热浸锌和冷浸锌的区别及钢构件热浸锌工艺.doc

热浸锌和冷浸锌的区别及钢构件热浸锌工艺.doc 热浸锌 热浸锌又叫热浸镀锌，，作为一种有效的金属防腐方式，已被广泛用于各行业的金属结构设施上。热浸锌是将除锈后的钢构件浸入600?左右高温融化的锌液中，使钢构件面附着锌层，锌层厚度对5mm以下薄板不得小于65μm， 对厚板不小于86μm。从而起到防腐蚀的目的。 热浸锌方式的优点:耐久年限长，生产工业化程度高，质量稳定。因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中。如大量输电塔、通讯塔等。近年来大量出现的轻钢结构体系中的压型钢板等。也较多采用热浸锌防腐蚀。热浸锌的首道工序是酸洗除锈，然后是清洗。这两道工序不彻底均会给防腐蚀留下隐患。所以必须处理彻底。对于钢结构者，应该避免设计出具有相贴合面的构件，以免贴合面的缝隙中酸洗不彻底或酸液洗不净。造成镀锌表面流黄水的现象。热浸锌是在高温下进行的。对于管形构件应该让其两端开敞。若两端封闭会造成管内空气膨胀而使封头板爆裂，从而造成安全事故。若一端封闭则锌液流通不畅，易在管内积存。 由于热浸锌的工艺温度比较高，对回火温度较低的材料很容易使其在镀锌的过程中被退火，从而硬度降低。此外对配合件使用热浸锌还要考虑镀层的厚度对配合公差的影响。 热镀锌(galvanizing) 也叫热浸锌和热浸镀锌:是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。是将除锈后的钢件浸入600?左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。 热镀锌工艺:成品酸洗-水洗-加助镀液-烘干-挂镀-冷却-药化-清洗-打磨-热镀锌完工 1、热镀锌是由较古老的热镀方法发展而来的，自从1836年法国把热镀锌应用于工业以来，已经有一百四十年的历史了。然而，热镀锌工业是近三十年来伴随冷轧带钢的飞速发展而得到了大规模发展。 生产工序 热镀锌板的生产工序主要包括:原板准备?镀前处理?热浸镀?镀后处理?成品检验等。按照习惯往往根据镀前处理方法的 不同把热镀锌工艺分为线外退火和线内退火两大类，即: 湿法 (单张钢板热镀锌法) 线外退火 单张钢板热镀锌法 热镀锌 惠林(Wheeling)法(带钢连续热镀锌法) 线内退火 森吉米尔(Sendzimir)法(保护气体法) 改良森吉米尔法 美钢联法(同日本川崎法) 赛拉斯(Selas)法 莎伦(Sharon)法 2( 线外退火:就是热轧或冷轧钢板进入热镀锌作业线之前，首先在抽底式退火炉或罩式退火炉中进行再结晶退火，这样，镀锌线就不存在退火工序了。钢板在热镀锌之前必须保持一个无氧化物和其他脏物存在的洁净的纯铁活性表面。这种方法是先由酸洗的方法把经退火的表面氧化铁皮清除，然后涂上一层由氯化锌或由氯化铵和氯化锌混合组成的溶剂进行保护，从而防止钢板再被氧化。 镀锌工业方法 (1)湿法热镀锌:钢板表面的溶剂不经烘干(即表面还是湿的)就进入起表面覆盖有熔融态溶剂的锌液进行热镀锌。此方法的缺点是: a.只能在无铅状态下镀锌，镀层的合金层很厚且粘附性很坏。 b.生成的锌渣都积存在锌液和铅液的界面处而不能沉积锅底(因为锌渣的比重大于锌液而小于铅液)，这样钢板因穿过锌层污染了表面。因此，该方法已基本被淘汰。 (2)单张钢板:这种方法一般是采用热轧叠轧板作为原料，首先把经过退火的钢板送入酸洗车间,用硫酸或盐酸清除钢板表面的氧热镀锌法化铁皮。酸洗之后的钢板立即进入水箱中浸泡等待镀锌,这样可以防止钢板再氧化。后经过酸洗、水清洗、挤干、烘干、进入锌锅(温度一直保持在445—465?)热镀锌，再进行涂油和铬化处理。