镀锌工艺培训第二章19页ppt课件

1、 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波制作陈波制作第二章第二章 热镀锌实际热镀锌实际u钢铁外表热镀锌是固态难熔金属与液态易熔金属间的反响和分散过程。u铁放入液态的纯锌中时，在铁的外表与锌液发生FeZn反响，在铁锌之间构成一个分散层。分散层从铁开场到锌又分为很多相或称中间层、中间相。u经过研讨证明，分散层的中间相的构成过程是由两种根本过程来完成的。u 1铁溶解在液态锌中； u 2构成金属化合物。钢板 铁锌合金层 纯锌层 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波制作陈波制作第一节第一节 中间相构成的两个根本过程中间相构成的两个根本过程u 铁溶解在液态锌中的过程：铁溶解在液态锌中的过程：u 热镀锌时，铁

2、原子跑到液态锌中构成了一定浓度的溶液热镀锌时，铁原子跑到液态锌中构成了一定浓度的溶液Fe%。u 设某温度下的饱和浓度为设某温度下的饱和浓度为Fe%，那么：，那么：u 1 Fe%Fe%镀锌时间长，那么在反响过程中镀锌时间长，那么在反响过程中FeZn7晶体就应构成并长大。构成底碴，或呵斥锌粒缺陷。晶体就应构成并长大。构成底碴，或呵斥锌粒缺陷。u 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波制作陈波制作第一节第一节 中间相构成的两个根本过程中间相构成的两个根本过程u构成金属化合物构成金属化合物Fe5Zn21的过程：的过程：u金属化合物金属化合物Fe5Zn21的构成是一个反响过程，它的构成存的构成是一个反响过

3、程，它的构成存在一个滞后景象，这段推迟时间普通称为孕育期在一个滞后景象，这段推迟时间普通称为孕育期t，它的倒，它的倒数数1t称为化合物的构成速度。称为化合物的构成速度。u在确定的热镀锌条件下，镀锌层的合金层厚度及构造主要取在确定的热镀锌条件下，镀锌层的合金层厚度及构造主要取决于铁的溶解速度单位时间内被溶解掉的铁量决于铁的溶解速度单位时间内被溶解掉的铁量dQ/dt和金属化合物构成速度的对比关系。和金属化合物构成速度的对比关系。 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波制作陈波制作铁的溶解及化合物的构成铁的溶解及化合物的构成 1当铁的溶解速度当铁的溶解速度Fe5Zn21构成速度，早期构成共晶与构成速度

4、，早期构成共晶与FeZn7，后构成后构成Fe5Zn21能有力阻止铁的进一步溶解。能有力阻止铁的进一步溶解。 2当铁的溶解速度远当铁的溶解速度远Fe5Zn21构成速度，带钢外表上构成构成速度，带钢外表上构成Fe5Zn21的这一反响便大大减慢，化合物的这一反响便大大减慢，化合物Fe5Zn21就完全不会构就完全不会构成。成。 3当铁的溶解速度当铁的溶解速度Fe5Zn21构成速度，那么镀锌一开场构成速度，那么镀锌一开场Fe5Zn21便首先构成，并阻止了铁的进一步溶解。在此情况下，镀便首先构成，并阻止了铁的进一步溶解。在此情况下，镀锌层的合金层能够只由一种锌层的合金层能够只由一种Fe5Zn21晶体组成。

5、实际证明，就是镀晶体组成。实际证明，就是镀锌时间较短，也有能够构成这样的构造。锌时间较短，也有能够构成这样的构造。上述所讨论的都是钢铁在纯锌中热镀锌时所发生的过程，由于上述所讨论的都是钢铁在纯锌中热镀锌时所发生的过程，由于Fe5Zn21与钢基间的粘附力很差，对镀锌层的粘附性影响极大，为了改善这种与钢基间的粘附力很差，对镀锌层的粘附性影响极大，为了改善这种形状，需在消费中向锌液中加铝来处理。形状，需在消费中向锌液中加铝来处理。 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波制作陈波制作第二节第二节 镀锌层的构造和性质镀锌层的构造和性质西拉姆Fe-Zn形状图 锌含量，分量百分比铁含量，分量百分比温度，温度，

