热浸镀锌层质量影响因素及控制分析

热浸镀锌层质量影响因素及控制分析

张斌

鞍钢广州汽车钢有限公司511434

摘要：热镀锌层质量、热镀锌时所消耗的锌成本和热镀锌相关助镀工艺有着紧密关系。热浸镀锌层质量受到较多方面的影响，工艺、操作、材质等都是重要的影响因素。本文对影响热浸镀锌层质量的因素进行分析，并提出了控制措施。

关键词：热浸镀锌；助镀剂；钢材成分；缺陷；控制

引言

采用热浸镀锌工艺防腐，是钢铁防腐应用最广的方法。热浸镀锌层膜厚可达50～100μm以上，使用寿命长，防腐蚀成本低，广泛应用于船舶管道以及船配件，此外市政工程、建筑、电力、冶金、通信、化工等行业的钢结构、铁架、灯杆、护栏、支架、管道、容器的防腐，也都使用热浸镀锌方法处理。由于热浸镀锌生产作业的特殊性，热浸镀锌的工艺、操作、材质、管理等方面的影响都会使镀锌层的表面质量产生缺陷。

一、影响热浸镀锌层质量的因素

热浸镀锌层表面质量缺陷产生的因素主要有两个方面：一是热浸镀锌的工艺与操作；二是钢材的材质与状态。

1.1工艺流程对热浸镀锌的影响

工艺流程：

预处理→捆扎→脱脂→水洗→酸洗→水洗→弱蚀→水洗→助镀剂处理→烘干→热浸镀锌→冷却→钝化→检验

1.1.1前处理的影响

对于热浸镀锌层来说，前处理对热浸镀锌层的质量影响非常大。预处理、捆扎、脱脂（除油）、酸洗（除锈）、弱蚀（活化），无论那道前处理工序处理不当、不完全、不彻底，都会容易发生漏镀情况。前处理工序造成的影响具体有以下6点：

（1）预处理—焊渣、局部油漆及粘纸未除净，并有不当的工艺孔等；

（2）捆扎—镀件（特别是簿板件）重叠，弯管件、箱体件放置不确当，进入溶液后造成内壁空气滞留；

（3）脱脂（除油）—材料表面上的喷涂的标志、涂料、油污等未处理干净；

（4）酸洗（除锈）—欠酸洗或过酸洗；

（5）弱蚀（活化）—待镀件放置时间过长、表面产生二次氧化，弱蚀时间不够；

（6）水洗—清洗不彻底，工件表面（特别是管件、箱件内壁，构件等内角、内侧的）残留脱脂、酸洗后的杂物。

1.1.2助镀剂的影响

助镀剂可以促进锌铁的反应，一般由氯化锌与氯化铵组成的助

镀剂，并在短时间内可以起到防锈作用，用来防止酸洗之后与热浸镀锌之前形成闪锈。盐类助镀剂中的氯化锌与氯化铵总浓度严重影响助镀效果。若是浓度未达到100～200g/L时，制件的表面就会附着少许盐膜，从而难以有效活化制件表面，并且无法获取相对均匀与平滑的镀层，比较容易发生漏镀；而浓度超过400～500g/L时，制件的表面盐膜就会过厚，不利于干透，导致锌液出现飞溅，从而形成大量的锌灰与烟尘。对此，助镀剂相应浓度一定要有效控制在200～400g/L区间。

1.1.3锌液成分的影响

（1）热浸镀锌锌液的纯度一定要控制在97.5%以上，有些元素能够影响到镀锌层外观的质量，最为典型的有下述几种情况。

①铁元素（Fe）。含量比较高，铁与锌容易生成铁锌的化合物颗粒Fe-Zn，和锌的比重相近，聚集和下沉的速度就会变缓慢，悬浮在锌液中的铁锌合金渣会附在工件的表面，锌镀层外观会受到影响。铁会增加锌液粘度，降低锌液对工件的润湿，铁如果过量的话会使的镀层变脆，工件的表面变得比较灰暗，锌渣就会增加，铁还会增加锌的硬度，还会阻碍再次结晶的过程。

②铅元素（Pb）。铅是锌锭中杂质的成分，少量铅对铁锌的合金层形成没有影响。但是超量的话会增加锌液粘度，进而增加镀层厚度。镀层外观就会受到影响，非常容易出现锌花现象，进而镀层可挠性会受到影响。

③铜元素（Cu）。会降低镀层的变形性能、附着强度和外观。

④锡元素（Sn）。含量过高，会使锌液的粘度增加，同时锡会聚集在锌的晶粒表面而形成Zn-Sn共析，降低了锌镀层的耐腐蚀性和附着力。

⑤镉元素（Cd）。会加速铁的溶解速度，增加铁损，并加速形成硬锌。镉含量高时，产生的镉蒸气对人体有害。

（2）锌液中的添加元素对镀锌层外观质量的影响。

①铝元素（Al）。能在锌液表面形成保护性氧化膜，从而减少锌液表面的氧化，降低锌液表面锌灰的生成速度和数量，同时使镀锌层光亮。

②镍元素（Ni）。能使锌液对钢的润湿性得到增强，同时使合金相的孕育期延长，从而使镀层减薄，组织细化，提高镀层表面质量。应注意，添加量超过1%时，锌液会出现小颗粒浮渣，影响表面质量。

③混合稀土元素。能与锌液中的微量金属元素形成金属间化合物，并聚集在Fe-Zn-Al合金晶粒界面上，使组织均匀细化；能阻碍Fe-Zn合金的成长并除去锌液中的杂质，如O2、S等；使锌液的粘度降低，对钢铁的湿润性得到提高。从而改善镀层外观质量，还能降低镀层厚度，提高镀层的耐腐蚀性。

