低温镀锌解析
2011-11-12 14:39阅读：
热浸镀锌自1742年法国化学家马罗英（Malouin）应用锌来作热镀至今，已有约269年历史，它是由较老的镀锡方法发展而来，以后在欧洲的英国、法国、德国等相继发展较快。当时采用的都是较高温度的镀锌，随历史，科技的发展，发现较高温度的镀锌易产生色差现象、附着性强度等问题，渐渐被低温镀锌取代，上述情况有较大的改观。
1、低温镀锌
低温镀锌的采用，多年前已在热镀锌界形成共识，它有很多好处，现在北方的热镀行业实施低温镀锌不少，南方的一些镀热行业也在采用，如株洲等地也用低温镀锌，有些单位向本厂进行商业性介绍和推荐，邻近的上海地区，应用低温镀锌较多，上海有一家民营热镀锌厂，规模较大，其中有1000吨级的镀锌锅，使用的工艺温度是435℃，产品质量也不差，很少打磨，锌层厚度也好
，锌耗为3.8%左右，其它行业的镀锌厂要求高的用低温热镀锌不少，这是科技进步的趋势，且体现出一定的优越性，何乐而不为。
2、何谓低温镀锌，其温度究竟是多少？
众所周知，锌的熔点是 419.5℃，因此不可能在此温度进引生产，就是锌固相与铁固相的热扩散亦要达380℃以上才能进引，所以，所谓低温镀锌是指435-440℃之间，而不采用450-460℃的温度镀锌，是相对而言的低温镀锌，但对热镀锌的质量有较明显提高，锌层的厚度并不增厚，锌耗并不增加。
3、温度对锌的粘度的影响
通常金属锌随温度升高粘度变小，流动性跟随变好，金属锌随温度的降低，粘度变大，流动性变差。
所谓粘度又称粘性，是流体内部阻碍其相对流动的一种特性，粘度有动粘、相对粘度和运动粘度。
温度与金属锌的粘度应有一定关联，但相差几度会产生多大的影响，查阅有关锌的粘度，无此性能的数据，株洲市某单位推荐一种合金材料，据介绍它在440℃时的粘度相当于450℃是的粘度，但亦无数据，科学的态度应凭数据说话。
既然锌的粘度无法得知，这里有一个建议，不知有否参数价值，用锌的熔点高低（加了合金后，或有杂志后）来判断锌液的流动性好坏，相应熔点低的，在相同温度是，流动性要好，尤其在锌液中有杂质或添加合金后，不防测试一下熔点，应该能看出一些端倪，另外流动性试验可按柯蒂方法将金属铸成螺旋状测量它的长度。
4、热镀锌中锌的粘度还与哪些因素有关
除温度对粘度有影响外，锌液中杂质：铁、碳、锌灰、锌渣、添加的合金等都会引起锌液的粘度变化，所以温度高有降低锌液粘度的一面，亦会造成粘度增加的一面，成亦萧何，败亦萧何，因为锌液的温度升高，镀件等缺损增加。同时，锌液中的铁溶解度增大。温度高，锌液中铁增加很快，是锌液的浸润性变差，从实践经验知道锌液的流动性变坏，甚至铁溶解度在0.06%时，对锌层的附着强度，性能都会有严重的影响，某厂锌液中铁量达0.06%，生产的镀锌产品发现锌层会脱落，所以镀锌温度要严加控制，此外，锌液温度高，热置换反应增强，侵蚀时锌与镀件的铁界面反应加强，会将基体中的硅、磷、碳等元素一并侵蚀一下，脱落后混入锌液中，从而造成锌液的粘度增大，流动性变差，且温度越高造成的影响越大，除此之外，温度高氧化反应强生成的锌灰增多，铁侵蚀多与锌形成的渣亦增多，且漂浮在锌液中，这样不但消耗锌，还好损害镀层的外观，对锌液粘度随杂质增多而变稠，锌液流动性变差，有经验的镀锌工作者都清楚，新的锌液，初始时杂质少，锌液粘度小，流动性好，镀出的锌层较薄，随着生产的不断进行，锌液中的杂质会越来越多，锌液的粘度变大，流动性差，镀出的锌层变厚，且随采用的温度越高，锌液变粘稠更快，虽然温度高开始阶段有些好处，但好景不长，随杂质的激增，后果会严重，令人值得思考的是高几度带来的好处与杂质猛增的害处，应该要权衡一下，更应探讨。
随科技进步，合金元素的添加剂层出不穷，这是好事，但针对自己企业的情况是否适合更要加强实验研究，例如铝的加入，它是起光亮作用，可不会改变，锌液的粘度，对锌的流动性，实际上没有什么帮助，在加铝量没有达到相当高的含量时，锌的流动性不会有什么改进。
为实验流动性，按照柯蒂的方法，将金属铸成螺旋状而测量它的长度