6、锌含量，原子百分比 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波制作陈波制作从西拉姆从西拉姆FeZn形状图，可见当镀锌温度在形状图，可见当镀锌温度在450-670的范围内，所的范围内，所产生的相层由铁开场可以得到如下顺序的相：产生的相层由铁开场可以得到如下顺序的相：固溶体，是锌溶入铁所构成的，当温度为固溶体，是锌溶入铁所构成的，当温度为450时，其含量约为时，其含量约为6。此层内含有冷却到室温时呈细小分布析出的此层内含有冷却到室温时呈细小分布析出的相；相；+的共晶混合物；的共晶混合物；相，它是以化合物相，它是以化合物Fe5Zn21为根底的中间金属相；为根底的中间金属相；+1的包晶混合物；的包晶混合物；

7、1，它是以，它是以FeZn7为根底的中间金属相；为根底的中间金属相；1+的包晶混合物；的包晶混合物；相，它是以相，它是以FeZn13为根底的中间金属相；为根底的中间金属相；相，它几乎是由纯锌组成的含有微量铁相，它几乎是由纯锌组成的含有微量铁0.003的固溶体。的固溶体。 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波制作陈波制作u 在热镀锌消费中，实践获得的镀层，其构造不一定完全含有上述在热镀锌消费中，实践获得的镀层，其构造不一定完全含有上述八个相层。八个相层。u 实际证明，当镀件在锌液中浸没时间很短时，实际证明，当镀件在锌液中浸没时间很短时，固溶体根本不会构固溶体根本不会构成。成。u 另外另外+共晶、

8、共晶、+1包晶、包晶、1+包晶分别在包晶分别在623、672、530的温度下才干构成。所以在镀锌温度为的温度下才干构成。所以在镀锌温度为450-470的范的范围内上述四个相层是不会构成的。围内上述四个相层是不会构成的。u 而只能够构成而只能够构成相、相、1相、相、相、相、相等四个相层，当浸锌时间极相等四个相层，当浸锌时间极短在几秒钟，短在几秒钟，相也不会构成，相也不会构成，相几乎由纯锌组成又称纯锌层，相几乎由纯锌组成又称纯锌层，铁锌合金层只存在铁锌合金层只存在1相和相和相。相。 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波制作陈波制作部分相层的构造参数和性质部分相层的构造参数和性质相 层 符 号1名

9、称粘附层栅状层漂走层纯锌层Fe含量原子，23.2-31.38.1-13.27.2-7.4重量，20.5-287.0-11.56.0-6.20.003分子式Fe5Zn21FeZn7FeZn13Zn晶格构造体心立方六方单斜密排六方每一晶胞下的原子数量525508282晶觖常数，埃8.9560-8.9997=12.86c=57.60C=5.06 =13.65B=7.61 =128。44=2.660 c=4.9379HD负荷20克时的显微硬度51545427037比重，g/cm37.57.250.057.807.14熔点，782640530419.4性质脆性的塑性的脆性的塑性的 首钢股份顺义冷轧分公司

10、，2007陈波制作陈波制作第三节第三节 加铝热镀锌镀层的粘附性机理加铝热镀锌镀层的粘附性机理u消费实际中向锌液中投入定量的铝会明显的改善锌层的附着性：含铝消费实际中向锌液中投入定量的铝会明显的改善锌层的附着性：含铝量从量从0.1开场锌层中的开场锌层中的相和相和1相的厚度大量的减少；当铝含量到达相的厚度大量的减少；当铝含量到达0.2时，时，相和相和1相几乎完全消逝，这时镀层仅有两个构造，即由共相几乎完全消逝，这时镀层仅有两个构造，即由共晶混合物晶混合物+和和所组成，这种合金层具有良好的韧性。锌层构成过程所组成，这种合金层具有良好的韧性。锌层构成过程如下：如下：A带钢，BFe2Al5中间层，CFe

