渣的生成和保护锌锅底部免受锌的侵蚀，常在锌锅底部保留100mm的铅层。由于铅是重金属，对人体有害，污染环境，因此不宜采取。,3.4、铝的影响： 铝是热镀锌中最常见的添加元素。在锌液中添加微量铝有许多优点：1、可以减少生产过程中锌液的氧化。由于铝与氧的亲合力大而首先被氧化，在锌液表面生成AI2O3保护薄膜，从而可以有效地防止锌液的氧化；2、可以减薄镀锌层的厚度，提高镀层的粘附性。在保证钢管镀锌层均匀性和镀层重量的前提下，镀层越薄越好，也越经济。镀锌过程中，锌液和钢基首先反应形成Zn-Fe合金， 如果锌液中不添加徽量铝，不仅合金层生长较厚，而且硬和脆 ，因而使镀锌管在冷弯试验时锌层较易脱落。

13、如锌渡中添加少量的铝，则由于它和铁的亲合力强，在铁的表面便形成极薄的Fe 2A1 5层， 抑制了ZnFe合金的增长，使镀层减薄；3、能够抑制钢中的硅对镀锌的不良影响；4、可以减小锌花，改善镀层的均匀性以及提高表面的光亮与光滑程度。,4、钢基化学成分对镀层结构和厚度的影响 钢材的课镀性主要取决于钢材的化学成分，此外钢件的表面状态也有一定影响。在低碳钢中碳、硅、锰、磷、硫五大元素，对热镀锌层结构影响最大的是硅和磷，其次是碳，锰和硫影响较小。4.1、碳的影响 碳对热镀锌的影响主要取决于钢中碳的存在形式，其次是碳的含量。钢中碳通常以碳化物（Fe3C）状态和溶解态存在。同一含量的钢，因其组织不同，锌铁反

14、应速度也不同。一般情况下，碳化铁细小，组织均匀的钢锌铁反应速度慢，反之则快。一般情况下，钢中含碳量愈高，锌铁反应愈剧烈。,19,可编辑,4.2、硅的影响：钢中硅是影响锌铁反应最强烈的元素，上世纪四十年代，圣德林研究发现镀层随钢中硅含量影响呈现驼峰曲线（见图3-11），此曲线被称为圣德林曲线。钢中硅含量在0.070.1%处，镀层厚度最大；硅含量在0.150.2%处时，镀层厚度有降到谷底；硅含量在0.40.5%处时，镀层有急剧增加。人们将钢中硅对锌铁反应的影响成为圣德林效应。,4.3、锰的影响：锰含量在12%时对锌铁反应无明显影响；35%时锌铁反应区消失；6%时又出现线性区；8%时锌铁反应与实践成

15、线性关系。4.4、磷的影响：磷的存在能促进和加速不稳定合金层的生长。磷0.025%时，磷对锌铁反应影响不大，但当含量超过0.03%时，影响十分强烈，超过0.04%时，外观出现“树皮装”，镀层容易脱落。钢中磷与硅有相似的影响，磷与硅对锌铁反应的影响具有协同效应。磷会促进锌铁反应速率，其作用是硅的2.5倍。4.5、硫的影响：硫含量在0.1%以下时，对锌铁反应没有影响，硫含量的增加会加快锌铁反应。,5、镀锌形式：目前我们公司有三条镀锌生产线：140、165、和镀锌护栏。140是：螺旋浸入式；165是：花盘浸入式；镀锌护栏是：吊镀式。,6、锌锅：锌锅是热镀锌的基本设备，锌锅的寿命直接影响到产量和成本，

16、锌锅的腐蚀会增加锌耗，生产过程中一旦出现跑锌（漏锌），将对生产造成重大影响。因此正确设计镀锌炉和正确使用锌锅对镀锌企业十分重要。锌锅一般使用厚度为4060mm的低硅、低硫、低磷、低碳的优质钢板焊接而成。锌锅的一般寿命大约是35年。7、镀锌炉：镀锌炉的设计应保证锌锅受热面积的最大化，同时要尽量保证锌锅受热均匀，避免局部高温。由于锌锅的底部难免要聚集锌渣，锌渣的导热很差，一般的镀锌炉的设计都是加热锌锅的侧面。燃烧介质：一般有煤气、重油（渣油）、天然气、煤等。140线使用渣油；165线和镀锌护栏线使用煤气。,外吹,作用：抹去工件提出时带出的多余锌，将工件的外表面液态锌吹抹平整，使工件镀锌后表面平滑光

17、亮。工艺参数：钢管0.10.36MPa;W板0.360.4MPa） 外吹原理：,内吹,作用：抹去工件提出时带出的多余锌；对镀锌后的工件进行冷却。（此工序只适合钢管类产品）原理：蒸汽内吹,导杆式内吹：,空冷,作用：将粘附在工件表面的锌冷却，有液态变为固态。避免工件进入水冷时出现炸锌现象。方式：空气中自然冷却，也可用风机进行强制冷却。,水冷,作用：将镀锌后工件有高温冷却到接近室温，便于后工序的操作。水温：5080。水温过低容易造成炸锌；过高易造成钢管的弯曲变形。,自检,分检镀锌后的产品状态，避免不合格的产品流到下到工序。打印对分检合格的产品表面打印标记。目前主要有两种打印方式：滚印和喷墨。,钝化,此工序的主要作用就是对镀锌层进行防腐处理。有两种方式：喷漆和钝化烘干经过水冷的工件难免带有水分，经过喷漆或钝化的工件表面也需要烘干水分。烘干温度一般在100以下。,包装,此工序要对产品进行逐支（或块）检验，检验全部合格后才能包装。,谢谢,36,可编辑,