熱鍍鋅工藝及鋅鍍層鈍化的相關(guān)問(wèn)題研究

李秀峰，張保利

（河北省冶金研究院，河北 石家莊 050031）

熱鍍鋅主要是對(duì)金屬進(jìn)行涂覆以提高鋼鐵耐蝕性的過(guò)程，它利用鋅的耐蝕性，通過(guò)熔融的鋅液進(jìn)行高溫加工，與鋼鐵生成合金層。因此在熱鍍鋅工藝的加工中，存在著鋅鍋使用壽命短、鋅液加熱效率比較低，加熱過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)題，且在熱鍍鋅操作和鋅鍍層鈍化的過(guò)程中，化學(xué)產(chǎn)品使用貫穿全程，所以若工藝優(yōu)化不好，則容易出現(xiàn)一系列諸如環(huán)境、安全等問(wèn)題。不利于熱鍍鋅行業(yè)和鋅鍍層鈍化工藝的發(fā)展和應(yīng)用。

1 熱鍍鋅工藝及鋅鍍層鈍化發(fā)展的重要性

熱鍍鋅工藝主要是應(yīng)用于強(qiáng)腐蝕環(huán)境中對(duì)金屬構(gòu)件的保護(hù)，它的前期準(zhǔn)備包括脫脂、酸洗、溶劑助鍍、烘干預(yù)等方面，然后再鍍鋅和冷卻鈍化整理的過(guò)程，整個(gè)過(guò)程方便簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，易于操作，大大縮短項(xiàng)目的維修次數(shù)。鍍層鈍化則可以提高鋼鐵的抗腐蝕能力，且毒性較低，在航空、電氣、交通等各行各業(yè)都有很高的利用價(jià)值。簡(jiǎn)單的說(shuō)，鈍化就是鍍鋅工藝的一部分，鋼件鍍鋅后后如果沒(méi)有進(jìn)行很好的后期處理，會(huì)使得鍍層就會(huì)很快變暗，會(huì)慢慢的出現(xiàn)一些白色腐蝕產(chǎn)物。因此，為了減少鋅的化學(xué)活性，通常通過(guò)鉻酸鹽溶液來(lái)對(duì)其進(jìn)行鈍化處理，使鋅層表面上形成一層鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜層。這層膜被稱為叫“鍍鋅鈍化”。但隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，無(wú)鉻鈍化工藝代替含鉻鈍化工藝已成為一種必然，但目前無(wú)鉻鈍化工藝尚不成熟，因此研發(fā)出一種可替代現(xiàn)有六價(jià)鉻鈍化的工藝迫在眉睫。

2 熱鍍鋅工藝和鋅鍍層鈍化發(fā)展存在的問(wèn)題

（1）工作人員對(duì)熱鍍鋅工藝和鍍層鈍化問(wèn)題不了解。目前，工廠中大部分工作人員沒(méi)有經(jīng)過(guò)專業(yè)的培訓(xùn)，工作人員通常都是在日常工作中積累工作經(jīng)驗(yàn)，特別是一些年輕的工作人員，對(duì)于熱鍍鋅工藝和新鍍層鈍化的使用方法和注意事項(xiàng)需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)，事故危機(jī)處理能力差，安全意識(shí)不夠，容易出現(xiàn)一些危險(xiǎn)情況。

（2）熱鍍鋅工藝認(rèn)識(shí)模糊。近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，熱鍍鋅產(chǎn)品百花齊放，由于市場(chǎng)對(duì)于其防腐原理不熟悉重視程度也不夠，所以在熱鍍鋅工藝的工藝方法中，存在著工藝種類(lèi)多。對(duì)冷鍍鋅和熱鍍鋅的使用效果不了解，出現(xiàn)用冷鍍鋅代替熱鍍鋅的情況。