11、-Zn合金层，D纯锌层，E镀层外表氧化膜，F带钢温度变化曲线 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波制作陈波制作加铝热镀锌镀层的粘附性机理加铝热镀锌镀层的粘附性机理u在加铝法带钢热镀锌过程中，由于铝对铁比锌对铁有较大的在加铝法带钢热镀锌过程中，由于铝对铁比锌对铁有较大的热力学亲合力，热力学亲合力，Fe-Al的自在焓为的自在焓为40卡克卡克原子，大于原子，大于Fe-Zn的自在焓，因此带钢在镀锌过程中可以超比例地从锌的自在焓，因此带钢在镀锌过程中可以超比例地从锌液中汲取大量的铝，且液中汲取大量的铝，且Fe-Al化合物优先于化合物优先于Fe-Zn化合物在化合物在钢基外表构成并直接富集于钢基外表上。只需

12、铝存在，富集钢基外表构成并直接富集于钢基外表上。只需铝存在，富集过程就进展，而且不仅在熔融形状，就是在凝固之后，这个过程就进展，而且不仅在熔融形状，就是在凝固之后，这个过程不断进展到低于分散和反响所需的温度为止。由此可知，过程不断进展到低于分散和反响所需的温度为止。由此可知，在镀锌的过程中，在温度、镀锌时间的影响下，在镀锌的过程中，在温度、镀锌时间的影响下，Fe-Al化合化合物优先在钢基外表构成。一个薄而均质的中间层，它结实的物优先在钢基外表构成。一个薄而均质的中间层，它结实的附着在钢基外表，起到粘附镀层的媒介作用。附着在钢基外表，起到粘附镀层的媒介作用。 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波

13、制作陈波制作第四节第四节 加铝热镀锌镀层粘附性的构造判别加铝热镀锌镀层粘附性的构造判别u带钢延续热镀锌产品镀层中的铝含量是衡量其锌层附着性带钢延续热镀锌产品镀层中的铝含量是衡量其锌层附着性的一个重要目的。的一个重要目的。u在钢基外表的中间层中含有较高的铝量，仅是获得良好镀在钢基外表的中间层中含有较高的铝量，仅是获得良好镀层附着性的必要条件，但不是充分条件。层附着性的必要条件，但不是充分条件。u其充要条件是：其充要条件是：Fe2Al5优先在钢基外表构成一个较薄、优先在钢基外表构成一个较薄、均质性的含锌固溶体中间层。均质性的含锌固溶体中间层。u 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波制作陈波制作第四

14、节第四节 加铝热镀锌镀层粘附性的构造判别加铝热镀锌镀层粘附性的构造判别u在镀锌的温度范围内，在镀锌的温度范围内，Fe2Al5可以溶解大约可以溶解大约13的锌，的锌，当溶锌量超越当溶锌量超越13时，时，Fe2Al5将处于过饱和形状，生将处于过饱和形状，生成高锌固溶体。此时的中间层中铝的绝对含量虽然没有成高锌固溶体。此时的中间层中铝的绝对含量虽然没有减少，但铝的百分含量却显著降低，由于锌的过饱和能减少，但铝的百分含量却显著降低，由于锌的过饱和能够呈细粒分散析出，破坏了够呈细粒分散析出，破坏了Fe2Al5中间层的均质性，中间层的均质性，使中间层丧失了阻止使中间层丧失了阻止Fe、Zn分散的作用，并构成

