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電加熱鋅鍋爐熱鍍鋅液中添加微量元素的作用

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電加熱鋅鍋爐熱鍍鋅液中添加微量元素的作用

發布日期:2018-05-30 作者: 點擊:

電加熱鋅鍋爐熱鍍鋅液中添加微量元素的作用

鋅鍋摘要:熱鍍鋅液中加入各種徽全合金元紊,將會對鋅鍍層的性能、顯徽結構及外觀等產生重要影響。鍍鋅生產線主要介紹了熱被鋅液中添加鋁、硅、鎂和稀土等11 種常見的徽童元素時破層的襯腐蝕性能的影響,鋅鍋并介紹了國內外最新理論研究成果,對熱被鋅合金的研究具有一定的指導意義。

引言

    隨著我國汽車、建筑及家電等行業迅速發展,對高抗腐蝕材料的需求正在逐年增加。鍍鋅生產線是干什么的熱浸鍍鋅作為一種具有優良耐腐蝕性能的涂層技術,在各行業中得到一r 廣泛的應用。熱鍍鋅液中添加微量元素可以有效地提高鋼鐵材料的耐腐蝕性能和改善鍍層質量,因此探索和利用各種合金元素,將會對熱鍍鋅合金的開發與應用產生重要的指導憊義。

1 熱鍍鋅液中各元紊的作用

1.1 稀土元素

熱鍍鋅液中加人柿斕混合稀土元素后,不僅可以有效改善鍍層表面光澤,提高鍍層耐蝕性能和機械加工性能,延長使用壽命,而且還可以減薄鍍層厚度,明顯降低熱鍍鋅液溫度。通常認為稀上的加入并不會改變熱鍍鋅層的結構,稀土元素對鍍層所起的作用主要有兩方面:l )在一定的冷卻條件下稀上元素的存在能使鍍層表面組織更細;2 )稀土能提高鍍層表面膜的致密性,在其鍍層表面形成致密而均勻的氧化層,從而提高其抗高溫氧化性能。

最近有研究認為,稀土元素在金屬化合物中的擴散是不均勻進行的,其在鋼基和鋅液接觸的相界面上發生偏析,抑制基體和鍍層合金元家的相互擴散,延緩了金屬間化合物的生長。還有研究認為,稀土元素能夠對金屬中的雜質,特別是電負性較高的S 、O 等(S 、0 等雜質的電負性較高會加速晶界腐蝕,是加速腐蝕的重要因素)元家起脫除作用,作為表面活性元素富集于鍍層表面,形成致密而均勻的氧化薄膜,限礙了外界原子向鋅鍍層內部擴散,延緩腐蝕過程,提高了耐蝕性。

熱鍍鋅液中稀土元素對鍍層厚度有一定的影響,添加適量的稀土元素可以顯著減薄合金層的厚度,當稀土為0.03%~0.10%時,鋅合金層減薄程度最為明顯;但是當稀土大于0.20%時,鍍層出現RE 一Zn 化合物,影響鍍層的性能。

1.2硅元素

當熱鍍鋅液中的鐵含量較高時,硅能與鐵反應生成鐵硅化合物將鐵除去。硅除了去除鐵之外,還能抑制鋅合金層的生長,但是含硅的鍍層往往表現出脆性。由于硅幾乎不溶于鋅合金鍍層而以塊狀單質硅碩粒的形式分布于基體之上,而硅顧粒的硬度要比基體高的多,在鋅合金鍍層中硅粒子起著硬質點的作用,因此含硅的鋅合金鍍層具有較高的耐磨性能。硅的存在還可以提高鋅合金鍍層的耐高溫和耐腐蝕性。

熱鍍鋅液中加人適量的硅可以抑制Fe 一Zn 或Fe 一Al 合金相的生長,增強鍍層的附著力。硅的加人還可以提高鍍層的防腐蝕能力,因為硅在晶界上偏析,形成硅的氧化物,抑制了戶β-Zn 相的氧化。當以Si小于0.01%時,其效果不明顯(受到鋁的抑制作用),硅無法在晶界上與鋁或鋅發生共晶反應,不能提高鍍層防腐蝕能力;當w(si )大于2.00%時,超出了其在鋅中的溶解度,在鍍層中呈彌散狀析出,于鍍層表面形成小斑點,使其機械加工性能受損,所以ω(Si )應為0.02%~1.00%。