这种方法生产的热镀锌板比湿法镀锌成品质量有显著提高，只对小规模生产有一定价值。 (3)惠林法热:该连续镀锌生产线包括碱液脱脂、盐酸酸洗、水冲洗、涂溶剂、烘干等一系列前处理工序，而且原板进入镀锌线镀锌前还需要进行罩式炉退火。这种方法生产工艺复杂，生产成本高，更为主要的是此方法生产的产品常常带有溶剂缺陷，影响镀层的耐蚀性。并且锌锅中的AL常常和钢板表面的溶剂发生作用生成三氯化铝而耗掉，镀层的粘附性变坏。因而此方法虽然已问世近三十年，但在世界热镀锌行业中并未得到发展。 3(线内退火:就是由冷轧或热轧车间直接提供带卷作为热镀锌的原板，在热镀锌作业线内进行气体保护再结晶退火。属于这个类行业的热镀锌方法包括:森吉米尔法、改良森吉米尔法、美钢联法(同日本川崎法);赛拉斯法;莎伦法。 森吉米尔法:它是把退火工艺和热镀锌工艺联合起来，其线内退火主要包括氧化炉，还原炉两部份组成。带钢在氧化炉中煤气火焰直接加热到450度左右，把带钢表面残存的轧制油烧掉，净化表面。后再把带钢加热到700-800度完成再结晶退火，经冷却段控制进锌锅前温度在480度左右，最后在不接触空气的情况下进入锌锅镀锌，因此，森吉米尔法产量高、镀锌质量较好，此法曾得到广泛应用。 美钢联法: 它是森吉米尔法的一个变种，它仅仅是利用一个碱性电解脱脂槽取代了氧化炉的脱脂作用，其余工序与森吉米尔法基本相同。在原板进入作业线后，首先进行电解脱脂，而后水洗、烘干，再通过有保护气体的还原炉进行再结晶退火，最后在密封情况下进入锌锅热镀锌。这种方法因带钢不经过氧化炉加热，所以表面的氧化膜较薄，可适当降低还原炉中保护气体的氢含量。这样，对炉安全和降低生产成本有利。但是，由于带钢得不到预加热就进入还原炉中，这样无疑提高了还原炉的热负荷，影响炉子的寿命。因此这种方法并未得广泛应用。 赛拉斯法: 又称火焰直接加热法;首先带钢经碱洗脱脂，而后用盐酸清除表面的氧化皮，并经水洗、烘干后再进入由煤气火焰直接加热的立式线内退火炉，通过严格控制炉内煤气和空气的焰烧比例，使之在煤气过剩和氧气不足的情况下进行不完全焰烧，从而使炉内造成还原气氛。使其快速加热达到再结晶温度并在低氢保护气氛下冷却带钢，最后在密闭情况下浸入锌液，进行热镀锌。该法设备紧凑，投资费用低，产量高(最高可达50/小时)。但生产工艺复杂，特别是在机组停止运转时，为了避免烧断带钢，需要采用炉子横移离开钢带的方法，这样操作问题很多，所以，热镀锌工业采用此法很少。 莎伦法:1939年美国莎伦公司投产一台新型的热镀锌机组，所以也叫莎伦法。该法是在退火炉内向带钢喷射氯化氢气体并使带钢达到再结晶温度，所以也称为气体酸洗法。采用氯化氢气体酸洗，不但能去除带钢表面的氧化皮，而且同时去除了带钢表面的油脂，由于带钢表面被氧化气体腐蚀，形成麻面，所以使用莎伦法所得到的镀层粘附性特别好。但是由于设备腐蚀严重，由此造成很高的设备维修和更新费用。因而此种方法很少被采用。 改良森吉米:它是一种更优越的热镀锌工艺方法;它把森吉米尔法中各自独立的氧化炉和还原炉由一个截面积较小的过道连接起来，这样包括预热炉、还原炉和冷却段在内的整个退火炉构成一个有机整体。实践证明，该法具有许多优点:优质、高产、低耗、安全等优点已逐渐被人们所认识。其发展速度非常快，1965年以来新建的作业线几乎全部采用了这种方法，近年来老的森吉米尔机组也大都按照此方法进行了改造。 热镀锌产品优点 随着工业的发现，热镀锌产品已经运用到很多领域，热镀锌的优点在于防腐年限长久，适应环境广泛一直是很受欢迎的防腐处理方法。被广泛运用与电力铁塔、通信铁塔、铁路、公路防护、路灯杆、船用构件、建筑钢结构构件、变电站附属设施、轻工业等。 热镀锌的防腐年限久远，但是在不同的环境中防腐年限不一样:重工业区13年，海洋50年，郊外104年，城市30年。 