15、较厚分散的作用，并构成较厚的的Fe-Zn合金层。镀层的附着性也随之变坏。合金层。镀层的附着性也随之变坏。 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波制作陈波制作 第五节第五节 Fe2Al5中间层构成的三要素中间层构成的三要素u在延续热镀锌的带钢外表经复原后，到达具备镀锌条件和在延续热镀锌的带钢外表经复原后，到达具备镀锌条件和要求的前提下，热镀锌过程中，要求的前提下，热镀锌过程中，Fe2Al5中间层的构成过中间层的构成过程受三个主要要素的影响程受三个主要要素的影响:u 1带钢入锌液温度与锌液温度的温差；带钢入锌液温度与锌液温度的温差；u 2带钢浸锌时间；带钢浸锌时间；u 3锌液中铝含量。锌液中铝含量。

16、 u由于热镀锌时锌液温度通常控制在由于热镀锌时锌液温度通常控制在460左右是个相对固左右是个相对固定值，带钢入锌液温度与锌液温度的温差就简化成带钢入定值，带钢入锌液温度与锌液温度的温差就简化成带钢入锌液温度。锌液温度。 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波制作陈波制作 镀锌过程中呵斥锌层附着性差的缘由镀锌过程中呵斥锌层附着性差的缘由u 消费中在带钢外表经复原后，到达具备镀锌条件和要求的前提下，消费中在带钢外表经复原后，到达具备镀锌条件和要求的前提下，镀锌过程中呵斥锌层附着性差的缘由有两种。镀锌过程中呵斥锌层附着性差的缘由有两种。u 1没有构成粘附媒介作用的没有构成粘附媒介作用的Fe2Al5中间

17、层。这种镀层中的中间层。这种镀层中的Fe-Zn合金层普通较薄，但附着性不好。可以经过采取低温回火合金层普通较薄，但附着性不好。可以经过采取低温回火的方式进展处置使镀层附着性得以改善。其原理就是在低温回火的方式进展处置使镀层附着性得以改善。其原理就是在低温回火的过程中，镀层中的铝重新向钢基外表迁移，并构成外表均质的的过程中，镀层中的铝重新向钢基外表迁移，并构成外表均质的Fe2Al5中间层。中间层。u 2曾经构成曾经构成Fe2Al5中间层又遭破坏，这种产品镀层中中间层又遭破坏，这种产品镀层中Fe-Zn合金层较厚且已构成富锌固熔体。故已无法经过回火来改善镀合金层较厚且已构成富锌固熔体。故已无法经过回

18、火来改善镀层粘附性了。层粘附性了。 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波制作陈波制作 第六节第六节 影响镀层粘附性的有关要素影响镀层粘附性的有关要素u针对采用美钢联法工艺的镀锌机组影响锌层附着性的有针对采用美钢联法工艺的镀锌机组影响锌层附着性的有关要素进展讨论。影响要素大致有：关要素进展讨论。影响要素大致有：u 1带钢化学成分带钢化学成分u 2外表清洁性外表清洁性u 3外表粗糙度外表粗糙度u 4锌液化学成分锌液化学成分 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波制作陈波制作带钢化学成分对镀层粘附性的影响带钢化学成分对镀层粘附性的影响 钢基中的化学成分对锌层附着性的影响不容无视，在消费中镀锌原料钢基中

19、的化学成分对锌层附着性的影响不容无视，在消费中镀锌原料的化学成分中影响较大的主要有：的化学成分中影响较大的主要有：碳：钢基中碳含量越高，铁碳：钢基中碳含量越高，铁-锌反响就愈猛烈，铁的分量损失愈大。钢基锌反响就愈猛烈，铁的分量损失愈大。钢基参与反响愈猛烈，铁参与反响愈猛烈，铁-锌合金层变的越厚，锌层附着性将变坏。因此通锌合金层变的越厚，锌层附着性将变坏。因此通常热镀锌原料均选择常热镀锌原料均选择0.12以下的低碳钢。以下的低碳钢。硅：含硅量较高的镇静钢对镀锌影响非常大，假设采用普通消费工艺镀锌硅：含硅量较高的镇静钢对镀锌影响非常大，假设采用普通消费工艺镀锌层的附着性是得不到保证的。在消费实际中

