热浸镀锌的基本原理(9)

热浸镀锌的基本原理

镀锌后采取水冷方式来解决。

1.5 锌液中加入铝元素时的浸镀反应过程

热浸镀锌工艺用于工业生产始于19世纪30年代，至今已有160余年。在锌液中加入微量的铝可以减少锌液的挥发，保持锌液面光亮，增加镀件的光泽性，也已有近百年的历史了。

20世纪70年代初，在薄钢板的热浸镀锌过程的研究中，国外学者发现，在锌液中加入0.1%～0.2%的铝，可以明显改善锌层在钢板上的附着性能。从20世纪80年代开始，利用近代检测分析仪器（电子射线显微分析仪、扫描电镜和离子质谱分析仪等）确定在铁锌合金层与钢基体表面之间有一层Fe2Al5存在（称为阻挡层），其厚度在0.01～0.1μm左右。在浸镀过程中，它可以在极短时间内优先形成并达到一定的厚度。它的存在，能减缓铁-锌之间的溶解、扩散和形成金属间化合物的反应。试验证实，浸渍36s时，仅形成10μm的铁锌合金层，这样当钢板离开锌液时，带出一部分锌液在钢铁表面形成一层纯锌层（并用气刀吹抹控制其厚度约为20～30μm）。由于铁-锌合金层很薄，故整个镀层的附着性及塑性都很好，保证了在以后的剪切及冲压成型工序中，都不会发生脱落。但是，随着浸镀时间的延长，这种阻滞作用会逐渐消失（钢板的浸镀过程都是在几秒钟之内完成）。研究发现，当浸镀时间超过2min后，随着镀液钟铝含量增高，铁损失量及锌层厚度都明显增加。根据上述各种合金相形成机理的分析，可以认为此“阻挡层”的作用仅是阻止δ相晶核的生成与长大的过程。Fe2Al5相仅在浸镀初期的极短时间内形成阻挡层，最后便溶解并参与δ相晶粒的生长过程，阻挡层的作用随之消失。

总之，微量铝的加入，不会对铁-锌合金化反应的过程产生实质性的影响，仍然要遵循热浸镀全过程的相变动力学基本规律。

以上论述是基于长期实践观测，制取试样，通过各种分析手段检测，并根据金属学的基本原理进行分析，在参阅了大量的文献资料的基础上提出的。上述观点对“连续热浸镀锌过程Fe2Al5阻挡层作用”是肯定的。重要的差别是又进一步阐述了热浸镀锌离开锌液冷却时的相变过程，即Г1 相和Г2相的形成过程。这仅为初步的研究与探索，它与实际观察到的热浸镀锌层的各项特征是一致的，但仍需通过深入的试验和晶体分析，加以确定。

2 锌液成分对镀层结构及性能的影响

热浸镀锌时的锌液成分除了锌元素之外，还存在少量的其他元素，可以分为两类：a. 不可避免的自然夹杂物，如商品锌锭中存在微量的铅、铝、镉、铁、铜等；b. 人为加入的少量合金元素，如铝、镍、锑、硅、镁、铋、锰等。 2.1 铅（Pb）的影响

铅是锌锭中不可避免的成分，按照不同牌号的锌锭，其含铅量为0.003%～1.0%。铅在420～500℃的锌液中溶解度约为1.2%，过量的铝从锌液中游离出沉于锌锅的底部。在常温下铅在锌中的溶解度几乎为零， Pb能降低锌液表面的张力，从而提高对钢的浸润性，对纯锌层的形成有减薄的趋势。铅对合金层的形成并无影响，但可使锌的熔点降低，延长锌的凝固时间；由于存在偏晶现象，故能促使锌层表面形成大的美观的锌花。

在使用铁制锌锅时，通常在锌液中加入铅锭，使之在锌锅底部形成5～10cm厚的铅层，可起到保护锌锅底部免遭锌液的腐蚀，同时可使锌渣浮在铅层上，便于捞出。但是，锌液加铅也有弊病，比如铅的挥发会危害人的健康：应保证锌层的含铅量 0.8%才是安全的。近几年来，生产实践有尽量不加铅的趋势。