④锌液中还可添加其他元素，如钒（V）、钛（Ti）等，也可改善和提高表面及内在质量。

1.2钢材含量影响

在热浸镀锌层中钢材化学成分含量会对其质量会=产生非常大的影响，钢材里面磷的含量会使得钢材出现冷脆的现象。所以，钢材在冶炼的过程中会把磷的含量控制在标准内，热镀锌的时候没有明显异常。但是，如果钢材中磷的含量在0.15％，那么镀锌层就会变得特别厚并且比较容易开裂的合金层，锌的表面就会出现灰暗的斑点。如果钢材碳的含量在大于0.3％，那么碳含量增加的话，铁和锌反应的速率就会增加，铁的耗损就会越高，合金层就会很厚，镀层就会变脆，塑性就会降低。碳的含量比较高，锌液粘度就会比较大，镀层就很容易出现缺陷，进而影响镀后机械加工的性能。

二、热浸镀锌层质量的控制

2.1热浸镀锌层工艺的控制

2.1.1预处理

溶液的成分要在工艺范围内，做到定期分析和及时的加料。酸液要按照浓度的高低来进行阶梯式的分列，没有办法继续使用的酸液经处理后，逐步向前进行翻槽，使的酸液一直保持清洁，并且操作也比较顺畅。

2.1.2助镀处理

助镀剂的工艺成分对热浸镀锌层的质量起到关键作用，定期分析助镀剂中ZnCl2和NH4Cl的配比，及时加料补充，助镀槽中的铁含量一定要严格控制在2g/L以下，助镀剂要循环过滤，以延长助镀剂的使用周期。

2.1.3锌液

锌液要定期进行成分分析，根据分析的结果进行调整。锌液的控制要针对锌液的温度、锌液的流动性、表面的抗氧化性等特点，正确添加合适的合金，以降低锌液的粘度，减少锌液中浮渣、小颗粒锌渣等。

（1）根据工件的特点选择添加相应的合金，结合工艺的操作温度、工件材质等调整添加的数量和频率。

（2）锌液中的铁离子要严格控制在0.08%以下，必须定期打捞锌渣，每周（最好为3～4天）打捞一次，打捞锌渣时要降温静置。

（3）锌锭应采用0号锌锭，绝不能采用2号及2号以下的锌锭，粘度高、质量不稳定的锌锭不宜使用

（4）必须按时添加锌锭，补充消耗的锌液，否则会增加锌液粘度，还会造成锌液温度不稳定。

2.2镀件材质的控制

镀件的材料对热浸镀锌影响非常大，如果构件有问题的话要及时和客户进行沟通，取得材料的成分报告，进而来确定适合的操作方案，降低材料对热浸镀锌影响。

2.2.1硅含量比较高的镀件

镀件硅的含量比较高的话，那么具体的控制措施一般是，增加适合的合金，操作温度就会降低，浸镀的时间就会缩短，冷却会加速。

2.2.2镀件的表面会有缺陷

镀件的表面缺陷，虽然可以用喷砂与打磨的方法来进行修整，但是效果并不是非常明显，在进行热镀之后就非常容易使得制件的表面变得比较粗糙。表面的缺陷，如果是小面积的可以用修补的方法来弥补，当缺陷的面积超过规定范围那么只有返修了。组装件如果用不一样的材料的话，活动部位的空隙就容易变小，那么组装件的连接处的锌液就容易自由的排出，镀件的表面就会出现质量缺陷，这时候就需要业主和制造厂以及热浸镀锌厂进行相互沟通。

2.3操作工艺的控制

2.3.1预处理

一定要对构件进行检查，如果发现不合格的热镀锌产品，或者热镀锌之后可能因为材料而构件的表面出现缺陷一定要及时地进行反馈。如果构件的表面有非常难在脱脂槽进行去除的涂层话，那么就要用脱漆剂或者敲铲打磨这些方法来清除。大面积涂层要喷砂来进行去除。还要注意镀件摆放捆扎的位置，预防由于空气阻碍溶液的浸入而形成的清洗缺陷。

2.3.2前处理与弱蚀

清洗一定要彻底，脱脂与酸洗之后一定要经过充分的清洗才可以进行下面的工序，尤其是管件的内壁一定要冲洗干净。在弱蚀之后一定要用水彻底的清洗干净，尽量避免铁离子和酸液进入到助镀槽内。

2.3.3干燥与装挂

助镀剂处理之后的镀件一定要进行干燥处理，在进行装挂的时候一定不要破坏镀件上面助镀剂的覆膜。厚镀件和薄镀件一定要分开装挂，锌液一定要流畅，镀件在锌液内热浸镀锌的位置一定要适合。

2.3.4整修

产品浸镀之后一定要自检、互检，对镀件上附着残留的锌灰、锌渣、锌瘤要修整，特别注意的是严禁用铁锤敲打锌瘤。对少量漏镀处，必须用含锌量≥95%的富锌底漆打底，待干后用面漆喷涂修补。漏镀的修补应符合GB/T13912《金属覆盖层钢铁件热浸镀锌层的技术要求及试验方法中的相关要求》。

2.3.5检验

专检作为产品检验的最后一道工序，必须严格执行相关规定。

三、结束语

热浸镀锌层的质量很大一部分取决于业主、设计制造厂的选材、制造（和预留的工艺孔）等。热浸镀锌是工件加工过程中的一环，严格控制工艺操作，才能确保最终产品的质量。

参考文献：

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