【正文】 3 的無(wú)鉻鈍化工藝在某些方面已經(jīng)與鉻酸鹽鈍化法相當(dāng)，但其市場(chǎng)前景、應(yīng)用范圍及用戶(hù)環(huán)保效果還需進(jìn)一步研究。在加鋅錠等鋅液溫度降低 時(shí)，感應(yīng)體切換到 高功率加熱方式，維持鋅鍋溫度穩(wěn)定。必須時(shí)刻保持感應(yīng)體風(fēng)機(jī)不間斷運(yùn)行。 （ 1）平臺(tái)升降 平臺(tái)升降是靠大電機(jī)帶動(dòng)四個(gè)來(lái)提升、降落載有 500 多噸鋅液的平臺(tái)。移行的動(dòng)力主要來(lái)自鋅鍋本身的移行電機(jī)。但水模擬只能觀(guān)察到模擬器內(nèi)水流動(dòng)的二維流場(chǎng)，有其不足之處，而采用數(shù)值模擬的方法，可得到任何截面的速度場(chǎng)，有助于理解不同 區(qū)域的鋅液流動(dòng)。 鋅鍋設(shè)備主要包括沉沒(méi)輥、穩(wěn)定輥及其附屬設(shè)備。但要實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用，還需要對(duì)封流穩(wěn)定和走帶穩(wěn)定等問(wèn)題進(jìn)行深入研究。 ＴＲＩＰ鋼 (即相變誘發(fā)塑性鋼 )具有優(yōu)良的成型性、強(qiáng)度和耐沖擊性，是汽車(chē)減重、節(jié)能的理想用鋼。目前提高熱鍍鋅鍍層耐蝕性能的常用方法有： (1)增加鍍層厚度。另外，對(duì)鋅液成分的改善，及對(duì)稀土等微量元素的添加 所產(chǎn)生的影響依然是目前研究的一個(gè)重要方向。下面介紹一些有關(guān)電鍍方面的基礎(chǔ)理念，供大家參考： 電鍍就是利用電解的方式使金屬或合金沉積在工件表面，以形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬層的過(guò)程 。 在外電場(chǎng)的作用下，電流通過(guò)鍍槽時(shí)所引起的變化，可歸納為三點(diǎn)： （ 1）在兩電極和導(dǎo)線(xiàn)之間，有自由電子在移動(dòng)。 的 條件 一個(gè)車(chē)間必須要有：外加的直流電源和特定電解液（或叫鍍液）以及特定金屬陽(yáng)極組成的電解裝置。自然界一切物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和變化叫自然現(xiàn)象，研究自然變化規(guī)律的科學(xué)統(tǒng)稱(chēng)自然科學(xué)。 e、 表現(xiàn)出相同化學(xué)性質(zhì)的一定種類(lèi)的原子稱(chēng)為化學(xué)元素，目前已發(fā)現(xiàn)的元素有 100 多種，不同的元素的原子其重量體積、性質(zhì)都不相同。用碳單位表示的一個(gè)重量叫做原子量。 B、 定比定律： 在化學(xué)反應(yīng)中參加反應(yīng)的物質(zhì)都有一定的比例。它的分子量是： 2個(gè)氫原子量 +1 個(gè)硫原子量 +4 個(gè) 氧原子量 =分子量 用分子式及符號(hào)經(jīng)平衡后表示的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程叫化學(xué)方程式： 例如：硝酸銀與 氯 化鈉作用生成 氯 化銀和 硝酸鈉。 近來(lái)有機(jī)化合物在電鍍中應(yīng)用也是越來(lái)越多，它被廣泛和用作酸洗緩沖劑、光亮劑。 B、 化合物： a、 有機(jī)化合物：凡屬碳?xì)浠衔锛捌溲苌锓Q(chēng)為有機(jī)化合物。溶于水生成堿。 例如：硫酸與氫氧化鈉反應(yīng)生成鹽和水。一定條件下溶質(zhì)在溶劑中溶解到不再溶解時(shí)的濃度叫飽和點(diǎn)，也叫溶解度。 ④ PH 值： PH 值就是用 10 的指數(shù)的絕對(duì)值來(lái)表示氫離子濃度，也叫氫離子的指數(shù)。優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度高，缺點(diǎn)是測(cè)試較復(fù)雜。如果是銅陽(yáng)極則同時(shí)發(fā)生銅的溶解和氧氣的析出：其反應(yīng)如下： 陰極 ： Cu2++2e—— Cu 2H1++2e— H2 陽(yáng)極 ： 4OH4e—— 2H2O+O2 2SO42+2H2O4e—— 2H2SO4+O2 從陽(yáng)極溶解的銅，補(bǔ)充了電解液中的銅離子的消耗，如果我們?cè)陉帢O上掛上經(jīng)清洗好表面的零件，則銅在零件上沉積的過(guò)程叫電鍍。 即： M=KIT=KQ，式中 K為比例常數(shù)，表示電極上通過(guò) 1庫(kù)侖（ C）或 1安 ?秒（ A?S）電量時(shí)，在電極上生成的產(chǎn)物的量，稱(chēng)為該物質(zhì)的電化摩爾質(zhì)量；其數(shù)值是由電解第二定律所決定的。 )=(A?h) (2)電化當(dāng)量 在 1秒鐘內(nèi)通過(guò) 1安培電流，在陰極上析出的物質(zhì)重量叫物質(zhì)的 電化當(dāng)量。 例 1 通過(guò)電流 20安培，經(jīng) 2小時(shí)在陰極上析出鉻之重量為 克。此時(shí)從形式上看，電流效率變得大于 100％。 926 如前所述，電解液所以能導(dǎo)電，是由于其中的離子 在電場(chǎng)作用下沿一定方向移動(dòng)的結(jié)果；它的電導(dǎo)能力，是由離子數(shù)量及離子運(yùn)動(dòng)速度所決定的。但加電導(dǎo)鹽不能過(guò)量，鍍液的濃度過(guò)高，反而使電解液的電導(dǎo)率下降。在電流的不斷作用下，電極反應(yīng)使鍍槽內(nèi)的的陰極區(qū)的溶液濃度降低，陽(yáng)極區(qū)的濃度增大。 這些均是在鍍液正常工作的情況下。 有機(jī)添加劑的離子，除了能均勻分布在溶液中之外，還可以一定的 方向排列在電極表面上。從電化學(xué)的原理上看，電極表面 荷 負(fù)電時(shí)，如果電極電位越負(fù)，則表明電極表面剩余電荷越多。所謂極化，通常是指直流電流通過(guò)電極時(shí)，電極電位偏離其平衡電位的現(xiàn)象。 鍍層厚度是否均勻，就看電流在陰極表面上分布的狀況。 928 在電鍍過(guò)程中若要得到鍍層，就需要兩個(gè)條件：一是鍍 液中須有要鍍出的金屬離子；二是有直流電流通過(guò)。了解到這一點(diǎn)，在電鍍中選擇何種有機(jī)添加劑是有意義的。電極表面帶正電荷，對(duì)以陰離子形式存在的表面活性物吸附有利；電極表面帶負(fù)電荷，對(duì)表面活性物的陽(yáng)離子吸附有利；電極表面不帶電或帶很少的電，對(duì)表面活性物中性分子有利。比如：在電鍍錫時(shí)，不加添加劑，鍍出的錫鍍層很粗糙，這是因?yàn)殛帢O的極化很小。 在電鍍過(guò)程中，離子在電解溶液中以上述三種方式移動(dòng)，即：電遷移、擴(kuò)散、對(duì)流。 離子電遷移是離子的導(dǎo)電過(guò)程，電極反應(yīng)則是放電。但每種鍍液都有它的合適溫度，如果溫度過(guò)高，會(huì)使鍍液揮發(fā)加快，或造成電鍍質(zhì)量缺陷。導(dǎo)體電阻率的大小，反映了導(dǎo)體導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱。如：氨三乙酸－氯化銨鍍鋅，其電流效率可以大于 100％，在這種鍍液中，鋅陽(yáng)極除了在外電流的作用下氧化而溶解外，它還能與鍍液發(fā)生化學(xué)作用而溶解。 C) 179。 知道物質(zhì)的原子量和化合價(jià)，就可以按上式求出電化摩爾質(zhì)量。 