熱浸鍍鋅是提高鋼格板抗大氣腐蝕性能的有效方法之一,因其鍍層性能優(yōu)良、使用壽命長、作為保護層基本不維護而被廣泛應用。鋼格板熱鍍鋅層表面有許多常見質(zhì)量缺陷如漏鍍、條狀羽毛白花紋、鍍層超厚、粗糙、灰暗、淚痕條紋、龜裂紋、晶體狀凸起紋、“白銹”等,其影響因素較多,且控制相對較難。對此,可以從加強工藝控制著手,輔以必要的工藝措施,以提高熱鍍鋅鋼格板表面質(zhì)量。下面就鋼格板熱鍍鋅層表面缺陷原因及控制方法進行分析:
1、表面預處理
鋼格板表面預處理不好是造成漏鍍(露鐵)的主要原因。鋼格板在出廠、存儲、運輸、加工過程中不可避免地沾上油漆或礦物脂,有時焊接部位探傷面需涂抹難清理的特殊油脂等,大多數(shù)企業(yè)又無脫脂工序,僅靠酸洗去除表面雜質(zhì),從而很容易造成漏鍍(露鐵)。另一種情況則是因酸洗過程中酸洗鋼格板比較集中、堆放密集、重量大等因素,造成欠酸洗和夾線,或因酸洗濃度過高使酸鹽沉淀于表面、溝槽之中,不水洗或水洗不徹底,也很容易形成漏鍍、虛鍍現(xiàn)象。再者,因溶劑老化、失效,加之在烘干過程中沒有及時將鋼格板擺開,或烘干時間較長使鋼件表面出現(xiàn)二次微氧化、形成酸性鐵鹽覆蓋在表面上時,也極易出現(xiàn)漏鍍,特別是在相對濕度較大的氣候和大霧天氣時較為常見。此種情況往往容易被忽視。此外,采用溶劑熱鍍鋅時,最常用的ZnCl2與NH4Cl混合水溶液的配比不正確時,沒有形成共晶點,特別是在濃度過高的情況下,在鋼格板焊接角縫內(nèi)極易出現(xiàn)夾灰性漏鍍。
2、鍍鋅層厚度不夠
鋼格板鍍鋅層厚度達不到標準要求將直接影響產(chǎn)品的使用壽命。鋼格板鍍鋅層厚度不夠的原因如下。
(1)鋅液溫度的影響。當鋅液的溫度低于430oC時,鋅鐵擴散速度低,不易生成足夠的鐵鋅合金層,整個鍍層就薄;當溫度在460oC時鋅層增厚,當溫度繼續(xù)升高,鋅液變稀,鋅層又變薄。所以必須嚴格控制鋅液溫度以保證鋼格板質(zhì)量的穩(wěn)定。
?。?)鋼格板在鋅液中停留時間的影響。鋼格板在鋅液中停留時間有一定的時間范圍。根據(jù)鋼格板的厚薄來確定,隨著鍍鋅時間的延長,鍍層厚度將增加,但過分地延長鍍鋅時間又會使鋅層變脆,反而影響質(zhì)量。
〔3)鋼格板從鋅液中引出方法的影響。鋼格板從鋅液中引出時應垂直引出,鋼格板傾斜引出時鋅層就薄。因此,鋼格板引出鋅鍋時應保持垂直引出。
3、鋅液中其他成分
鋅液中夾雜過多其他金屬成分或有害元素,可能造成如鋅渣顆粒粘附在鋼格板鍍層表面和一些非正常的花紋、龜裂紋等缺陷。
?。?)鐵 熱鍍鋅一段時間后,鋼格板表面會出現(xiàn)鋅堆積和微小鋅渣顆粒,致使鍍層表面粗糙,光滑度也隨之下降。這種微小顆粒一般是Fe—Zn合金顆粒渣。在450℃鍍鋅時,鐵在鋅液中的飽和溶解度為0.02%,鋅液中鐵的含量超過此值時,會析出ζ和δ1相形成鋅渣,由于這種顆粒渣與鋅密度差異不大,其聚集下沉很慢,懸浮在鋅液中的合金渣會夾在鋅液中被制件帶出,鑲嵌在鍍層中,從而影響鋼格板鍍鋅層的表面質(zhì)量。鋅液中鐵的來源一般有鋅鍋的腐蝕、鋼格板構(gòu)件的溶解、助鍍劑中的鐵離子及制件上的鐵鹽4方面。因此,為了獲得平整光滑的鍍層,必須嚴格控制鋅液中鐵含量,減少鐵離子的帶入,控制鋅液溫度,避免鋅液溫度的忽高忽低,降低鋅鍋的腐蝕速度等。一般鋅液中鐵含量應
