热浸镀锌的厚度如何控制

热镀锌厚度的控制

调整锌液合金比例;温度,及浸锌时间.

如果钢材的硅含量较高，可加入锌镍合金降低上锌量。也可加入助镀剂添加剂来改变助镀剂的性质，使镀层变得漂亮。

在热镀锌过程中，如果要使镀件表面光亮、镀层博，这跟各道工序都有很大关系，酸洗不到位，助镀液配方不对，锌温高低，人工操作，行车的起吊速度，这都是有很大关系的，

这个问题你最好买一本热镀锌的工艺相关的书籍好好看下。太多学问在里面了 。

热镀锌层形成过程是铁基体与最外面的纯锌层之间形成铁-锌合金的过程，工件表面在热浸镀时形成铁-锌合金层，才使得铁与纯锌层之间很好结合，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溶有锌原子所形成一种晶体，两种金属原子之间是融合，原子之间引力比较小。因此，当锌在固熔体中达到饱和后，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晶格中迁移，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%。

减小厚度

提高热镀锌锌温，但要考虑锌锅情况，铁锅不宜超过480度，陶瓷锅可以到530度 减少浸锌时间 取出时速度要缓慢

添加锌铝合金可以减少镀层厚度 1.放慢工件提升速度。 2.尽量控制镀锌时间。 3.适量添加减薄合金。 关于热镀锌层厚度的说明 关于热镀锌层厚度的说明 热镀锌镀层的形成机理

热浸镀锌是一个冶金反应过程.从微观角度看,热浸镀锌过程是两个动态平衡:热平衡和锌铁交换平衡.当把钢铁工件浸入450℃左右的熔融锌液时,常温下的工件吸收锌液热量,达到200℃以上时,锌和铁的相互作用逐渐明显,锌渗入铁工件表面.随着工件温度逐渐接近锌液温度,工件表面形成含有不同锌铁比例的合金层,构成锌镀层的分层结构,随着时间延长,镀层中不同的合金层呈现不同的成长速率.从宏观角度看,上述过程表现为工件浸入锌液,锌液面出现沸腾,当锌铁反应逐渐平衡,锌液面逐渐平静.工件被提出锌液面,工件温度逐渐降低至200℃以下时,锌铁反应停止,热镀锌镀层形成,厚度确定.

热镀锌镀层厚度要求

影响锌镀层厚度的因素主要有:基体金属成分,钢材的表面粗糙度,钢材中的活性元素硅和磷含量及分布状态,钢材的内应力,工件几何尺寸,热浸镀锌工艺.现行的国际和中国热镀锌标准都根据钢材厚度划分区段,锌镀层平局厚度以及局部厚度应达到相应厚度,以确定锌镀层的防腐蚀性能.钢材厚度不同的工件,达成热平衡和锌铁交换平衡所需的时间不同,形成的镀层厚度也不同.标准中的镀层平均厚度是基于上述镀锌机理的工业生产经验值,局部厚度是考虑到锌镀层厚度分布的不均匀性以及对镀层防腐蚀性要求所需要的经验值.因此,ISO标准,美国ASTM标准,日本JIS标准和中国标准在锌镀层厚度要求上略有不同,大同小异.

热镀锌镀层厚度的作用和影响

热镀锌镀层的厚度决定了镀件的防腐蚀性能.详细讨论请参见附件中由美国热镀锌协会提供的相关数据.用户可以选择高于或低于标准的锌镀层厚度.对于表面光滑的3mm以下薄钢板,工业生产中得到较厚的镀层是困难的,另外,与钢材厚度不相称的锌镀层厚度会影响镀层与基材的结合力以及镀层外观质量.过厚的镀层会造成镀层外观粗糙,易剥落,镀件经不起搬运和安装过程中的碰撞.钢材中如果存在较多的活性元素硅和磷,工业生产中得到较薄的镀层也十分困难,这是由于钢中的硅含量影响锌铁间的合金层生长方式,会使ζ相锌铁合金层迅速生长并将ζ相推向镀层表面,致使镀层表面粗糙无光,形成附着力差的灰暗镀层.

