熱浸鍍鋅助鍍工藝應(yīng)用探討

摘要：熱鍍鋅層質(zhì)量、熱鍍鋅時所消耗的鋅成本和熱鍍鋅相關(guān)助鍍工藝有著緊密關(guān)系。文章研究與分析了熱鍍鋅的助鍍工藝，通過對熱鍍鋅助鍍工藝原理的研究，確定了鋼鐵制件在熱鍍鋅的過程中，相關(guān)助鍍液的有效成分的具體范圍和工藝參數(shù)；通過嚴(yán)格控制與管理熱鍍鋅的助鍍液成分和工藝條件，可以確保鍍鋅質(zhì)量，在一定程度上降低了生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：熱鍍鋅；助鍍；助鍍液；鋅成本；助渡工藝 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TG174 文章編號：1009-2374（2015）22-0060-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.030

熱浸鍍工藝主要成分保護(hù)氣體的還原防范與溶劑方法。其中保護(hù)氣體還原方法比較適宜進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，而溶劑方法一般用于周期作業(yè)。應(yīng)用保護(hù)氣體的還原方法進(jìn)行熱浸鍍鋅的過程中，要先利用高溫鍋爐把鋼材的表面油脂等相關(guān)有機(jī)物碳化之后去除，然后把處理過后的鋼材利用還原氣進(jìn)行保護(hù)，輸送至規(guī)定溫度的熔融鋅液中，實(shí)現(xiàn)熱浸鍍鋅。利用此種模式生產(chǎn)熱鍍鋅產(chǎn)品具備較高的生產(chǎn)效率，而且質(zhì)量相對穩(wěn)定，可是對于設(shè)備有著高要求，比較適宜進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。而溶劑方法的工藝流程相對比較多，其中熱浸鍍鋅最為重要的工序就是溶劑助鍍，其不但能夠彌補(bǔ)工序存在的不足，還能夠活化鋼鐵表面，有效提升鍍鋅質(zhì)量。另外，助鍍效果嚴(yán)重影響著鍍層質(zhì)量和鋅的消耗。對此，分析與研究熱浸鍍鋅助鍍工藝有著深遠(yuǎn)意義。

1 助鍍作用原理

助鍍指把酸洗過后的制件浸入助鍍液中，而在提出之后會在制件的表面產(chǎn)生一層相對較薄的氯化鋅銨鹽膜的過程。通常情況下助鍍具備多種作用，例如清潔鋼鐵的表面，有效去除酸洗之后殘留于制件表面上的鐵鹽或是氧化物，從而使鋼鐵件置入鋅浴過程中擁有最大表面活性；會在制件的表面沉積一層鹽膜，避免制件在助鍍池至鋅鍋一段時間在空氣中出現(xiàn)銹蝕；凈化制件在浸入鋅浴位置的液相鋅時，可以保證制件和液態(tài)鋅迅速浸潤、反應(yīng)。除此之外，制件表面所覆蓋的相關(guān)氯化鋅銨鹽膜具備活化作用。若是溫度未達(dá)到200℃時，就會在制件的表面產(chǎn)生一種復(fù)合鹽酸，此為一種強(qiáng)酸，能夠確保制件在干燥時表面難以產(chǎn)生氧化膜，進(jìn)而維持活化狀態(tài)。若是溫度超過200℃時，制件表面的助鍍液相關(guān)鹽膜中要分解為HCL，這時HCL就會對鋼基造成侵蝕，從而導(dǎo)致鋼基的表面難以形成氧化物，使鋼基維持活化狀態(tài)。在熱鍍鋅的過程中要科學(xué)合理地應(yīng)用助鍍液。

2 助鍍液成分影響

2.1 濃度

鹽類助鍍劑中的氯化鋅與氯化銨總濃度嚴(yán)重影響助鍍效果。若是濃度未達(dá)到100～200g/L時，制件的表面就會附著少許鹽膜，從而難以有效活化制件表面，并且無法獲取相對均勻與平滑的鍍層，比較容易發(fā)生漏鍍；而濃度超過400～500g/L時，制件的表面鹽膜就會過厚，不利于干透，導(dǎo)致鋅液出現(xiàn)飛濺，從而形成大量的鋅灰與煙塵。對此，助鍍劑相應(yīng)濃度一定要有效控制在200～400g/L區(qū)間。

2.2 溶液pH值

助鍍液的pH值常常會在熱鍍鋅的過程中被忽視，通常情況下助鍍液的pH值應(yīng)該在4～5之間，助鍍液在此范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)酸洗過后制件表面的進(jìn)一步清潔，有效彌補(bǔ)酸洗過程中出現(xiàn)的不足。若是pH值小于4，這時制件就會在溶液中遭受腐蝕，pH數(shù)值越低腐蝕就會越嚴(yán)重；若是pH數(shù)值大于5，這時就會導(dǎo)致制件的表面清潔效果比較差，而且pH數(shù)值越高，從而造成助鍍液的濃度降低，發(fā)生漏鍍。對此，溶液pH數(shù)值的測量應(yīng)該選擇pH數(shù)值在4～5區(qū)間且具備比較明顯色差的精密pH試紙，還可以應(yīng)用pH計(jì)。除此之外，還可以加入鹽酸或是氨水有效調(diào)節(jié)溶液pH值，如果在助鍍液中添加鋅滴和鋅灰等都會使助鍍液pH數(shù)值逐漸升高。對此，一定要重視助鍍液的pH數(shù)值變化，然后進(jìn)行科學(xué)、合理調(diào)整。