热镀锌原理:将铁件清洗干净，然后溶剂处理，烘干后浸入锌液中，铁与熔融锌反应生成一合金化的锌层，其流程为:脱脂--水洗--酸洗--助镀--烘干--热浸镀锌--分离--冷却钝化。 热镀锌的合金层的厚度主要取决了钢材的硅含量等化学成份，钢材的横截面积大小，钢材表面的粗糙程度，锌锅温度，浸锌时间，冷却快慢，冷轧变形等。 热镀锌的优点 1、 处理费用低:热浸镀锌防锈的费用要比其他漆料涂层的费用低;2、持久耐用: 在郊区环境下，标准的热镀锌防锈厚度可保持50年以上而不必修补;在市区 或近海区域，标准的热镀锌防锈层则可保持20年而不必修补;3、可靠性好: 镀锌层与钢材间是冶金结合，成为钢表面的一部份，因此镀层的持久性较为 可靠;4、镀层的韧性强:镀锌层形成一种特别的冶金结构，这种结构能承受 在运送及使用时受到机械损伤;5、全面性保护:镀件的每一部分都能镀上锌， 即使在凹陷处、尖角及隐藏处都能受到全面保护;6、省时省力:镀锌过程要 比其他的涂层施工法更快捷，并且可避免安装后在工地上涂刷所需的时间。 热浸锌镀层外观存在的问题和影响因素 1.局部变灰甚至有些地方有网状花纹 根据有关和有关工艺厂商的研究结果表明，造成这种灰暗锌层的原因主要有: (1)因为钢材含硅量的不同引起的结果。 热浸镀锌时，由于硅的存在，使得锌铁相互扩散加快，合金生成太快，在镀锌水冷前，长到锌层的表面，而锌的光泽要比合金层光泽亮，因而造成灰暗。形成网状花纹是合金形成得不均匀的结果。 (2)另一个原因是因为镀锌温度太高，合金反应加快，灰暗加重。 其实镀锌产品安装后，内部锌铁相互扩散并不是停止的，合金层依然会慢慢长到锌的表面，这也是镀锌件逐渐变灰暗的一个原因。因工艺条件的影响，这种外观难以避免。工艺厂家应控制好温度，也应把握好出水冷却的时间不能太快也不能太慢，尽最大可能减少灰暗镀层。在建质量控制人员也不宜过分强调灰暗镀层的存在。需要特别说明的是镀锌表面龟裂纹是因为出水冷却太快造成的。 2.表面锌粒较多 表面粗糙锌粒较多主要由下列几个原因造成: (1)夹入镀渣微粒; (2)温度太低，锌液中的铁过饱和而析出，与锌结合成锌块合金颗粒，附于工件上所致; (3)工件从锌液中取出速度太快造成。 表面粗糙有3个主要原因:(1)材质本身不光滑造成;(2)酸洗过度;(3)温度太高，浸锌时间太长，合金层生长太快，长出锌层表面引起。 主要从两个方面减少这种不良外观现象:(1)选材光滑;(2)选择浸锌温度范围较宽的钢材，避免过低温度和过高温度镀锌。 3.锌层上长出白锈 白锈又称储存湿锈。堆放的镀件表面出现的白色的痕迹，是潮湿天气或淋雨后不通风，不能晾干造成的。解决的办法是: (1)改变储存条件，加强通风; (2)加强镀锌后的钝化处理，以形成保护膜。一旦出现白锈，可以用醋酸稀溶液冲洗。 4.锌层表面有溶剂夹杂或露铁现象 主要是由于构件在镀锌前除脂不净，酸洗不够，或处理后又粘上溶剂造成。溶剂对镀锌层有腐蚀作用必须清除。 露铁也是因为未被镀锌液浸到造成。酸洗除脂不净和材质本身不平整，有坑凹都能造成露铁现象。 5.其他外观问题 诸如气泡、锈迹等，一般现场材料较少见，解决的办法就是购进好的钢材，加强镀前的除脂、酸洗，甚至直接用除锈设施除锈和加强储运过程中产品的保护。 冷镀锌 冷镀锌工艺用于保护金属防止腐蚀，为此利用了锌填料的涂料，在利用任何一种涂敷的方法将其涂在被保护表面，干燥之后形成锌填料涂层，在干燥涂层中具有含量的锌(达到95%)。适合于修理工作(即在修理工作过程中，仅在被保护的钢表面损伤的地方，只要修理好表面就可以重新涂敷)。冷镀锌工艺用于各种钢制品和构筑物的防腐。(冷镀锌就是电镀锌，镀锌量很少，只有10,50g/m2，其本身的耐腐蚀性比热浸镀锌相差很多。