（3）傳統(tǒng)工業(yè)化鈍化中的問(wèn)題。熱鍍鋅雖然是應(yīng)用比較廣泛的產(chǎn)品，但是其中傳統(tǒng)的六價(jià)鉻鈍化具有很高的毒性，對(duì)環(huán)境造成了很大的影響。近年來(lái)，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，有關(guān)部門(mén)展開(kāi)多次研究與探討，其中包括硅酸鹽鈍化、三價(jià)鉻鈍化等，但是離工業(yè)化的應(yīng)用還有很長(zhǎng)一段時(shí)間，需要對(duì)其進(jìn)行探討。

3 熱鍍鋅工藝及鋅鍍層鈍化的具體措施

（1）加大教育宣傳力度。企業(yè)可以針對(duì)熱鍍鋅工藝及新鍍層鈍化工藝的重要作用，開(kāi)展宣傳講座，讓工人們充分了解熱鍍鋅工藝及鋅鍍化工藝的重要意義，也可以通過(guò)觀看視頻的方式，讓工人對(duì)熱鍍鋅工藝和新鍍層鈍化進(jìn)行了解，同時(shí)，還要對(duì)工作人員進(jìn)行安全培訓(xùn)，因?yàn)樵跓徨冧\工藝和新鍍層鈍化的使用過(guò)程中，會(huì)涉及一些化學(xué)物品，這些化學(xué)物品容易對(duì)人體造成危害，所以要注意不要隨便觸碰，以免受傷。例如，企業(yè)需要對(duì)員工進(jìn)行熱鍍鋅工藝及新鍍層鈍化的問(wèn)題進(jìn)行培訓(xùn)，提高工作人員的安全意識(shí)和應(yīng)急處理能力。另外，還可以加大技改資金投入，通過(guò)引進(jìn)新設(shè)備新資源，改變生產(chǎn)工藝，避免工人接觸，產(chǎn)生不必要的危險(xiǎn)。

（2）熱鍍鋅工藝的應(yīng)用。冷鍍鋅和熱鍍鋅在本質(zhì)上是不同的，冷鍍鋅是把鋅鹽溶液通電進(jìn)行電解，將其中的鐵離子和鋅離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而熱鍍鋅則是在高溫的條件下，在加工過(guò)程上來(lái)說(shuō)，冷鍍鋅的操作環(huán)節(jié)少，過(guò)程更加簡(jiǎn)單，但是由于冷鍍鋅再加工的過(guò)程中不需要進(jìn)行加熱，所以，冷鍍鋅的上鋅量要比熱鍍鋅少很多，所以冷鍍鋅的耐腐蝕性比較低，在遇到油污、潮濕等惡劣的環(huán)境時(shí)，耐腐蝕性就會(huì)變?nèi)酰踔潦菃适?，所以，在抗腐蝕的過(guò)程中，一般不用冷鍍鋅。

