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山东省恒信复合材料有限公司

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一、产品概述

热镀锌也称热浸镀锌,是钢铁构件浸入熔融的锌液中获得金属覆盖层的一种方法。是是使用广泛,普遍的钢铁材料的防腐蚀方法。热镀镀锌层的镀层致密,其镀层厚度能根据镀液温度和浸镀时间而进行有效地控制,镀层与钢铁表面有良好的结合力,其大小超过热喷镀锌,因而对钢铁具有优良的电化学保护和隔离保护作用。

热浸镀锌层具有优良的耐蚀性、加工成型性和装饰性。热浸镀锌广泛地被用于输电线路塔架、公路护栏、井筒装备罐道、梯子间等各种金属构件的防腐蚀。

所谓热浸镀即是将适当处理的待镀工件浸入装有熔融金属的镀槽中进行涂覆的工艺过程。工件浸入镀槽后,熔融金属与基体金属之间发生相互作用,互相渗透。使工件形成一定厚度的合金层。热浸镀锌是国内外煤矿井筒装备防腐蚀采用的质量较高的金属保护层。

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,其工艺流程为:脱脂--水洗--酸洗--助镀--烘干--热浸镀锌--分离--冷却钝化。

热镀锌层形成过程是铁基体与最外面的纯锌层之间形成Fe-Zn合金的过程,工件表面在热浸镀时形成Fe-Zn合金层,才使得铁与纯锌层之间很好的结合,其过程可简单地叙述为:当铁工件浸入熔融的锌液时,首先在界面上形成锌与α铁(体心)固熔体。这是基体金属铁在固体状态下熔有锌原子所形成的一种晶体,两种金属原子之间融合,原子之间引力比较小。因此,当锌在固熔体中达到饱合后,锌铁两种元素原子相互扩散,扩散到(或叫渗入)铁基体中的锌原子在基体品格中迁移,逐渐与铁形成合金,而扩散到熔融的锌液中的铁就与锌形成金属间化合物FeZn13,沉入热镀锌锅底,即为锌渣。当工件从浸锌液中移出时表面形成纯锌层,为六方晶体,其含铁量不大于0.003%。

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。通常电镀锌层厚度5~15μm,而热镀锌层一般在35μm以上,甚至高达200μm。热镀锌覆盖能力好,镀层致密,无有机物夹杂。众所周知,锌的抗大气腐蚀的机理有机械保护及电化学保护,在大气腐蚀条件下锌层表面有ZnO、Zn(OH)2及碱式碳酸锌保护膜,一定程度上减缓锌的腐蚀,这层保护膜(也称白锈)受到破坏又会形成新的膜层。当锌层破坏严重,危及到铁基体时,锌对基体产生电化学保护,锌的标准电位-0.76V,铁的标准电位-0.44V,锌与铁形成微电池时锌作为阳极被溶解,铁作为阴极受到保护。显然热镀锌对基体金属铁的抗大气腐蚀能力优于电镀锌。

二、热镀锌的特点:

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;锌层在大气中的消耗是非常缓慢的,约为钢铁腐蚀速度的1/17至1/18,且是可预估的,其寿命远超过其它任何涂层。

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;镀锌层的硬度值比钢材还大,最上层的Eta layer只有70 DPN硬度,故易受碰撞而凹入,但下层Zeta layer 及delta layer分别有179及211 DPN 硬度值比钢材159 DPN 硬度值还高,故其抗冲击及抗磨耗性均相当良好。

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。

7、不改变钢材机械性能、韧性:热镀锌处理在摄氏400多度环境下瞬时进行,不会对钢材的性能和韧性形成影响。

三、热浸镀锌操作基本工艺

1、 黑件检查

凡需进行热浸镀锌的工件应进行黑件检查,有以下情况的不得进行镀锌生产:

1) 构件外形尺寸大于镀锌池允许加工尺寸的;

2) 无合适排气工艺孔的;

3) 无合适排泄锌液孔的镀件,无合适热浸镀锌悬挂点的镀件;

4) 有油漆、矿物质、合成树脂、柏油、油污等附着物的镀件;

5) 叠合面的构件,其联接焊缝没有全部焊接的(既未进行密封焊);

6) 焊接件上,焊渣未清理干净的,有较严重焊接表面缺陷的;

7) 钢材表面有裂纹、折迭、气泡、结疤、夹渣等缺陷的。

上述各条须经处理或经过技术部门制定特殊工艺措施后,方能进行镀锌生产。特殊制件(超大、修旧、有配合公差的),热镀锌加工方与热镀锌委托方,应对热镀锌工艺及热镀锌质量进行协商一致后才能加工。