在450℃时加铝量对锌的流动性影响，按常规(无保护气体)热浸镀锌，加铝量<0.02%，如果加到0.06%量就会发生不良果，因此加入这么少的铝量按照巴布利克专家意见是不会对粘度，流动性有改进。
近期风靡的镍合金，对镀层有阻止合金化作用，但实际效果使用后会了解，使用中加得不当，会产生粒子机浮渣，此时对锌液的粘度和流动性不会改善，而镍，铝对镀层的防腐有好处，因此，锌液的粘度要受各种因素的影响，不能取一舍其余。
5、粘度不是决定镀层厚度的唯一因素
锌液粘度增大，肯定会使锌液的流动性不佳，会加大锌层的厚度，若是热镀锌作业中操作不当，同样会使镀层的厚度增加，为此，既要注意锌液的粘度，同时要提高技术素养，规范工艺，操作时要注意以下工艺要求。
5.1提出速度
镀锌反应完成，立即要将镀件提离锌锅，此时速度很重要，边撇灰边慢慢提升镀件（倾斜）借地心引力，将多余的锌液拉回锌锅内，为解决提升速度，许多企业使用了
速电机或变频电机，对产品锌层不增厚，又提高了产品的外观质量，减少整修劳力。
5.2镀件提升角度（倾斜角）
镀件提离锌锅后，拉大的角度，至关重要，一般应大于45度，这样使镀件上的多余锌液尽量流回锌锅，不增厚镀层，如果是12米左右的长管，不拉大角度，在管底形成一条粗糙的锌带，此处锌层厚度肯定超厚且不美观。
5.3镀件的浸锌及起吊顺序
镀件一般浸锌时要先下先起（除特殊情况外），可预防镀件局部浸锌时间不同造成镀层厚度过厚或未达要求，使镀件获得较均匀的镀层。
5.4镀层的热扩散
在热镀锌的过程中，锌，铁在界面相互间要扩散形成合金，锌温高扩散的速度快，镀层的合金层厚度增加，有可能形成不良相组织，温度低扩散速度慢，合金层厚度薄，为此，热镀锌工作者们为阻止合金层的扩散，当镀件起吊时，马上周鼓风机对镀件进行风冷，最后进行水冷，目的阻止镀层合金化，使镀层不增厚，也为获得良好的合金组织。
5.5控制浸锌时间
这是要求镀锌开始浸入锌液起，各道工序之间要紧密默契配合，不能浪费一分一秒，待浸锌反映停止，立马边撇灰边起吊，同时起吊出锌锅的镀件要进行风冷，水冷，将镀层厚度控制在最佳状态。
5.6锅中锌液不可作它用
锅液的清洁程度（相对纯度），不可认为破坏，用来烧镀件的涂料等，污染锌液后，杂质增多，造成非生产性的恶化粘度，使锌液流动性变差，致使镀锌时增厚镀层厚度，至于镀件上的涂料等可以用其他方法清除。
6、高温镀锌的不足之处
6.1锌锅寿命受影响
由于锌是二性金属，标准电极电位为-0.762V，铁的标准电极电位为-0.441V，锌比较活泼，锌能侵蚀铁，热镀锌行话俗称“咬缸”，能使锌锅被侵蚀，严重时很厚的锌锅钢板被腐蚀穿化，造成锌液泄漏，此外，温度越高越易造成热侵蚀，锌锅的寿命越短，现在为避免上述情况，一方面采用低温镀锌，另一方面对炉膛四周温度都进行监控，从而让锌锅大大增寿；
6.2能降耗，改善劳动强度
低温镀锌是符合“清洁生产”的理念，温度高，热能失散多，能耗大，成本也增加，再则在高温环境下作业，对人体的劳动强度负荷亦大，而降低温度操作，应该有益无害；
7、改善镀锌层的好处和现实性
7.1改善镀锌层外观—色差
采用高温热镀锌，很容易使镀层的外观产生色差，此乃市场上的钢材是镇静钢或丰镇静钢，它们的含硅量恰好是造成色差的高发区，较难避免，如果温度降低440℃以下进行热镀锌，那么大部分可避免，但已是实践所证实的；
7.2镀层并不增厚
镀层的增厚前面已讲过，由热扩散，杂质，操作等诸多因素决定，温度降低几度，不可能就会增加镀层厚度，而且采用低温镀锌的单位已由经验可借鉴；
7.3较低温镀锌的现实性
业内用低温镀锌的单位的产品质量和成绩已昭然在目，问题是要克服思想障碍，习惯势力和扭转接受新事物的态度，规范操作规范。
转化是有过程，技术上让使用的锌液（旧）的杂质，在降温中逐渐降低，二要有一定时间净化锌液等，三在操作上要改变旧习惯和建立操作配合，要创新并给予弥补，这是从思想上技术上保证转化的进行和取得效果措施。
以上对低温镀锌的认识和看法，不妥之处，需行家指正。
参数资料
1、热镀锌理论与工艺
2、热镀锌技术
3、“sandalin”效应微观机理的解释模型