因此,如上述讨论结果,镀锌层的生长存在不确定性,实际生产中要取得某一范围的镀层厚度常常是困难的,热镀锌标准中规定的厚度是大量实验后产生的经验值,照顾到了各种因素和要求,较为合理.

上海永丰热镀锌有限公司 2007年8月

热镀锌原理及工艺说明 1 引言

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。近年来随高压输电、交通、通讯事业迅速发展，对钢铁件防护要求越来越高，热镀锌需求量也不断增加。

2 热镀锌层防护性能

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。

3 热镀锌层形成过程

热镀锌层形成过程是铁基体与最外面的纯锌层之间形成铁-锌合金的过程，工件表面在热浸镀时形成铁-锌合金层，才使得铁与纯锌层之间很好结合，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溶有锌原子所形成一种晶体，两种金属原子之间是融合，原子之间引力比较小。因此，当锌在固熔体中达到饱和后，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晶格中迁移，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%。

4 热镀锌工艺过程及有关说明 4.1 工艺过程

工件→脱脂→水洗→酸洗→水洗→浸助镀溶剂→烘干预热→热镀锌→整理→冷却→钝化？→漂洗→干燥→检验

4.2 有关工艺过程说明 (1)脱脂

可采用化学去油或水基金属脱脂清洗剂去油，达到工件完全被水浸润为止。 (2)酸洗

可采用H2SO4 15%，硫脲0.1%，40～60℃或用HCl 25%，乌洛托品3～5g/L，20～40℃进行酸洗。加入缓蚀剂可防止基体过腐蚀及减少铁基体吸氢量,同时加入抑雾剂抑制酸雾逸出。

脱脂及酸洗处理不好都会造成镀层附着力不好，镀不上锌或锌层脱落。 (3)浸助镀剂

也称溶剂，可保持在浸镀前工件具有一定活性避免二次氧化，以增强镀层与基体结合。NH4Cl 100-150g/L，ZnCl2 150-180g/L，70～85℃，1～2min。并加入一定量的表活剂.

(4)烘干预热

为了防止工件在浸镀时由于温度急剧升高而变形，并除去残余水分，防止产生爆锌，造成锌液爆溅，预热一般为80～140℃。不过现在一般都加防爆剂，辽阳浩岩热镀锌添加剂有限责任公司的防爆剂不错。

(5)热镀锌

要控制好锌液温度、浸镀时间及工件从锌液中引出的速度。引出速度一般为1.5米/min

温度过低，锌液流动性差，镀层厚且不均匀，易产生流挂，外观质量差；温度高，锌液流动性好，锌液易脱离工件，减少流挂及皱皮现象发生，附着力强，镀层薄，外观好，生产效率高；但温度过高，工件及锌锅铁损严重，产生大量锌渣，影响浸锌层质量并且容易造成色差使表面颜色难看，锌耗高。

锌层厚度取决于锌液温度，浸锌时间，钢材材质和锌液成份。另外，镀锌合金也很重要，浩岩热镀锌专用多元合金在2008年全国绿色批量热镀锌论坛上被多位专家评为当前市场上最佳合金！ 助镀剂添加剂获国家专利 《专利产品（专利号200710139349.3）》。详情可登陆网站：www.lnhaoyan.com.cn。

一般厂家为了防止工件高温变形及减少由于铁损造成锌渣，都采用450～470℃，0.5～1.5min。有些工厂对大工件及铸铁件采用较高温度，但要避开铁损高峰的温度范围。但我们建议在锌液中添加有除铁功能和降低共晶温度的合金并且把镀锌温度降低至435-445℃。