2.3 助鍍液的雜質(zhì)濃度

熱鍍鋅助鍍液中一般會存在KCL等相關(guān)雜質(zhì)，從而嚴(yán)重影響助鍍液的效果，發(fā)生漏鍍，造成返鍍件不斷增加。盡管在助鍍液中不應(yīng)用，只是添加少量KCL，從而降低浸鋅過程中煙塵的形成量，可是研究依然處在試驗(yàn)階段。針對煙塵的去除，許多發(fā)達(dá)國家在熱鍍鋅的過程中一般利用抽氣除塵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

3 助鍍劑和助鍍工藝分析

3.1 無煙助鍍劑

應(yīng)用以往的鋅銨助鍍劑過程中，在制件浸入鋅液之后，復(fù)合鹽膜就會在高溫環(huán)境下通過受熱分解形成HCL氣體煙塵，從而對操作環(huán)境與生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響?，F(xiàn)階段，學(xué)者已經(jīng)研發(fā)出多種無煙助鍍劑：首先是氯鹽系列，其是一項(xiàng)以Zn與CL作為主要成分，并且加入少許KCL或Ca等有關(guān)氯化物的無煙助鍍劑。而助鍍劑中的Zn與NaCL占據(jù)總量的60%～90%，同時助鍍劑幾乎不會形成煙塵，可是助鍍劑的效果并不是很理想，比較容易發(fā)生漏鍍。該作用的原理如下，氯化鋅主要發(fā)揮著基體的凈化作用與制件浸鍍之前的保護(hù)作用；而堿金屬或是堿土金屬的氯化物能夠有效改進(jìn)鋅液和基體制件的潤濕性與助鍍劑自身流動性。另外，經(jīng)過添加其他相關(guān)金屬能夠改進(jìn)制件表面的清理作用和助鍍劑自身的穩(wěn)定性等。其次是表面活性劑與氯鹽混合，對于熱鍍鋅的助鍍工藝而言，表面活性劑在早期主要應(yīng)用在助鍍劑的表面，防止助鍍劑的蒸發(fā)，而后來主要應(yīng)用在助鍍劑的添加劑方面，主要改進(jìn)助鍍劑自身的流動性和鹽膜的均勻性等。應(yīng)用Zn或Sn，同時堿金屬或是堿土金屬的氯化物等作為助鍍劑的重要成分，比較適宜應(yīng)用在熱鍍鋅和鋁合金工藝中。最后是植酸鹽系，主要由植酸鋅和氟化鈉及草酸等構(gòu)成的植酸鹽系列的助鍍劑，應(yīng)用草酸等活化基體的表面，助鍍劑中的檸檬酸主要發(fā)揮著配位亞鐵離子功能，而植酸鋅一般發(fā)揮抗氧化作用。因?yàn)橹儎┲胁⒉缓新然@，在浸鍍的過程中就不會形成煙霧，便于改進(jìn)工作環(huán)境，可是植酸鋅的價格相對比較昂貴。盡管無煙助鍍劑取得一定研究成果，可是并未在工業(yè)中大量

應(yīng)用。

3.2 電解活化助鍍劑

電解活化為一項(xiàng)新型的助鍍方式，其是以傳統(tǒng)助鍍劑的熱度工藝為前提，在助鍍劑池中建立電解裝置。一般情況下，電解活化的助鍍劑主要由Zn等構(gòu)成，而電解設(shè)備主要由石墨作為陽極與試樣自身作為陰極構(gòu)成。在進(jìn)行電解的過程中，容易發(fā)生置換反應(yīng)，從而使制件的表面存在充足的助鍍劑，而并未發(fā)生置換反應(yīng)的相關(guān)電鍍鋅層還能夠避免熱度之前實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)氧化和污染。對此，通過電解活化助鍍，能夠獲取質(zhì)量更為穩(wěn)定與無漏鍍等問題的鍍層。

4 結(jié)語

近些年來，社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展使國內(nèi)熱鍍鋅企業(yè)在科學(xué)技術(shù)和設(shè)備方面得到一定提升。而助鍍作為熱浸鍍鋅工藝的主要工序，一定要深入了解所有工藝參數(shù)的具體作用，同時進(jìn)行科學(xué)、合理控制，才可以在一定程度上有效降低成本，并且確保熱鍍鋅的整體質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)的核心競爭力。

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作者簡介：張欣（1978-），女，遼寧鞍山人，中國能源建設(shè)集團(tuán)鞍山鐵塔有限公司工程師。

（責(zé)任編輯：陳 倩）