D、電化當(dāng)量 (1)電解定律： 電解時(shí)，在量的方面服從下面的電解定律 （法拉第定律） ： 第一定律：在電解上所析出的物質(zhì)重量 M 與 電流強(qiáng)度 I 和通過(guò)的時(shí)間 T成正比。陰離子跑向陽(yáng)極失去電子被氧化。其優(yōu)點(diǎn)是方便簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是誤差較大。 ③ 比重 —— 通常講 的是 “ 較水比重 ” 以水的比重為 1。有的溶解于有機(jī)溶劑卻不溶于水中。 有腐蝕性；酸與堿作用生成鹽和水。例如：二氧化硫、二氧化碳 ?? 。 b、 非金屬：常溫下有氣體、液體、固體三種形態(tài)，導(dǎo)電及導(dǎo)熱性差，比重小，固體脆性大。所有的這些物質(zhì)都與表面處理有著密切的關(guān)系。 知道物質(zhì)的分子式后，我們就知道物質(zhì)的組成，并且可計(jì)算出分子量。它應(yīng)服從下面的物質(zhì)不滅定律和定比定律。這樣的數(shù)使用和書(shū)寫(xiě)都很不方便，為了使用上的方便，用專(zhuān)用單位來(lái)表示原子重量，現(xiàn) 在國(guó)際上采用碳單位來(lái)表示原子重量。 919 c、物質(zhì)分子之間具有空隙，分子間的空隙決定著物質(zhì)的體積。運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)存在形式：例如：水蒸發(fā)成汽，遇冷變成冰塊等。反之，晶粒就較粗。 其中（ 3）、（ 4）兩步為形成結(jié)晶的過(guò)程。我國(guó)帶鋼連續(xù)熱鍍鋅技術(shù)整體上還比較落后，需要加強(qiáng)研究，特別要重點(diǎn)研究合金化工藝、鋅渣控制、高強(qiáng)鋼的可鍍性和鍍層表面質(zhì)量的提高，從而逐步提高國(guó)內(nèi)熱鍍鋅板的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。經(jīng)過(guò)合金化處理的鍍層，不僅耐蝕性能增加，而且焊接性能和涂裝性能也得到了很大的提高，因而大量應(yīng)用于汽車(chē)、家電等領(lǐng)域。Ｘ ＶａｎｄｅｎＥｙｎｄｅ等人提出了將含Ｓｉ型ＴＲＩＰ鋼先預(yù)加熱形成均勻的氧化層，然后進(jìn)行自還原的新工藝，在實(shí)驗(yàn)室研究中發(fā)現(xiàn)這種工藝生產(chǎn)的熱鍍鋅ＴＲＩＰ鋼具有很好的可鍍性。在合金化熱鍍鋅雙相鋼的基礎(chǔ)上，916 日本川崎鋼鐵公司開(kāi)發(fā)了點(diǎn)焊性良好的 590～ 980ＭＰａ級(jí)低碳當(dāng)量型合金化熱鍍鋅鋼板。 無(wú)沉沒(méi)輥鋅鍋也是目前研究的熱點(diǎn)。生產(chǎn)合金化熱鍍鋅產(chǎn)品時(shí)可以適當(dāng)降低鋁含量，以減少鍍鋅和合金化時(shí) 間，提高機(jī)組速度，降低成本。一般采用實(shí)體或數(shù)值模擬方法來(lái)模擬鋅鍋內(nèi)鋅液的流動(dòng)，實(shí)體模擬主要是用水進(jìn)行模擬。平臺(tái)的底部和頂部裝有檢測(cè)平臺(tái)位置的接近開(kāi)關(guān)，及檢測(cè)支撐柱位置的接近開(kāi)關(guān)。 鍋平臺(tái)升降及鍋體移行系統(tǒng) : 鋅鍋平臺(tái)升降及鍋體移行系統(tǒng)主要采用 GE PLC 控制。 （ 1）感應(yīng)體風(fēng)機(jī)用于保持感應(yīng)體內(nèi)二次線(xiàn)圈的冷卻。 鋅鍋技術(shù) 圖 鋅鍋 鋅鍋采用感應(yīng)加熱的方式，感應(yīng)體分低功率、高功率兩種加熱方式。在無(wú)毒的水溶性丙烯酸樹(shù)脂 (簡(jiǎn)稱(chēng) ＡＣ )中加入少量的鉬酸鹽、磷酸鹽 (簡(jiǎn)稱(chēng)Ｍ )得到一種鈍化液(簡(jiǎn)稱(chēng)ＡＣＭ )，代替有毒的鉻酸鹽進(jìn)行鈍化處理，結(jié)果表明，熱浸鍍鋅層采用該無(wú)毒鈍化液進(jìn)行鈍化，可以推遲鍍鋅層出現(xiàn)白銹的時(shí)間，其抗蝕性已接近鉻酸鹽鈍化水平。 