采用电镀锌的价格相对便宜一些。 实际上,冷镀锌的效果,顶多和涂防绣油相当,甚至不如!!结构受力关键部位,千万小心,特别是外露部位! 钢铁在冷却的条件下在表面镀锌，而热镀锌是钢管在热浸的条件下对表面镀锌，它的附着力很强，不容易脱落，热镀锌管虽然也出现锈蚀的现象，但在很长的周期可以满足技术、卫生要求 热浸锌是将钢构件除锈后浸入高温融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，涂层较厚一般在60μm以上，因而耐侯性好。% 冷浸锌是电镀锌，涂层薄，防腐性能差。 电镀锌 概念 电镀锌:就是利用电解，在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。 与其他金属相比，锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属，属低值防蚀电镀层，被广泛用于保护钢铁件，特别是防止大气腐蚀，并用于装饰。镀覆技术包括槽镀(或挂镀)、滚镀(适合小零件)、自动镀和连续镀(适合线材、带材)。 分类 目前，国内按电镀溶液分类，可分为四大类: 1(氰化物镀锌 由于(CN)属剧毒，所以环境保护对电镀锌中使用氰化物提出了严格限制，不断促进减少氰化物和取代氰化物电镀锌镀液体系的发展，要求使用低氰(微氰)电镀液。 采用此工艺电镀后，产品质量好，特别是彩镀，经钝化后色彩保持好。 2(锌酸盐镀锌 此工艺是由氰化物镀锌演化而来的。目前国内形成两大派系，分别为:a) 武汉材保所的“DPE”系列;b) 广电所的“DE”系列。两者都属于碱性添加剂的锌酸盐镀锌，PH值为12.5~13。 采用此工艺，镀层晶格结构为柱状，耐腐蚀性好，适合彩色镀锌。 (硝酸+盐酸) —>水洗—>钝化—>水洗—>水洗 注意:产品出槽后—>水洗—>出光 —>烫干—>烘干—>老化处理(烘箱内80~90?。 3(氯化物镀锌 此工艺在电镀行业应用比较广泛，所占比例高达40%。 钝化后(兰白)可以锌代铬(与镀铬相媲美)，特别是在外加水溶性清漆后，外行人是很难辩认出是镀锌还是镀铬的。 此工艺适合于白色钝化(兰白，银白)。 4(硫酸盐镀锌 此工艺适合于连续镀(线材、带材、简单、粗大型零、部件)，成本低廉。 钢构件热浸锌工艺 1、技术要求 网壳构件(包括马道、扶梯等构件)和屋面檩条的防腐:钢材酸洗前应进行喷砂除锈，除锈等级达到Sa2.5级标准，酸洗达到Be级标准;钢结构防腐采用热浸镀锌，镀锌层的技术要求及试验方法和厚度必须符合(GB/T13912-2002)规定且不少于60μm，网壳构件和屋面檩条的防腐性能应达到15年免维护的质量要求。 2、热浸锌加工工艺说明 热浸锌，作为一种有效的金属防腐方式，已被广泛用于各行业的金属结构设施上。 热浸锌是将除锈后的钢构件浸入600?左右高温融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，本工程钢构件的镀锌层要求厚度不少于60μm。 热浸锌是在高温下进行的。对于管形构件应该让其两端开敞。若两端封闭会造成管内空气膨胀而使封头板爆裂，从而造成安全事故。若一端封闭则锌液流通不畅，易在管内积存。 3、热浸锌的工艺流程 4、热浸锌的质量控制 锌层厚度的量度 量度锌层的厚度可采用破坏性或非破坏性方法，然而，在绝大部分情况下，采用非破坏性方法试验已经足够。磁性之非破坏性检测仪器分为两类，一类为量度钢铁与一永久磁针的磁吸力，另一类则应用电磁感应原理。在任何阶段都可以对热浸锌构件作非破坏性试验，以计算余下的锌层厚度。 锌层外观 锌层外观表现差异，其差异通常是由于钢铁材质本身存在的特性所造成的，但锌层的接受度应基于其防锈能力及长期使用的表现来判断。 