热浸镀锌的基本原理(10)

热浸镀锌的基本原理

2.2 铁（Fe）的影响

铁是锌液中有害且不可避免的杂质。锌液中的含铁量一般来说都是很低，除非是应用了含铁很高的再生锌。根据前面给出的铁‐锌二元合金状态图的富锌端局部图可以看出，在420℃温度下，铁在锌中的溶解度约为0.02%，随着温度升高，溶解度增加。超过溶解度的那一部分铁会以锌-铁合金的漂移相ζ（FeZn13）存在，绝大部分沉于锅底形成底渣。在浸镀过程中，始终存在锌液对波动会使铁从锌液中析出，呈细小的颗粒漂在锌液中。此外，当在锌液中加铝时，铁和铝反应生产铁-铝金属间化合物，其密度较小，会漂浮在锌液面上形成浮渣。

锌液中铁的存在明显增大锌液的黏度和表面张力，降低锌液的流动性和对钢的浸润性，这会影响镀层的外观质量，出现锌瘤和堆积，使锌的挠性变差，并增加锌耗。锌液中的含铁量对铁-锌反应基本没有影响。

铁锅中含铁量较高时，产品表面会使镀层粗糙发暗，耐蚀性随之降低，因此生产中应严格控制锌锅中的铁含量，通常应保证≤0.07%（在锌锅深度的中部位置取样）。 2.3 铝（Al）的影响

2.3.1 对镀锌层外观质量的影响

铝是在热浸镀锌生产中最常用也是必须存在的合金元素。在浸镀温度下，铝和锌的原子可以无限互溶，但因密度的差异会有较多的铝浮在锌液表面，形成极薄的铝层，由于铝与氧的生成热大大高于锌与氧的生成热，所以会迅速与空气中的氧形成结构特殊、极其致密的Al2O3薄膜，起到保护锌液面不与氧的接触，降低锌的氧化损失，同时提高镀层的光亮度。如果不加入少量的铝，由于锌液中含有微量的铁，暴露在空气中，会生产浅褐色的含有Fe2O3成分的薄膜，锌液面难以保持稳定的光亮度，从而降低镀层的外观质量，并提高锌耗。在锌液中加入微量的铝是非常重要的。 2.3.2 对铁-锌合金反应的影响

（1）铝量在0.005%～0.2%范围内，铝对铁-锌合金化合反应的抑制作用 只有含铝量 0.15%时才能形成连续的Fe2Al5薄膜，因此铝延缓铁锌金属间化合物（主要是指δ相 和ζ相）生成的过程，主要是提高δ相成核速率，需经过一个间隔期（即孕育期），才具有稳定的长大速度，达到孕育期晶核称为结晶中心，此时，才能形成δ相层。此后Fe2Al5随之溶于δ相，阻挡层的作用也就消失了。在紧固件的热浸镀锌中，这个时间可以延长到2min，称作抑制期，以区别上述的孕育期。不同温度，铝含量对抑制时间的影响曲线见图4。在455℃下锌液中含铝量对镀件铁损与载锌量的影响(见表3)。

表 3 455℃的锌液中铝含量对镀件铁损与载锌量的影响

铁的损失量/（g/m）

浸镀时间

锌液中的含铝量（质量分数）/%

/min

0.025

1 2 4 8 15

_ 26 28 39 46

0.05 16 20 26 34 50

0.10 16 22 34 35 50

0.15 15 22 37 62 98

0.20 6 16 21 45 96

0.025 _ 582 686 795 868

0.05 361 342 622 667 880

0.10 341 457 698 686 895

0.15 349 463 708 1260 2268

0.20 254 453 529 958 2050

2

载锌量（g/m）

2