浸热

表面技术

热浸镀锌。

简介

目前热浸镀主要有热浸镀锌、热浸镀锡、热浸镀铝、热浸镀铅等几种。热浸镀锡镀层属于阴极保护，所以一般产品都限于室内，现在主要用于制罐工业。热浸镀铝具有良好的耐热、耐候和热反射性，但是焊接性能比较差，而且工艺也比较难掌握。它的应用也相当的广泛，主要用于是由化工、冶金、机械和交通运输等领域。热浸镀铅由于其良好的耐蚀性能、钎焊性能、涂着性能、加工性能和焊接性能，应用很广，但是随着环境保护要求的提高，热浸镀铅钢板已经逐渐被热浸镀锌钢板代替了。热浸镀锌中由于锌的标准电极电位负于铁，在水和潮湿的空气中镀锌层具有牺牲阳极、保护钢基的作用，从而延长了钢材的使用寿命。因此，热镀锌是当今世界上应用最广泛、性能价格比最优的钢材表面处理方法，同时镀锌钢材也是国家扶植和优先发展的高附加值短线产品。

目前常用的镀锌方法有热浸镀锌、电镀锌、机械镀锌和热喷涂（镀）锌等，其中热镀锌约占镀锌总量的95%，热镀锌用锌量在世界范围内占锌产量的40%，在我国约占锌产量的30%左右。热镀锌按照生产的产品不同又可以分为连续镀锌和一般镀锌。连续镀锌是钢材经清洗、除油、酸洗和助镀处理后快速通过锌池，在表面镀上一层纯锌的工艺，这种工艺适用于线材、板材和带钢。连续镀锌钢板可分为镀纯锌钢板——GI钢板和镀后退火处理钢板——GA钢板，后者由于具有很好的表面质量和优异的抗腐蚀性能，且成本较低，在工业生产特别是汽车工业中得到广泛应用。一般镀锌是钢结构件经清洗、酸洗和助镀处理后，在445～455℃的锌液中浸镀3～8分钟，钢件表面形成Fe-Zn 合金层的工艺，它一般适用于小批量产品的镀锌，在建筑、通信、家电等方面应用较多。

热浸镀的发展

热浸镀起源于古罗马时代，其最初是从铁板热浸镀锡开始的，英国和法国是最早运用该法生产镀锡板的国家。1742 年法国化学家Melouin 首先将熔融锌镀在钢铁制品上。1836 年法国人Sorel将热浸镀应用于生产。1837 年英国人Grawford 发明了目前广泛使用的溶剂法热浸镀工艺。1931 年Sendzimir 获得用保护气体还原法生产连续镀锌钢板的“森吉米尔”法的专利，并于1937 年在美国建成第一条连续热镀锌生产线，为现代镀锌钢材的生产奠定了基础。20 世纪60 年代，热镀锌工艺得到了迅速的发展，其标志为：镀前处理由氧化炉改为无氧化加热炉，镀层厚度由辊镀法改为气刀法，镀后处理由弯曲拉伸矫直机代替了多辊反复弯曲矫直机。80 年代，一系列的改革让热浸镀锌再次快速发展。

热浸镀锌工艺

热浸镀锌工艺流程一般都包括预处理、热浸镀和镀件后处理三个部分。而根据预处理的方法不同，热浸镀锌可以分为溶剂法和保护气体还原法。

1、溶剂法

溶剂法热镀锌适用于钢带、钢板、钢丝、钢管、型钢以及部件热浸镀。这种工艺的主要特点在于：钢件浸入锌液之前表面要经过脱脂去除钢件表面油污、酸洗去除钢件表面的氧化皮、清洗后向钢件表面涂助镀剂以保护钢件表面不同大气接触而避免再氧化，随后以烘干或者不烘干钢件表面的方式浸入锌液完成浸镀工艺。表面熔剂未经烘干就进入表面覆盖有熔融熔剂的锌液进行热镀锌，这种方法称为湿法热镀锌。这种工艺由于锌液中不加入铝，生产的镀层合金层很厚且粘附性不好，存在质量方面的问题，因此已经逐步被淘汰。反之，表面涂过熔剂的钢件送入烘干炉中（烘干温度约为250℃）将熔剂烘干，再进入锌液中进行热镀锌的方法就是干法热镀锌。现在的熔剂法热镀锌工艺基本上采用的都是干法热镀锌工艺。干法热镀锌中的铝含量也比较低（通常为0.1wt%），所以溶剂法热浸镀锌生产出来的热镀锌层粘附性比较差。

溶剂法钢带连续镀锌具有代表性的工艺为著名的惠林法。这种工艺需要冷轧钢带线外退火，随后钢带进入生产线进行碱洗、酸洗、水洗、涂熔剂、烘干等多道前处理工序。这种工艺较为复杂，生产成本也较高，产品品种单一，只能生产薄规格钢带，产品常常出现因为熔剂与锌液的铝发生反应而引起的镀层与基体结合力下降所导致的熔剂缺陷。其产品主要用于建筑和容器制造业等对镀锌板质量要求不高的行业。由于钢带进入锌液之前温度大约为250℃，因此钢带在锌液中必然大量的吸热，提高自身的温度，以便与锌液的温度平衡，这就需要供热量较大的感应加热锌锅为钢带提供足够热量，同时增加了浸镀的时间（约为20s），对比还原法热浸镀时间（3～5s）大大延长，因此溶剂法合金层厚度高于还原法热浸镀层的厚度，导致附着性下降。此种工艺已经问世多年，虽然投资成本低，但是环境污染较重。

2、保护气体还原法

保护气体还原法又称森吉米尔法，是现代连续镀锌生产线普遍采用的方法，代表了现代的热镀工艺。还原法热镀工艺就是直接以冷轧钢带和热轧钢带作为热镀锌原板，在作业线内进行保护气体再结晶退火。

保护气体还原法的特点是将钢材热处理（连续退火）和热浸镀锌连接在同一条生产线上，取消了熔剂法中的碱洗、酸洗、水洗与熔剂处理等一系列操作步骤。在该法中，钢材先通过用煤气或者天然气直接加热的微氧化炉，此时，火焰将钢材表面上残余的油污、乳化液烧掉，同时钢材表面被氧化，生成天蓝色的氧化薄膜。然后钢材进入还原炉。还原炉是密封的，炉内通有由氢气和氮气混和而成的保护气体。还原炉采用辐射管进行间接加热或电阻加热。辐射管可以烧煤气、天然气或重油。还原炉的主要作用有二：a. 把钢材表面的氧化皮还原为适合热镀锌的活性海绵状铁；b.把经过微氧化炉加热到一定温度的钢材继续加热，完成再结晶退火。经过还原炉处理的钢材，接着在保护性气氛中被冷却到适当温度后，进入热浸镀锌锅。

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