?。?)鋁 鋁是熱鍍鋅中最常用的添加元素。在鋅液中添加不同濃度的鋁可以獲得不同性質(zhì)的鍍鋅層。一般認為熱鍍鋅時,在鋅液中加入<1%(質(zhì)量分數(shù),下同)的鋁可以起到下列作用:①提高鍍層光亮性;②減少鋅液面的氧化;③抑制脆性Fe—Zn相的形成而獲得粘附性好的鍍層。而在實際生產(chǎn)中,鋅液中含有0.005%~0.020%Al就可以達到鍍層光亮的目的,并可減少鋅液表面的氧化和鋅灰的產(chǎn)生。必須指出,添加鋁的方式宜采用Zn—Al中間合金的添加方式。往往由于添加的中間合金的質(zhì)量問題以及添加鋁和鋅鋁合金的方法不當或過快,導致鋅液中形成大量的鋁、鐵化合物,這種密度小于鋅液的鋅鋁鐵三元“面渣”或顆粒懸浮在鋅液表面而且十分粘稠,極容易粘附在鋼格板制件上,嚴重損害了鍍層質(zhì)量,此時僅靠降溫撈渣是無濟于事的。一旦發(fā)現(xiàn)這種情況應立即停止添加合金,同時采取鋅液凈化措施,把鋁含量降下來,在情況不嚴重時可以考慮適當延長空冷時間,以防止鍍層表面急劇水冷后出現(xiàn)氣泡和皺紋。
?。?)錫、鉛 一般情況下鋅錠中不含錫,僅有微量的鉛。近年來一些鋅合金供應商為了使鍍鋅溫度下降,并獲得白亮鍍層,在所謂的多元合金中加入錫、鉛。當鋅液中添加了這種多元合金后,鋅液面在430℃下可以出現(xiàn)鏡面并能保持10~20 min,但在熱鍍鋼格板制件時,鍍層表面會出現(xiàn)羽毛狀花斑和細小難看的白斑,含錫、鉛的合金添加量一旦達到0.5%時,就會出現(xiàn)鋅花,鋅灰明顯增多,生產(chǎn)效率也下降了,給企業(yè)造成不應有的損失。鉛和錫因其熔點低,含量過高時,迅速使鋅液的凝固溫度下降,在鍍鋅層冷卻過程中極易形成粗大的結(jié)晶和出現(xiàn)龜裂紋現(xiàn)象,影響鋅層的表面光滑度和耐腐蝕性能。晶間腐蝕對雜質(zhì)鉛最敏感,腐蝕速度隨鍍層中鉛含量的增加而加快,鉛量達到0.02%就會出現(xiàn)晶間腐蝕,在鍍層中沿晶界破裂而失去附著力,嚴重時表面會出現(xiàn)黃豆粒大小的氣泡。因此我們在應用鋅鋁合金或多元合金時一定要弄清楚其中鉛、錫、鋁的含量,決定是否在鋅液中添加。
?。?)鎳 鋅液中的鎳是為了解決熱鋟鍍中因鋼材中含硅出現(xiàn)的圣德林現(xiàn)象而作為合金元素加入的,是近幾年來國內(nèi)逐漸認同的解決鍍層色差現(xiàn)象的一種新工藝技術。在鋅液中添加鋅鎳合金可有效地降低鋅和鐵原子在ζ相中的擴散速度,因而可以控制浸鍍層厚度的增長,當鋅液中Ni含量為0.06%時,ζ相金屬間化合物中Ni含量可達0.8%,加入Ni后ζ相的厚度增長明顯得到控制,δ相的厚度相應有所增加,因而可有效地控制浸鍍層厚度的增長,并能改善鋅液的流動性能。因此,使用鋅鎳合金進行熱浸鍍鋅的鍍層厚度更加均勻,表面更光亮,鋅花少。
4、鍍鋅工藝
鋼格板熱鍍鋅工藝不完善的主要問題有以下4個方面:(1)酸洗后不水洗或水洗不充分,直接進入溶劑池內(nèi),使溶劑的酸性提高,鐵離子增多;或者以鹽酸作助鍍劑,使被帶鋼表面上覆蓋一層鐵鹽,帶進鋅液中,鍍鋅時形成合金渣附著在鋼格板工件表面;(2)溶劑老化,鐵離子多,雜質(zhì)多,若不進行過濾即與鋼格板一起進入鋅液中,則使鋅液粘度增大,使鍍層變厚和粗糙,附著力差;(3)鋼格板工件不烘干,溶劑帶水進行熱鍍鋅時會形成Zn(OH)2顆粒,影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量;(4)溶劑一般呈弱酸性,不加熱或溫度低將延長烘干時間,也會腐蝕制件表面而形成粘附的鐵鹽,鍍鋅時形成合金渣附在鋼格板工件表面,使鍍層表面粗糙。
“白銹”是鋼格板鍍鋅層常見的缺陷,其原因主要是因鍍鋅工藝中缺少鈍化處理,鋼格板上留有水分或者鈍化液配制不合格起不到鈍化作用,鋼格板水冷后沒有完全干燥,存放在潮濕和通風不良的環(huán)境中發(fā)生電化學腐蝕而出現(xiàn)“白銹”或灰色粉狀腐蝕沉淀物,直接影響著鋼格板產(chǎn)品和工程質(zhì)量,這種白色或灰色粉狀物主要是由堿式碳酸鋅等化合物組成。
總之,熱鍍鋅后鋼格板表面缺陷情況較復雜,產(chǎn)生的原因也較多,解決辦法是多方面的,需要做大量艱若細致的工作,使熱鍍技木提高一步。