6 后處理工藝 后處理包括鈍化、預(yù)磷化和涂油。這些工藝方法尚處在試試驗(yàn)階段，未投入工業(yè)生產(chǎn)。這種新產(chǎn)品的性能介于鍍鋅板與鍍鋁板之間，耐腐蝕行為鍍鋅板的 5~10 倍，耐熱性可比得上鍍鋁板，因此能夠應(yīng)用于耐熱和耐高溫腐蝕的領(lǐng)域，但犧牲陽(yáng)極保護(hù)性能較鍍鋅板差。高品質(zhì)合金化產(chǎn)品的鍍層往往希望鋼板和鍍層之間不含齒狀 Fe相 (Fe3Ｚｎ 10)，鍍層表面不含大量柱狀 ζ 相 (ＦｅＺｎ 13)。由帶鋼加熱的氣體連續(xù)地沿著室的一側(cè)移動(dòng)，到達(dá)一個(gè)風(fēng)道，該風(fēng)道直接通向位于室外的一個(gè)水冷翅片式盤(pán)管。從考慮鋅層粘附性的角度，電加熱的輸出達(dá)到最大時(shí)，有利于維持帶鋼表面溫度，使 H2的還原能力加強(qiáng)。 F2 共 27 個(gè)輻射管，分三排布置，分四個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)單獨(dú)控制煤氣流量和空氣流量。 基于上述考慮， 爐子設(shè)計(jì)兩套熱電偶，當(dāng)生產(chǎn)用電偶超溫時(shí)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)減少空氣和煤氣的流量，當(dāng)安全電偶超溫時(shí)，控制系統(tǒng)將斷開(kāi)燒嘴并引進(jìn)吹掃氮?dú)猓苊飧邷卦斐蓭т撈扒?在預(yù)熱段下方設(shè)有排煙管道，將煙氣從爐內(nèi)排出。 3 退火工藝 帶鋼連續(xù)熱鍍鋅采用在線(xiàn)連續(xù)退火。卷取機(jī)卷取成品卷后，由卸料小車(chē)卸下，稱(chēng)重打捆后，由吊車(chē)送往成品放置場(chǎng)存放，對(duì)鍍鋅板進(jìn)行包裝，然后送入成品庫(kù)存放?？梢钥闯?，針對(duì)熱軋基板的特點(diǎn)和熱軋帶鋼鍍鋅產(chǎn)品的用途，這種工藝在冷軋帶鋼熱鍍鋅工藝基礎(chǔ)上作了簡(jiǎn)化，這不僅節(jié)約了投資，而且大大降低了運(yùn)營(yíng)成本。森吉米爾法和改良森吉米爾法工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品成本低，但由于采用火焰直接加熱，雖然能燒掉鋼板表面的軋制油，但影響帶鋼表面質(zhì)量，也不利于生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品。但是鉛如何決定枝晶的生長(zhǎng)方向等深層次的研究還在繼續(xù)。加入的合金元素分為兩大類(lèi)，一類(lèi)在熔融鋅中有充分可溶性，而在固態(tài)鋅中幾乎沒(méi)有可溶性，例如：鉛和鉍；另一類(lèi) 在 液態(tài)鋅和固態(tài)鋅中均具有一定的可溶性，例如：錫、鋁、銅、銻等。在相變薄甚至完全沒(méi)有相的地方，鍍層便會(huì)出現(xiàn)無(wú)光澤的斑點(diǎn)，并且使鍍層的粘附性變壞。目前鈦是生產(chǎn)低合金高強(qiáng)度熱鍍鋅板的主要添加元素。因?yàn)殂~在奧氏體中溶解鍍有限，所以在熱軋過(guò)程中當(dāng)帶鋼溫度下降時(shí)，銅便析出，積存于奧氏體晶界。 圖 硅含量對(duì)鍍層厚度的影響 a鋅液溫度 430℃； b鋅液溫度 460℃； 1浸鋅時(shí)間 3分鐘； 2浸鋅時(shí)間 9分鐘。在鋼中通常以鐵碳化合物（ Fe3C）的狀態(tài)存在，鋼中碳的不同存在狀態(tài)對(duì)鐵 鋅反應(yīng)具有不同的影響，見(jiàn) 下 表。