1.3錳元素

研究發現向熱鍍鋅液中添加錳時,熔鋅鍋底部產生很多粉末狀渣,且隨錳元素添加量的增加,粉末狀渣的量不斷增多,經檢測發現此粉末狀渣主要為富錳的芬相。進一步研究表明,錳元素能促進鋅鍍層中占相層的生長,抑制‘相層的生長,并且錳元素能促使占相由破碎狀向致密狀轉變。

錳元素能提高鍍層的耐腐蝕性和抗氧化性。鍍層中的錳含量相當低,通常以d 小于2μm的粒子形式存在于鍍層表面,這是因為錳沒有充分熔解于鋅中。由于液態錳的相對密度小于液態鋅的相對密度.致使其在液態鋅表面附近聚集,當試樣提起時,鍍層表面形成分散細小的富錳粒子(錳也有一定的表面聚集作用),錳在空氣中會生成一層連續致密的氧化物保護膜,提高鋅鍍層在空氣中的抗氧化和耐腐蝕能力。

隨著熱鍍鋅液中錳的添加量的不同,鋅鍍層的組織結構會產生不同的變化。熱鍍鋅液中。ω(Mn ) 低于0 . 50 %時,鍍層主要由δ、ζ和η相組成,錳可以促進均勻致密的占相和或相的生成,鋅鍍層厚度隨鍍液中,ω( Mn )的增加而減少;當熱鍍鋅液中ω( Mn )為0 . 5 。%時,錳進人整個合金層,特別ζ相中,有利于促進相δ和ζ相的均勻、緊密,并影響δ/ζ界面的擴散過程;當熱鍍鋅液中。ω(Mn )超過0 . 70 % 時,被層中出現分散狀的8 粒子,鍍層厚度明顯增加;當熱鍍鋅液中。(Mn ) > 5 . 00 %時,鍍層的耐蝕性、粘附性及延展性可以得到一定的提高。

Mn 的加人曾被認為是熱被鋅液中Ni 的有效替代元家。但是,由于熱鍍鋅液中加人Mn 后會使鍍層粗糙度提高,鍍層發暗;同時,Mn 對活性鋼熱鍍鋅Fe -Zn 反應的抑制作用弱于Ni。最新研究結果表明。錳元素對Q345 鋼的鍍層過厚生長沒有明顯的抑制作用,而對Q235和Fe-0.08% Si的硅反應性有明顯的抑制作用。因此,熱鍍鋅液中加人錳,并未獲得廣泛的工業化應用。

1.4錫元素

一般情況下向熱鍍鋅液中添加錫是為了得到較好外觀的鍍層,獲得各種美麗的鋅花,因此通常情況下錫和鋁同時加入熱鍍鋅液中會獲得良好的效果,這樣的鍍層不僅有添加鋁帶來的優點,又具有添加錫所得的美麗外觀。錫元素的存在不僅可以獲得美麗的鋅花,而且還可以降低熱鍍鋅液的熔點(錫的熔點為217 ℃ );因為錫對鐵的侵蝕速度只有鋅對鐵的一半左右;加錫后熱鍍鋅液枯度會增加,因此鍍鋅層的厚度也會增加。有研究表明,當熱鍍鋅液中ω(Sn )超過1.00%時又可使鍍層變薄;當ω(Sn )高于0 . 30 %時,錫聚集在鋅的晶粒界面形成鋅一錫的共析體,引起局部微電池,腐蝕后生成坑洞,增加鍍層的腐蝕速度,耐腐蝕能力下降。

在含硅的熱鍍鋅液中,當加人ω( Sn )為3 % - 12 %后,對0.37% Si鋼熱鍍鋅層厚度變化情況表明,熱鍍鋅液。ω(Sn )為3 %-5 %時,能夠顯著抑制高硅活性鋼熱鍍鋅層的異常生長,鍍鋅層厚度明顯減少,其抑制機理為:由于sn 較難溶于Fe -Zn 合金相層中,在熱鍍鋅過程伴隨著Fe 一Zn 合金層的生長,會把sn 排到Fe 一Zn 相層/液相Zn 的生長界面上,當Sn 達到足夠量時就會在Fe 一Zn 合金層生長前沿形成一連續層,阻擋Fe 與Zn 的相互擴散,從而抑制Fe 一Zn 合金層的生長。根據鋅錫二元相圖可以清晰的看出,在450 ℃ 時,錫在鋅中的溶解度達到100 % , 因此錫的加人量可以有很大范圍,但是錫易產生晶界腐蝕,使鍍層耐蝕性下降,因而熱鍍鋅液中錫的質量分數要嚴格控制紅。

鍍鋅生產線

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