2、 挂料

1) 吊具:吊具应焊接牢固,设计合理,使用前必须检查,如发现有下列情况之一者,不得继续使用。

a、变形严重影响使用的 b、裂口 c、腐蚀严重 d、脱钩

2) 分类吊挂:镀件应该按以下情况分类吊挂、不得混挂。

a、材质分类 b、材料形状分类 c、材料规格分类 d、表面锈蚀程度分类

3) 脱脂与漂洗:待镀件表面附有明显油污的需进行脱脂处理。

1. 脱脂液的配方为:氢氧化钠 50—150克/升、硅酸钠;30—50克/升、其余为水,脱脂液温度为60摄氏度—80摄氏度,脱脂时间为10—15分钟。

2.脱脂液应保持清洁,表面油脂液浓度根据化验结果调整,每周化验一次并及时补充碱液,脱脂液由换热器间接加热。

3. 对表面附有脱脂液不能去除的矿物质、合成树脂、柏油等附着物的镀件应采用其它特殊方法清除。

4. 脱脂后的镀件必须在流动的清水中进行漂洗,上下串动三次以上,漂洗水应保持清洁,PH值小于9。

4) 酸洗与漂洗

1. 配制酸洗液前须把酸池冲洗干净,不允许有铁锈及泥沙等附着物存于池中。

2. 酸洗液为稀释盐酸,工作浓度为40—200克/升溶液,工作温度为常温。

3. 酸洗液的配制:使用28%浓度以上的工业盐酸,按2∶1比例加水配制成200克/升溶液浓度的酸洗液,使用期间一般不加酸,直至其浓度降至40克/升以下,其氯化亚铁含量上升到200克/升溶液时,作废酸进入中和池进行处理,达标后进行排放(排放要求由环保部门规定)。如氯化亚铁含量不到200克/升,盐酸浓度低于40克/升,可适当加入浓盐酸继续使用。

4. 酸洗液每周化验两次,测量结果报镀锌车间带班车间主任以指导酸洗操作者工作。

5. 酸洗时间应根据镀件表面氧化层情况及酸洗浓度有关,一般为30—40分钟,在酸洗过程中,将工件上下串动二至三次,并提出液面检查酸洗质量,对局部欠酸洗的表面可用砂轮、钢丝刷等工具去除后再酸洗干净,以达到钢材表面无残余氧化层和其它污染物附着,表面呈灰白光泽。

6. 酸洗合格的镀件必须进入漂洗工艺槽经流水冲洗,去除表面残留的酸洗液,镀件从漂洗槽吊出后,在槽上停留不少于15秒,待滴去表面积水后,应立即进入助镀剂槽进行溶剂处理。

7. 漂洗水应清澈,保持流动,保持清洁,PH值应大于6。

5) 助镀剂处理

1. 助镀剂是氯化锌、氯化氨(ZnCL2、NH4CL)配制的水溶液,工作温度为60—80℃,助镀剂中氯化氨的含量应保持在80—150克/升浓度范围。

2. 助镀剂每周化验两次,其含铁量控制在10克/升以下,PH值应控制在3至5之间,助镀剂由换热器进行加热。

3. 经充分漂洗后的镀件完全进入助镀剂溶液中进行溶剂处理,浸泡时间为1—2分钟。

6) 干燥处理

1. 镀件在浸镀前应进行热空气烘干,热空气不断经过干燥室向外流动,以排出附在镀件表面的助镀剂水份。

2.干燥坑流动的热空气控制在100摄氏度—150摄氏度。

3. 工件在干燥坑中烘烤时间一般为2—5分钟,对构造结构较为复杂的构件应根据工件表面干燥程度确定烘烤时间。

4. 干燥坑活动盖必须无障碍启动,镀件应充分干燥,从干燥坑吊出后应马上进行浸镀,免得工件在空气中长时间放置助镀剂返潮。

7) 热浸镀锌

1. 锌液的工作温度:镀Q235材质的工件温度应控制在455摄氏度—465摄氏度范围内。镀Q345材质的工件温度应控制在440摄氏度—455摄氏度范围内。待锌液升温达到工作温度范围后,才能开始镀锌。停产期间应保温,温度为425摄氏度—435摄氏度。

2.浸镀时间

厚度小于5mm的部件浸锌50—60秒;

厚度在5—8mm的部件浸锌60—80秒;

厚度大于8mm的部件浸锌70—90秒;