暗灰锌层 在钢铁的生产过程中，间或以矽添加于其中作为驱气剂，但矽也同时加速了钢铁与热锌溶液的反应。当热浸锌的工件在锌缸吊起仍在高温时，此反应仍继续，引致全面或局部的表面纯锌层转化为锌铁合金层，此锌铁合金层相比纯锌层的颜色会较为灰暗，如让其暴露于大气中一段时间后其暗灰色会较为不显著。 反应钢铁的锌铁合金层会较一般低矽钢材厚，即寿命也较长。锌铁合金层的防锈能力不会低于纯锌层，在一些酸性工业区或比纯锌层更为适合。锌铁合金层可提供更佳的抗磨损能力，但厚的锌层如被不小心吊装，也相对有较大的脱落的危险，所以必须小心处理。 铁染锈渍 可作长期防锈的完好热浸锌层有时会被铁锈渍沾上或染色，这可能会错误引导为锌层的不合格或视觉上的不接受，这可能由于一个或多个以下原因造成: 1.热浸锌工件与没保护或保护不足的钢铁触碰(例如:热浸锌工件接上没保护、电镀或油漆的铁螺母) 2.热浸锌的表面沾上由其他工序所产生的铁屑 3.由没保护或保护不足的钢铁件排出的锈水(例如:由油漆工件的破损位置) 4.由于酸液进入了焊路上的针孔或缝隙中 5.在热浸锌工件上做烧焊，但之后没有加上适当的防锈保护 要防止铁染锈渍，结构件的所有部分都应当作有效的防锈保护。螺栓及螺母等也应当做热浸锌处理，焊路应尽量为连续的以免被酸洗液渗入及应没有焊渣。如须在热浸锌工件上作烧焊加工，经烧焊的位置必须彻底清理及作出修复。由外界引致的铁锈渍及染色都不会对锌层寿命有影响，但受污染的位置可能要作清理以增进结构件的外观，一般可以钢丝刷或洗涤粉作清理以回复完好的锌层表面。 一般粗糙 国际标准 BS EN ISO 1461 要求热浸锌层应当为平滑的，但指出在钢铁结构件上的平滑定义，并不可以其他自动化生产的产品如热浸锌钢板、铁线或水管作评定基准。 不平均的锌层通常是由于钢材中的成分及表面情况而引起锌铁合金层的不平均生长所致，不平均的锌层通常具有较一般锌层为厚的特征，从而具有较耐久的寿命，但也有可能会引起不满，或影响到工件的预设用途。 肿块及流水痕 肿块及流水痕是由于工件在锌缸被吊起时，其尖锐或薄的组件的不平均排锌所致，但对锌层的寿命没有影响。 粉刺 热浸锌表面的粉刺是由于浮渣(一种在锌缸内的锌铁合金悬浮粒子)所引起的，此可能是由于工件在前处理后带往锌缸的铁残留在表面所引起的，也有可能是在清理缸底的锌渣时所致。浮渣具有与纯锌同等的防锈能力，如其在锌层表面的状态为细小分散的微粒，是可以接受的。 白锈(潮湿储存斑) 潮湿储存斑是热浸锌工件表面上的一些白色氧化物及暗灰的斑渍，其原因是由于工件在潮湿的环境中被紧密的重叠存放或运送。当白锈形成后，其底部或变为暗灰色或黑色。要防止白锈的产生，热浸锌后的工件在存放及运送时，都应当保持一干燥及空气流通的环境，如在户外存放，其表面不应被重叠，因空气的流通可防止凝露及湿气的积存。紧密式的存放方式应当避免，因毛细管作用，可把水分汲进重叠位置的内部，工件也不应与地面紧贴存放，如工件的明亮表面为非常重要，可在表面涂上一层如清漆之类的油漆，以维持明亮的外观。严重的锈渍应予以除去，方法通常可使用钢刷或轻度研磨，以化学品清除白锈应为最后的方法，并必须以大量的清水彻底清洗。 助镀剂斑渍 在热浸锌工序中，会使用助镀剂，残余的助镀剂或会附于工件表面，受潮后形成白锈，虽然此为表面的效果，但助镀剂斑点可能会损害锌层的寿命，所以应予以除去。 裸露点 由于锌的牺牲防蚀保护作用，宽至5mm的细小局部缺陷可以自我修复而仅对锌层寿命有轻微的影响。由于生产工序的问题，而形成的不上锌位置将由浸锌厂检验并作修复或返工处理。但有些裸露点是由于刚才本身缺陷所引致，如折叠位置，及在轧钢时把一些非金属类的杂质压在钢铁表面而导致不能上锌。