20、已证明采用普通消费工艺层的附着性是得不到保证的。在消费实际中已证明采用普通消费工艺带钢外表经常出现不规那么的脱锌区域，假设提高带钢加热温度延伸带钢外表经常出现不规那么的脱锌区域，假设提高带钢加热温度延伸复原时间，是可以得到改善的。其主要缘由是带钢在加热过程中可引复原时间，是可以得到改善的。其主要缘由是带钢在加热过程中可引起硅的外表富集，引起锌起硅的外表富集，引起锌-铁合金层的猛烈增厚，呵斥附着性下降。由铁合金层的猛烈增厚，呵斥附着性下降。由于采用含硅较高的原料消费热镀锌产品不能采用普通消费工艺，故呵于采用含硅较高的原料消费热镀锌产品不能采用普通消费工艺，故呵斥消费本钱添加，设备损耗增大等一系列

21、后果，为此热镀锌的原料均斥消费本钱添加，设备损耗增大等一系列后果，为此热镀锌的原料均采用低硅的沸腾钢或铝镇静钢。采用低硅的沸腾钢或铝镇静钢。 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波制作陈波制作外表清洁性对镀层粘附性的影响外表清洁性对镀层粘附性的影响u镀锌的原料卷通常采用经酸洗、冷轧后的带钢，原料外镀锌的原料卷通常采用经酸洗、冷轧后的带钢，原料外表残留物主要由油脂和微小的固体颗粒组成，总量通常表残留物主要由油脂和微小的固体颗粒组成，总量通常在在220-800mg/m2左右。带钢外表残留物越高，锌左右。带钢外表残留物越高，锌层的粘附性越差。由于油脂残留量较高时，在清洗段中层的粘附性越差。由于油脂残留

22、量较高时，在清洗段中就不易被除尽，它作为脏物粘附在带钢外表，干扰了镀就不易被除尽，它作为脏物粘附在带钢外表，干扰了镀锌时正常锌时正常Fe-Zn合金层的构成，从而降低了镀层的粘附合金层的构成，从而降低了镀层的粘附性。普通清洗后单面残留物在性。普通清洗后单面残留物在1030mg/m2以下。以下。 首钢股份顺义冷轧分公司，2007陈波制作陈波制作外表粗糙度对镀层粘附性的影响外表粗糙度对镀层粘附性的影响u 冷轧带钢外表的粗糙度在一定程度上可以决议热镀锌时冷轧带钢外表的粗糙度在一定程度上可以决议热镀锌时Fe和和Zn之之间的结合力，外表粗糙的带钢其镀层的粘附性较好。由于钢板外间的结合力，外表粗糙的带钢其镀

23、层的粘附性较好。由于钢板外表愈粗糙，钢板外表的实践外表积就愈大，根据啮合原理，那么表愈粗糙，钢板外表的实践外表积就愈大，根据啮合原理，那么钢基就和镀层结合得愈结实。这样，镀层粘附性的好坏，可从原钢基就和镀层结合得愈结实。这样，镀层粘附性的好坏，可从原板的粗糙度算术平均值和最大深度值加以区别。板的粗糙度算术平均值和最大深度值加以区别。u 此外，带钢外表的粗糙度可导致锌层分量的添加。由于外表粗糙此外，带钢外表的粗糙度可导致锌层分量的添加。由于外表粗糙化就使钢基外表生成一系列的凹凸点，进而生成外表粗糙的海绵化就使钢基外表生成一系列的凹凸点，进而生成外表粗糙的海绵状状Fe-Zn结晶组织，它比光滑的结晶组织，它比光滑的Fe-Zn合金层外表能从锌锅中带合金层外表能从锌锅中带出更多的锌液，由此便生成了较厚的纯锌层。再者，出更多的锌液，由此便生成了较厚的纯锌层。再者，相最易在棱相最易在棱角上构成，由于粗糙外表的棱角部位突出，所以使角上构成，由于粗糙外表的棱角部位突出，所以使相很兴隆，从相很兴隆，从而就生成了较厚的而就生成了较厚的