3. 镀件进入锌液前,先将液面的氧化层清除,应平稳稍慢,尽量保持倾斜或垂直位置,防止扣锌。

4. 部件上表面浸入锌液深度为100—400mm,并应适当进行上下串动,由锌液引出时应保持液面无锌灰及异物。

5. 部件由锌锅引出时,应尽量保持倾斜或垂直位置,以便部件上多余锌液顺流脱落,并及时振动,去除多余的锌。

6. 镀件提出锌锅后应及时浸入冷却槽。空冷时间控制在80秒内。

7. 镀锌所用的锌锭为0号或1号锌。生产过程中锌锅内锌液应符合3号锌标准,含锌量每周化验一次。

8. 由于镀锌过程中锌的消耗,每天可根据镀锌件的实际消耗量添加锌和锌基合金,向锌液内加入锌锭、稀土—锌基合金(或锌铝合金)时,均需干燥至表面无水后方可投入。

9. 锌液温度的测定采用热电偶,在锌锅两端测量,热电偶应固定在距锅壁50mm,热电偶插入深度300—500mm。

10.镀锌正常工作时,每周捞渣一次,捞渣前温度升高到480摄氏度,待锌渣下沉后捞出锌渣。

8) 冷却

1. 冷却水温须保持在60摄氏度以下,冷却时必须整个塔材全部浸入水中。

2. 冷却水应保持流动,水质清澈,PH值应在6至8之间。

9) 钝化处理和漂洗(如用户要求及合同规定时进行)

1. 钝化液是由重铬酸钠0.4%~0.6%,硫酸(98%)0.1%的水溶液,钝化温度为常温,钝化时间为10—30秒,为促进钝化处理,钝化时工件在钝化液中应串动一次,以防止相互接触处钝化不到。

2. 钝化检验依据钝化膜以亮黄色为正常,用手指擦拭不掉为检验标准。

3. 钝化出来的工件需进行漂洗,漂洗水温应小于50摄氏度,漂洗水应清澈,不得有异臭,漂洗时间为10—30秒。

10) 卸料

1. 卸料必须在吊架支撑后进行,严禁无支撑卸料。

2. 清除镀件表面残渣与滴瘤。

四、 热浸镀锌产品检验、修整

1. 外观应具有实用性光滑,不应有毛刺、滴瘤、起皮、麻面、多余结块和锌灰,不得有过酸洗、过烧或露铁等缺陷。

2. 镀锌层厚度和镀锌层附着量应符合表A的规定

镀锌层厚度和镀锌层附着量应符合表A的规定

镀锌层厚度和镀锌层附着量

3. 镀锌层均匀性:镀锌层应均匀,作硫酸铜试验,耐浸蚀次数不少于4次,且不露铁。硫酸铜实验方法见附录A;

4. 镀锌层附着性:镀锌层应与金属基体结合牢固,应保证在无外力作用下没有剥落或起皮现象。经落锤试验,镀锌层不凸起、不剥离。落锤实验方法见附录B;

5.镀锌层厚度用金属涂层测厚仪测试方法检测,钢管构件在两端(离边缘距离不小于100mm)和中间任意位置各环向均匀测量4点,共12点的算术平均值作为该构件的锌层厚度。

6.严格控制浸锌过程的构件热变形,弯曲变形≤L/1500(L指构件长度)。对于镀后变形的部件,应用调直机进行调整,不得使用铁锤等硬物直接锤击。

7. 修复:修复的总漏镀面积不应超过每个镀件总表面积的0.5%,每个修复漏镀面不应超过10cm2,若漏镀面积较大,应进行返镀。修复的方法可以采用热喷涂镀锌或涂富锌涂层进行修补,修复层的厚度应比镀锌层要求的最小厚度厚30μm以上。

、 包装、标适、入库、运输

1. 包装应牢固,采用有弹性的包装物包装。保证在运输过程中包捆不松动,避免构件之间、构件与包装物之间相互磨擦,损坏镀锌层。钢管管体的突出部分,如法兰、节点板等,需用包装物包装。

2. 应在构件的主体明显位置作标记,标注工程的客户名称、塔型号及收货单位,标记内容应满足客户要求和运输部门的规定。

3. 卸料由成品车间指定方位堆放,严禁乱堆、乱放,切勿重摔。构件储存场所,应选择地面平整坚实无积水的场区。应有防止部件变形的措施。

4. 钢管构件的运输应保证在运输过程中具有可靠的稳定性,构件之间或构件与车体之间应有防止构件损坏、锌层磨损和防止产品变形的措施。

11) 污水排放应符合国家相关标准。

六、热浸镀锌生产工艺流程及配

热镀锌工艺流程图

注:

注意事项

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