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鍍鋅的概述原理及方式
一、鍍鋅概述
鋅易溶于酸,也能溶于堿,故稱它為兩性金屬。鋅的標準電極電位比鋼鐵負。若基體是鋼鐵,鍍層破損或遭腐蝕生成Fe-Zn原電池時,鋅鍍層屬于陽極性鍍層,鋅犧牲溶解,保護了鋼鐵。因此鋼鐵上的鍍鋅層不是單純的機械保護作用,而是通過電化學(xué)作用保護基體免遭腐蝕,即使鋅層不完整也會起到這個作用。更何況鋅層的耐蝕性很大程度上決定于鍍層上鈍化膜的耐蝕性,鈍化了的鋅鍍層其耐蝕性一般大約可提高8~20倍。
由于鍍鋅光亮劑的進步和不同顏色高耐蝕鈍化工藝的開發(fā)應(yīng)用,鋅鍍層的外觀得到了顯著的改善,同時具有防護性和裝飾性。昔日傳統(tǒng)認為鍍鋅僅是鋼鐵基體的一種防護鍍層,今日更應(yīng)是鋼鐵的防護裝飾性鍍層。
由于我國鋅資源比較豐富,鍍鋅又是一種價廉、能防銹,又能裝飾的高性價比鍍種,因而在汽車、機械、電子、船舶、儀表、輕工等工業(yè)部門得到廣泛的應(yīng)用。如機械零件、低壓電器、高壓開關(guān)、緊固連接件、鋼鐵結(jié)構(gòu)件、建筑五金、農(nóng)業(yè)機械、輕工產(chǎn)品等都離不開鍍鋅鈍化制品。
二、鍍鋅的原理
1、鍍鋅的化學(xué)原理
在盛有鍍鋅液的鍍槽中,經(jīng)過清理和特殊預(yù)處理的待鍍件作為陰極,用鍍覆金屬制成陽極,兩極分別與直流電源的正極和負極聯(lián)接。鍍鋅液由含有鍍覆金屬的化合物、導(dǎo)電的鹽類、緩沖劑、pH調(diào)節(jié)劑和添加劑等的水溶液組成。通電后,鍍鋅液中的金屬離子,在電位差的作用下移動到陰極上形成鍍層。陽極的金屬形成金屬離子進入鍍鋅液,以保持被鍍覆的金屬離子的濃度。鍍鋅時,陽極材料的質(zhì)量、鍍鋅液的成分、溫度、電流密度、通電時間、攪拌強度、析出的雜質(zhì)、電源波形等都會影響鍍層的質(zhì)量,需要適時進行控制。
2、鍍鋅的工藝原理
在裝有鍍件、玻璃球、鋅粉、水和促進劑的旋轉(zhuǎn)滾桶內(nèi),作為沖擊介質(zhì)的玻璃球隨著滾桶轉(zhuǎn)動,與鍍件表面發(fā)生摩擦和錘擊產(chǎn)生機械物理能量,在化學(xué)促進劑的作用下,將鍍涂的鋅粉“冷焊”到鍍件表面上,形成光滑、均勻和細致的具有一定厚度的鍍層。
三、鍍鋅的方式
1、熱鍍鋅
熱鍍鋅也叫熱浸鍍鋅和熱浸鋅,是一種有效的金屬防腐方式,主要用于各行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)施上。是將除銹后的鋼件浸入500℃左右融化的鋅液中,使鋼構(gòu)件表面附著鋅層,從而起到防腐的目的。
2、冷鍍鋅
冷鍍鋅也叫電鍍鋅,是利用電解設(shè)備將管件經(jīng)過除油、酸洗、后放入成分為鋅鹽的溶液中,并連接電解設(shè)備的負極,在管件的對面放置鋅版,連接在電解設(shè)備的正極接通電源,利用電流從正極向負極的定向移動就會在管件上沉積一層鋅,冷鍍管件是先加工后鍍鋅。
四、鍍鋅工藝的種類及其優(yōu)缺點
1、鍍鋅工藝的種類
按鍍鋅溶液的不同可將鍍鋅工藝分為三類:
(1)氰化鍍鋅:分高氰鍍鋅、中氰鍍鋅、低氰鍍鋅;
(2)酸性鍍鋅:硫酸鹽鍍鋅、弱酸性氯化鉀鍍鋅、氨三乙酸-氯化銨鍍鋅;
(3)堿性無氰鋅酸鹽鍍鋅。
2、各種鍍鋅工藝的優(yōu)缺點
(1)氰化鍍鋅
優(yōu)點:鍍層結(jié)晶細致,鍍液的分散能力和覆蓋能力較好,對鋼鐵設(shè)備無腐蝕作用。
缺點:鍍液含有劇毒氰化物,排放的廢水和廢氣對環(huán)境有危害。
(2)硫酸鹽鍍鋅
優(yōu)點:成本低,鍍液穩(wěn)定,電流效率高,允許的陰極電流密度上限值很高,沉積速度快。
缺點:均鍍能力和深鍍能力較差,鍍層結(jié)晶較粗,只適用于鍍外形簡單的零件。鍍液對鋼鐵設(shè)備有腐蝕作用。
(3)弱酸性氯化鉀鍍鋅
優(yōu)點:無氰,鍍液成分簡單、穩(wěn)定,投產(chǎn)成本不高,電流效率高,節(jié)約電能,沉積速度快,生產(chǎn)效率高,適用于鑄鐵零件、高碳鋼零件鍍鋅。鍍層光亮、細致,整平性好。
缺點:鍍液對鋼鐵設(shè)備有腐蝕作用。如果后處理不好,彩色鈍化膜的抗鹽霧性能比堿性鍍鋅差。
(4)氨三乙酸-氯化銨鍍鋅
優(yōu)點:由于氨三乙酸對鋅的絡(luò)合能力較強,顯著增加了鋅沉積時的陰極極化作用,鍍液的分散能力和覆蓋能力較好,鍍層比較光亮。
缺點:鍍液對鋼鐵設(shè)備有腐蝕嚴重。
(5)堿性鋅酸鹽鍍鋅
優(yōu)點:無氰,對鋼鐵設(shè)備無腐蝕,鈍化膜在濕熱的大氣中不容易變色發(fā)黑。
缺點:在鍍層的結(jié)合力和脆性方面于氰化鍍鋅相比有一定的差距。
五、鍍鋅的技術(shù)標準
鍍鋅技術(shù)標準采用美國ASTM B695-2000及軍用C-81562機械鍍鋅技術(shù)標準。