(6)整理

镀后对工件整理主要是去除表面余锌及锌瘤，用采用热镀锌专用震动器来完成。 (7)钝化

目的是提高工件表面抗大气腐蚀性能，减少或延长白锈出现时间，保持镀层具有良好的外观。都用铬酸盐钝化，

如Na2Cr2O7 80～100g/L，硫酸3～4ml/L，但这种钝化液严重影响环境，最好采用无铬钝化。

(8)冷却

一般用水冷，但温度不可过低也不可过高，一般不低于30℃不高于70℃， (9)检验

镀层外观光亮、细致、无流挂、皱皮现象。厚度检验可采用涂层测厚仪，方法比较简便。也可通过锌附着量进行换算得到镀层厚度。结合强度可采用弯曲压力机，将样件作90～180°弯曲，应无裂纹及镀层脱落。也可用重锤敲击检验，并且分批的做盐雾试验和硫酸铜浸蚀试验。

5 锌灰、锌渣的形成及控制 5.1 锌灰、锌渣的形成

锌灰锌渣不仅严重影响到浸锌层质量，造成镀层粗糙，产生锌瘤。而且使热镀锌成本大大升高。通常每镀1t工件耗锌40～100kg，如果锌灰锌渣严重，其耗锌量会高达140～200kg。控制锌渣主要是控制好温度，减少锌液表面氧化而产生的浮渣，所以更要采用有除铁功能和抗氧化功能的合金并且用热传导率小、熔点高、比重小、与锌液不发生反应，既可减少热量失散又可防止氧化的陶瓷珠或玻璃球覆盖，这种球状物易被工件推开，又对工件无粘附作用。

对于锌液中锌渣的形成主要是溶解在锌液中的铁含量超过该温度下的溶解度时所形成的流动性极差的锌铁合金，锌渣中锌含量可高达94%，这是热镀锌成本高的关键所在。

从铁在锌液中的溶解度曲线可以看出：不同的温度及不同的保温时间，其溶铁量即铁损量是不一样的。在500℃附近时，铁损量随着加温及保温时间急剧增加，几乎成直线关系。低于或高于480～510℃范围，随时间延长铁损提高缓慢。因此，人们将480～510℃称为恶性溶解区。在此温度范围内锌液对工件及锌锅浸蚀最为严重，超过560℃铁损又明显增加，达到660℃以上锌对铁基体是破坏性浸蚀，锌渣会急剧增加，施镀无法进行。因此，施镀目前多在430～450℃域内进行。

5.2 锌渣量的控制

要减少锌渣就要减少锌液中铁的含量，就是要从减少铁溶解的诸因素着手： ⑴施镀及保温要避开铁的溶解高峰区，即不要在480～510℃时进行作业。

⑵锌锅材料尽可能选用含碳、含硅量低的钢板焊接。含碳量高，锌液对铁锅浸蚀会加快，硅含量高也能促使锌液对铁的腐蚀。目前多采用08F/XG08/WKS优质钢板。，并含有能抑制铁被浸蚀的元素镍、铬等。不可用普通碳素钢，否则耗锌量大，锌锅寿命短。也有人提出用碳化硅制作熔锌槽，虽然可解决铁损量，但造型工艺是一个难题，目前工业陶瓷所制作的锌锅仅能做成圆柱型且体积很小，虽然可以满足小件镀锌的要求但无法保证大型工件的镀锌。

⑶要经常捞渣。先将温度升高至工艺温度上限以便锌渣与锌液分离，使锌渣沉于槽底后用捞锌勺或专用捞渣机捞取。落入锌液中镀件更要及时打捞。

⑷要防止助镀剂中铁随工件带入锌槽，助镀剂要进行在线再生循环处理，严格控制亚铁含量，不允许高于4g/l，PH值始终保持在4.5-5。

⑹加热、升温要均匀，防止局部过热。

Hot dip galvanized coatings on fabricated iron and steel articles –Specifications and test methods 钢铁制件热浸镀锌 技术条件与试验方法 前言

