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锌液中铝的作用

浏览次数: 日期:2013-5-14
我们在生产实践中,很少去、也没有必要去研究加铝的理论,只是凭借经验和老师傅的经历认为加铝的目的完全是为了要得到较高的锌层光亮度,因此加入很少量就已足够。从这个搡作中产生出大量加铝的办法,使锌层不但具有特殊的组织而且还具有特殊的性能。 450℃时加铝量对锌的流动性的影响   在探讨加铝对热镀锌的影响时,我们必须先明确,在锌锅中加铝时是为了达到一个什么样的目的,即:(a)增进光泽;(b)改变组织。   有人认为加铝是为了防止锌锅的氧化。这个看法可能是由炼钢中加铝脱氧的操作而来,而认为铝在锌中也起同样的作用。但是此处铝的作用就完全不同,铝不是为了起防止氧化作用而加入,相反地,铝必须在锌中以金属状态存在。在上面的错误看法的同时,也有人认为加铝可以改进锌的粘度。从图中就可以看出这同样也是不正确的;这样的锌锅中锌的含铝量对于锌的流动性实际上没有什么帮助。在加铝量没有达到相当高的含量时锌的流动性不会有什么改进。为了试验它的流动性,很多资料都指出锌的粘度主要是由温度来决定的。   为了增进锌层的光泽在锌中维持0.02%的含铝量已经足够。要改变锌层的组织含铝量就必须在0.2?0.3%之间,即至少要比增进光泽的含铝量增加九倍。 由于铝在锌锅中很容易被氧化,在增进光泽的锌锅内要维持它的足够含铝量就必须按0.2%加入。   在需要改变组织的锌锅内加铝量——即所谓“干法镀锌”——就必须加到1.5?3.5%。如以含铁的再生锌操作时,加铝量就须更多,因为再生锌中的铁能和铝相结合,因此铝的损失是由于它与锌中铁结合及铝的氧化二者之和。   加入少量铝来增进光泽可以照下列方法进行:锌由其液态氧化后都知道带有一些黄色,因此镀锌后工件的表面带有些变色。这是由于锌中含有氧化物而生成的干扰颜色,特别是由于铅和镉。   锌锅中不同含铝量时的铁的损失量及上锌量   (《热镀锌理论与实践》、冶金工业出版社)    铝能生成有特殊组织的氧化铝层。氧化铝层有效地阻塞了氧的扩散,这些少量的铝不但防止了锌液表面的氧化,而且同样地在锌液表面的氧化铝也防止了其中其他金属的氧化。由于这些氧化铝薄层非肉眼所能见,因此我们看起锌来就觉得完全是金属的光泽而没有受到任何干扰。   所谓的光亮镀锌或银亮镀锌就是指要获得特别光亮的镀锌操作。这是照前面所讲的方法在锌锅中加铝,同时还加一些锡,锌层在未凝固前就在温水中加以冷却。这样的快速冷却阻止了纯锌层生成花纹。因此加入铝和锡后在镀锌工件表面生成了一层银亮色的均匀的锌层。   加铝量达0.2?0.3%的效果特征是固体的铁基和液体锌之间的反应开始得较慢。在二者没有较长的接触时间以前,反应不会开始,因此,在较短的浸锌时间及较低的镀锌温度时,固体铁基和液体锌之间完全没有反应发生。   当液体铝和固体铁基接触时好像也发生类似情况。此处在液体铝中加入少量的其他金属相当地降低了液体铝对固体铁基的侵蚀。用熔融铝在铁基表面镀铝时发现当铝中含有铁时对铁基的侵蚀作用大为减低。   这个现象的不同点就是它并不是延迟了反应的发生而是减低了反应的速度。同样在化一间的反应也发现,如果钢为锌所饱和,它们间的反应也缓慢得多。但是必须指出,这种情况只有在较高温度下才能生效,而在通常的锌锅中决不会发生。   加铝后的阻止作用完全决定于它的含量及锌锅的温度。很明显地可以假定这阻止作用和氧化铝薄膜的存在有关,它是扩散作用的阻碍。   无论如何,任何锌液中含有相当多的金属氧化物以致可能生成一层Aal2O3层时,可以想象此薄膜会沉积在钢的表面,使铁基与锌液有一段隔离的时间,直至其消除。   在锌锅温度较低而又含有相当量的铝时,事实上液体锌不可能和固体铁基反应,只有温度稍为升高时才可能发生。   钢在镀铝时如铝中含硅量增加,FeAl3开始生成的温度就提高了。温度较高时很明显地增加了质点的数量,使质点移动没有一个能得到保留,因此反应性就加速了。   注意的是,含铝的锌锅当它的阻止作用一旦停止而反应开始时,它比纯锌对铁的侵蚀作用就更为巨大。   在不同加铝量百分数及不同浸锌时间下的上锌量见附表。   从这类锌锅中可以看出其上锌量的相当不规则特征。   但是,仔细地研究它的组织以及在 这些锌锅中反应发生的过程,就可以明了这些不规则性发生的原因。必须指出的另一事实是,当浸锌时间较长时,含铝高的锌锅其上锌量较含铝低的为多。   也可以看出,当浸锌时间较短,即在4min以下时,含铝高时就发生了阻止作用。因此,加铝多使铁的损失量大为减少,但是当浸锌时间较长而加铝多时却使铁的损失量增加。   从图可以看出铁的溶解速度对于含铝量及浸锌时间的关系达到如何程 度,加铝后反应进展和寻常不同的地方,在温度变动的影响上也表现出来。在纯锌中温度由450℃升至470℃时,铁的损失量约增加了30%,如果这个锌液是含铝状态,同样的温度变动, 铁的损失量约比纯锌中高出三倍。   这个问题,在笔者经历中真切的经历过,老师傅们固执的认为加铝可以防止锌锅氧化,还可以节省锌,理直气壮的向锌锅中加铝,甚至铝合金、易拉罐、导线等,结果很短的时间内,锌锅出现强烈浸蚀,当然这和其他因素也有关系。但通过后来的学习、实践、终于明白了其中原因,那就是:加铝在450℃?470℃这一正常的热浸镀锌范围内,由于以上原因和反应机理,铝加速了锌锅、吊具、工件中铁的溶解,铁的损失量约比纯锌中高出三倍,进而造成了大量锌渣,损失巨大。   为了达到热镀锌操作的目的,从这里可以学习到的经验就是,只有镀锌工件的浸锌时间可以在锌锅中调整到较短的时候,含铝锌液才有它的作用。   假如浸锌时间稍长,就可能发生特别剧烈的浸蚀,用含铝锌液热浸镀锌的目的是为了要得到挠性特别良好的锌层,并阻止很脆的缺乏挠性的Zn—Fe合金层的生成。但这些作用只有在浸锌时间很短时才有可能。

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