要想使帶鋼處于還原狀態(tài)，在使用焦?fàn)t煤氣做為燃料時(shí)，必須保證空氣過(guò)剩系數(shù)小于 ，但這時(shí)燃料的利用率極低，很不經(jīng)濟(jì)，因此一般控制空氣過(guò)剩系數(shù)在 ~，使帶鋼在明火段快速加熱，生成的少量氧化膜在保護(hù)氣體段進(jìn)行還原。 898 圖 ZnAlFe 二維相圖富鋅角 圖 ZnAlFe三維相圖富鋅角 在 不同鋁含量條件下對(duì)生產(chǎn)鍍鋅板，進(jìn)行了鍍層的微觀(guān)形貌分析，當(dāng)鋁含量大于 %時(shí)，合金層薄且致密完整，鋅層粘附性達(dá)到最佳，如 下 圖 a 所示。 897 通過(guò)電化學(xué)分離法、電子射線(xiàn)顯微分析法、掃描電子顯微鏡法和離子質(zhì)譜分析法等，證實(shí)了合金層的組成為 Fe2Al5Znx，也就是說(shuō)在熱鍍鋅過(guò)程中發(fā)生了如下的反應(yīng)。 表 熱鍍鋅板的大氣腐蝕狀況 腐蝕環(huán)境氣氛 腐蝕速度 μ m/a 15年的腐蝕損失（雙面） 厚 50微米（ 350g/m2） 腐蝕年限 厚度，μ m 重量， g/m2 據(jù)海岸 100米的島內(nèi)，鹽分濃度大 距海岸 17 公里的島內(nèi)，鹽分濃度較小 工業(yè)城市，空氣污染嚴(yán)重 一般城市，空氣較新鮮 農(nóng)村，空氣新鮮 15 6 8 3 1 225 90 120 45 15 3150 1260 1680 630 210 3年 4個(gè)月 8年 4個(gè)月 6年 3個(gè)月 16年 8個(gè)月 50年 為了對(duì)大氣腐蝕性進(jìn)行分類(lèi)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)嘗試用年平均溫度、潮濕時(shí)間、二氧化硫濃度、氯離子濃度 等來(lái)評(píng)價(jià)大氣腐蝕性，相關(guān)的大氣腐蝕研究機(jī)構(gòu)正在嘗試建立根據(jù)大氣腐蝕性來(lái)預(yù)測(cè)材料使用壽命的方法。 汽車(chē)板，特別是汽車(chē)外板在需求量不斷增加的同時(shí)，對(duì)熱鍍鋅產(chǎn)品的表面質(zhì)量和成型性等方面也提出了越來(lái)越高的要求，正是這種市場(chǎng)要求的不斷提高大大地促進(jìn)了帶鋼連續(xù)熱鍍鋅工藝 技術(shù)的進(jìn)步。 犧牲陽(yáng)極保護(hù)是指鐵，當(dāng)鋅層鋼基同時(shí)暴露在腐蝕環(huán)境中時(shí)，鋅與鐵可形成原電池，鋅由于電極電位（ ） 低于鐵 ()而成為原電池中的陽(yáng)極首先被腐蝕，從而保護(hù)了鋼基，見(jiàn) 下 圖。 圖 鋅 鐵相圖 通過(guò)該相圖可以發(fā)現(xiàn)，帶鋼與鋅液反應(yīng)后，可能出現(xiàn) 5 種成份與性質(zhì)各不相同的鐵 鋅相。 Fe2Al5的抑制作用如 下 圖所示。 圖 鋅 鋁相圖 爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)決定了帶鋼的表面狀態(tài)，而帶鋼表面是否有氧化鐵直接影響鋼基與鋅液的反應(yīng)，因此爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)對(duì)鋅層的粘附性影響很大。 當(dāng)爐氣中有微量 O2存在時(shí)，帶鋼就會(huì)被氧化，因此要盡可能地限制 O2含量。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)阿姆柯純鐵的鐵損失量為 70g/m2178。因此，必須嚴(yán)格限制鋼中的硅含量。熱軋鋼板的表面網(wǎng)裂經(jīng)酸洗之后，會(huì)更明顯。 由于鈦是存在于?鐵的晶格子中，所以很明顯它也會(huì)進(jìn)入 鐵 鋅相中，