探究热镀锌反应奥秘

金属处理专家 2023-12-18 13:37:27

热镀锌是使熔融金属与铁基体反应而产生锌铁合金层的过程,从而使基体和镀层二者相结合。热镀锌是先将钢铁制件进行酸洗,为了去除钢铁制件表面的氧化铁,酸洗后,通过氯化铵或氯化锌水溶液或氯化铵和氯化锌混合水溶液槽中进行清洗,然后送入热浸镀槽中。

钢材在进入锌液之前必须满足三个基本条件:一是钢材表面的皂化脂、磷化膜要清洗干净;二是钢材表面的氧化物要彻底酸洗掉;三是钢材的表面在进入锌液之前不能被二次微氧化,那就必须使钢材的表面粘上一层助镀剂,并对钢材进行干燥处理,减少钢材本身与锌液的温差。之后,钢材进入熔融的锌液中,开始进行一系列反应。

其镀锌层的形成过程如下:

1. 有氯化锌和氯化铵的溶剂与钢材表面相互作用,进一步去除钢材表面的亚铁盐及其它氧化物,使钢材表面洁净。钢材表面黏附的溶剂在锌液中迅速分解,发生一系列化学反应。同时,钢材自身的温度逐步上升。钢材周围的锌液遇到冷的钢材后,凝固而将钢材包裹,形成锌壳。钢材和锌壳不断吸收热量而升高温度,直至达到锌的熔点(419.5℃),锌壳开始熔化。这一过程中合金层、中间层不会形成。

2. 钢材进入锌液以后很快与锌液之间发生热交换,最终使钢材自身的温度逐渐升高到与锌锅中整个锌液的温度基本一致。

3. 此时锌液中的微量金属铝首先与钢材中的铁发生反应,形成Fe2Al5中间化合物层,并逐渐增加到一定的厚度。

4. 钢材中的铁原子与液态的锌开始进行扩散反应,使钢材表面附近的锌液中的铁浓度升高,同时铁(Fe)-锌(Zn)合金层开始形成并继续长大。由于Fe2Al5中间层的阻止作用,使扩散速度受到很大的限制,此时这一扩散过程进行得较为缓慢。

5. 钢材离开锌液面,其表面带出的液态锌温度下降,开始冷却,并一直冷却到锌的凝固点。

6. 液态镀锌层在419.5℃左右时凝固、结晶,并在表面形成一层致密的以氧化铝(Al2O3)为主的保护膜。

7. 镀锌层在固态下继续冷却,并经风冷、水冷以后成为常温下的镀锌层。

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