国际标准化组织工作（ISO）是各国家标准化团体赛（ISO 成员团体）的一个世界范围的联盟。国际标准的制定工作通常是通过ISO的技术委员会进行的，对技术委员会确定的主题感兴趣的成员团体有权向参加该委员会表示。与ISO有联络的官方和非官方的国际组织也参与这项工作。ISO在电工技术标准化方面与国际电工委员会（IEC）紧密合作。

按ISO/IEC指南第三部分的规定提出国际标准草案。

委员会 所采纳的国际标准草案需分发给各成员团体投票表决，作为国际标准发布时要求至少75%的成员团体投票通过。国际标准ISO1461是由欧洲标准化委员会（CEN）与ISO/TC 107技术委员----金属与其它无机覆盖层，SC4分会----热浸镀层（热浸镀锌），按ISO 和CEN之间的技术合作协议（维也纳协议）合作制订。

在整个标准文本中，凡“??本欧洲标准??”皆指“??本国际标准??”。 此第二版注销并取代第一版（ISO1461：1973）及第一版ISO 1459 （ISO1459：1977）。均对其作了技术性修改。 附录A和附录B是规范性附录。 附录C至E是资料附录。

本国际标准，已取消有关符合欧洲委员会指南的CEN附录。 本标准翻译：武汉材料保护研究所 吴勇 李春燕

审核：武汉材料保护研究所 高万振 1.范围

本标准规定了钢铁制件的热浸镀锌层（其它合金元素含量不超过2%）的一般性能和试验方法。不适用于： a） 连续式热浸镀锌的板材和线材； b） 自动化设备热浸镀锌的管材和棒材；

c） 具有特殊附加要求或与本标准要求不同的热浸镀锌产品；

注：个别产品标准可能通过引用本标准号或修改某些条款来规定其产品的热浸镀层。 本标准对热浸镀锌产品的后处理/保护涂层未做规定。 2.引用的标准

下列标准中所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。标注日期的引用标准后续修改或修订，本标准不予引用；但是，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。未标注日期的引用标准，应引用其最新版本。ISO和IEC成员都拥有现行有效的国际标准。

EN 1179, Zinc and zinc alloys ----Primary zinc （锌及锌合金 初级锌）

EN ISO 1460, Metallic coatings----Hot dip galvanized coatings on ferrous materials----Gravimetric determination of the mass per unit area（金属覆盖层 黑色金属材料热浸锌层----单位面积质量的测定 称量法）(ISO 1640:1992)

EN 22063, Metallic and other inorganic coatings ----Thermal spraying----Zinc , aluminium and their alloys （金属及其它无机涂层 热喷涂 锌、铝及其它合金）(ISO 2063:1991).

EN ISO 2064, Metallic and other inorganic coatings----Definitions and conventions concerning the measurement of thickness（金属和其他无机覆盖层—厚度测量的定义和一般要求） (ISO 2064:1980)

EN ISO 2178, Non-magnetic coatings on magnetic substrates ----Measurement of coating thickness----Magnetic method （磁性基体上的非磁性覆盖层 覆盖面层厚度的测量 磁性法） (ISO 2178:1982)

ISO 752, Zinc ingots.（锌锭）

ISO 2859-1, Sampling procedures for inspection by attributes ----Part 1: Sampling plans indexed by acceptable quality level (AQL) for lot-by-lot inspection.（计数抽样检查程序----第一部分：逐批检查用按可接受质量水平编制的抽样计划）

ISO 2859-3, Sampling procedures for inspection by attributes ----Part 3: Skip-lot sampling procedures.（特性检查抽样程序----第三部分：不连续批抽样程序）

ISO 10474, Steel and steel products ----Inspection documents.（钢及钢产品 检查文件） 3.术语及定义