另外在熱鍍鋅的制作過(guò)程中，一定要嚴(yán)格遵守步驟，不能出現(xiàn)放錯(cuò)加工化學(xué)物品，鋅鍋加熱溫度控制出現(xiàn)錯(cuò)誤等問(wèn)題，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，整個(gè)環(huán)節(jié)都需要重新來(lái)過(guò)，浪費(fèi)時(shí)間。然后進(jìn)行熱鍍鋅加工后，需要對(duì)熱鍍鋅進(jìn)行優(yōu)化，消除鋅液面的結(jié)塊渣宰，降低低助鍍劑中的二價(jià)鐵離子，選擇無(wú)鉻鈍化處理技術(shù)的應(yīng)用，來(lái)提高熱鍍鋅工藝的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。例如，熱鍍鋅的操作步驟大體是相似的，首先進(jìn)行前期準(zhǔn)備，然后熱鍍鋅的形成環(huán)節(jié)中首先需要對(duì)鋅鍋進(jìn)行加熱，其加熱溫度一般在440℃～460℃之間，不能太高，也不能太低，太低會(huì)導(dǎo)致鋅鍍層過(guò)厚，太高會(huì)導(dǎo)致鋅渣增加，使合金層的形成出現(xiàn)困難。將物品從鋅鍋中取出后，需要進(jìn)行打灰操作，以提高熱鍍鋅的光滑度，在提出時(shí)要注意，基件在鋅鍋中提取的速度一定不能過(guò)快，否則鋅液不能夠回流到容器中，形成均勻的鋅層，在對(duì)熱鍍鋅進(jìn)行冷卻時(shí)，需要在鍍層表面沒(méi)有發(fā)生顏色變化時(shí)快速入水，且水溫保持在30℃～60℃，同時(shí)為了減少熱鍍鋅的氧化需進(jìn)行鈍化，需要用鈍化劑對(duì)基件進(jìn)行浸泡，形成一層鈍化膜來(lái)防止腐蝕，另外對(duì)熱鍍鋅的外觀需要進(jìn)行技術(shù)處理，符合《金屬覆蓋層鋼鐵制作熱鍍鋅層技術(shù)要求及實(shí)驗(yàn)方法》的規(guī)定，使整個(gè)熱鍍鋅的操作更加的規(guī)范化。

（3）新鍍層鈍化應(yīng)用。新鍍層鈍化可以提高抗腐蝕性，減輕對(duì)環(huán)境的污染，具有無(wú)毒、成膜性能好、鈍化膜性能好的特點(diǎn)，而且新鍍層鈍化制作成本低，整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單，易于操作，對(duì)于企業(yè)的應(yīng)用有很高的價(jià)值。無(wú)鉻鈍化膜的外觀沒(méi)有什么明顯的特點(diǎn)，但是其看上去很厚實(shí)，而且膜層厚度比其它顏色的鈍化膜要厚，而且更加緊密，所以，無(wú)鉻鈍化膜的耐腐蝕性比較好，這種鈍化膜常用于軍品、汽車(chē)零件、辦公室用品等方面，與其他鈍化不同之處就在于無(wú)鉻鈍化膜加入了磷酸，但由于這項(xiàng)工藝并不成熟，所以需要對(duì)其進(jìn)行再加工研究。低鉻藍(lán)色鈍化會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，其鈍化膜層的質(zhì)量相當(dāng)于高濃度的鉻酸鹽化膜，而且其對(duì)于環(huán)境的污染小，只要稍微做一下處理，就可以進(jìn)行排放。例如，在低鉻彩色鈍化的研究中，其鈍化液的配制主要有兩種方法，一種是將原來(lái)的鈍化液全部倒掉，然后重頭開(kāi)始配制，一種是將原鈍化液剩余1/3，在進(jìn)行配制，而且可以看出低鉻鈍化的酸性比較低，所以在鈍化之前需要加入濃度為2%～3%的淡硝酸，來(lái)提高鍍層的化學(xué)拋光作用，為了促進(jìn)鈍化膜成膜和降低溶液PH值，可以在溶液中加入硫酸。PH值是低鉻鈍化中最重要的條件，再加入硫酸和硝酸進(jìn)控制時(shí)，一定不可一次性加入過(guò)多，PH低會(huì)導(dǎo)致鈍化膜光亮度比較差，PH值高則膜層的結(jié)合力比較差。

4 總結(jié)

由上文可知，在熱鍍鋅工藝和新鍍層鈍化這兩項(xiàng)工藝中存在著許多的問(wèn)題，需要進(jìn)行一步步的實(shí)驗(yàn)探索，才能不斷的進(jìn)行改進(jìn)，因此，在熱鍍鋅工藝和新鍍層鈍化工藝的研究時(shí)，首先要從環(huán)境的角度出發(fā)，進(jìn)行綠色工藝，其次要考慮生產(chǎn)成本和具體的應(yīng)用性能，做到低成本高效能，不斷的適應(yīng)企業(yè)的需要。