本标准采用下列定义和EN ISO 2064中的定义。 3．1热浸镀锌

将经过准备的钢件或铸铁件浸于熔融锌中而在钢铁上形成锌及锌铁合金镀层的过程。 3．2热浸镀锌层

通过热浸镀锌得到的镀层。 注：“热浸镀锌层”术语在后文中称为“镀层” 3．3镀层镀覆量

单位面积上锌及锌铁合金层的总重量（以g/㎡表示） 3．4镀层厚度

锌及锌铁合金层的总厚度（以um表示） 3．5主要表面

制件上已经热浸镀锌或将被热浸镀锌的部分表面，该部分表面上的镀层对于制件的外观和（或）使用性能是极为重要的。

3．6样本

从批中抽取用于进行试验的制件或制件组。 3．7基本测量面

进行一定次数试验区域。 3．8镀层的局部厚度

用磁性法或称量法所测得的某一基本测量面上的镀层厚度。

3．9镀层的平均厚度

对某一大件或某一批镀锌件抽样后测得镀层局部厚度的平均值。 3．10镀层的局部镀覆量

采用称量法测得的某一镀层的镀覆量。 3．11镀层的平均镀覆量

按EN ISO 1460规定的方法试验，按5条要求抽样所测得镀层镀覆量的平均值，或镀层平均厚度的换算值（见3.9）。

3．12最小值

在某一基本平面上用称量法或磁性法在规定次数中所测得的镀层厚度的最小值。 3．13检查批

指一次订货或一次供货。 3．14验收检查

对镀锌厂家提供的检查批进行检查（如果没有其它要求）。 3．15漏镀面

钢铁工件上未与熔融锌发生反应的区域。 4．一般要求 注1：基体金属的化学成份及表面状况（光洁度或粗糙度），工件的重量及镀锌条件都将影响镀层的外观、厚度、结构及物理和机械性能。

此标准没有对这些提出任何要求，但是在附录C中提出了一些建议。

注2：EN ISO 14713给出了钢铁热浸镀锌选择指南，EN ISO 12944-5包含钢铁热浸镀锌层上涂装的内容。 4．1热浸镀锌浴

热浸镀锌浴应主要由熔融锌组成。熔融锌中的杂质总含量（铁，锡除外）不应超过总质量的1.5%，所指杂质由ISO 752或EN 1179规定（参见附录C）。

4．2需方提供的文件

需方应提供附录A所列的文件。 4．3安全

应按附录B中要求提供导流和排气。 5．抽样

用于厚度试验的样本应从每一检查批（3.13）中随机所取，从每一检查批中抽取作为样本制件的最少数量应达到表1要求。

表1 按批的大小确定样本大小

每批的制件数 样本的最少制件数量 1 to 3 All 4 to 500 3 501 to 1200 5 1201 to 3200 8 3201 to 10000 13 >10000 20

除非订货时需方提出其他要求，验收检查应在产品离开镀锌厂家之前进行。 6．镀层性能 6．1外观

验收检查时， 采用校正视力目查所有热浸镀锌工件，其主要表面应无锌瘤、起皮（下面无固体金属的凸起区域）、粗糙和锐点（能造成伤害的点）以及漏镀面。

注1：“粗糙”和“光滑”是相对概念，制件镀层的粗糙度不同经机械法辊挤或（和）吹、抹的镀锌制品（如镀锌钢板和镀锌钢丝）的粗糙度。

只要镀层厚度大于规定的最小值，被镀工件表面即使存在暗灰或浅灰色区域（如暗灰色的网状花纹区域）或有些表面不均匀都不应视为报废的原因；潮湿条件下储存产生的白锈（镀锌后在潮湿条件储存形成的白色或灰色产物—主要为碱式氧化锌）也不应视为报废的原因。

注2：要确定一个能涵盖所有实际要求的外观和光洁度度的定义是不可能性的。

不应残存熔剂渣，在可能影响热浸镀锌件的应用或耐蚀性能的部位不应存在结瘤和锌灰。

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