熱浸鍍鋅助鍍工藝應用探討

摘要：熱鍍鋅層質量、熱鍍鋅時所消耗的鋅成本和熱鍍鋅相關助鍍工藝有著緊密關系。文章研究與分析了熱鍍鋅的助鍍工藝，通過對熱鍍鋅助鍍工藝原理的研究，確定了鋼鐵制件在熱鍍鋅的過程中，相關助鍍液的有效成分的具體范圍和工藝參數；通過嚴格控制與管理熱鍍鋅的助鍍液成分和工藝條件，可以確保鍍鋅質量，在一定程度上降低了生產成本。

關鍵詞：熱鍍鋅；助鍍；助鍍液；鋅成本；助渡工藝 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG174 文章編號：1009-2374（2015）22-0060-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.030

熱浸鍍工藝主要成分保護氣體的還原防范與溶劑方法。其中保護氣體還原方法比較適宜進行連續作業，而溶劑方法一般用于周期作業。應用保護氣體的還原方法進行熱浸鍍鋅的過程中，要先利用高溫鍋爐把鋼材的表面油脂等相關有機物碳化之后去除，然后把處理過后的鋼材利用還原氣進行保護，輸送至規定溫度的熔融鋅液中，實現熱浸鍍鋅。利用此種模式生產熱鍍鋅產品具備較高的生產效率，而且質量相對穩定，可是對于設備有著高要求，比較適宜進行大規模生產。而溶劑方法的工藝流程相對比較多，其中熱浸鍍鋅最為重要的工序就是溶劑助鍍，其不但能夠彌補工序存在的不足，還能夠活化鋼鐵表面，有效提升鍍鋅質量。另外，助鍍效果嚴重影響著鍍層質量和鋅的消耗。對此，分析與研究熱浸鍍鋅助鍍工藝有著深遠意義。

1 助鍍作用原理

助鍍指把酸洗過后的制件浸入助鍍液中，而在提出之后會在制件的表面產生一層相對較薄的氯化鋅銨鹽膜的過程。通常情況下助鍍具備多種作用，例如清潔鋼鐵的表面，有效去除酸洗之后殘留于制件表面上的鐵鹽或是氧化物，從而使鋼鐵件置入鋅浴過程中擁有最大表面活性；會在制件的表面沉積一層鹽膜，避免制件在助鍍池至鋅鍋一段時間在空氣中出現銹蝕；凈化制件在浸入鋅浴位置的液相鋅時，可以保證制件和液態鋅迅速浸潤、反應。除此之外，制件表面所覆蓋的相關氯化鋅銨鹽膜具備活化作用。若是溫度未達到200℃時，就會在制件的表面產生一種復合鹽酸，此為一種強酸，能夠確保制件在干燥時表面難以產生氧化膜，進而維持活化狀態。若是溫度超過200℃時，制件表面的助鍍液相關鹽膜中要分解為HCL，這時HCL就會對鋼基造成侵蝕，從而導致鋼基的表面難以形成氧化物，使鋼基維持活化狀態。在熱鍍鋅的過程中要科學合理地應用助鍍液。

2 助鍍液成分影響

2.1 濃度

鹽類助鍍劑中的氯化鋅與氯化銨總濃度嚴重影響助鍍效果。若是濃度未達到100～200g/L時，制件的表面就會附著少許鹽膜，從而難以有效活化制件表面，并且無法獲取相對均勻與平滑的鍍層，比較容易發生漏鍍；而濃度超過400～500g/L時，制件的表面鹽膜就會過厚，不利于干透，導致鋅液出現飛濺，從而形成大量的鋅灰與煙塵。對此，助鍍劑相應濃度一定要有效控制在200～400g/L區間。

2.2 溶液pH值

助鍍液的pH值常常會在熱鍍鋅的過程中被忽視，通常情況下助鍍液的pH值應該在4～5之間，助鍍液在此范圍內能夠實現酸洗過后制件表面的進一步清潔，有效彌補酸洗過程中出現的不足。若是pH值小于4，這時制件就會在溶液中遭受腐蝕，pH數值越低腐蝕就會越嚴重；若是pH數值大于5，這時就會導致制件的表面清潔效果比較差，而且pH數值越高，從而造成助鍍液的濃度降低，發生漏鍍。對此，溶液pH數值的測量應該選擇pH數值在4～5區間且具備比較明顯色差的精密pH試紙，還可以應用pH計。除此之外，還可以加入鹽酸或是氨水有效調節溶液pH值，如果在助鍍液中添加鋅滴和鋅灰等都會使助鍍液pH數值逐漸升高。對此，一定要重視助鍍液的pH數值變化，然后進行科學、合理調整。

2.3 助鍍液的雜質濃度

熱鍍鋅助鍍液中一般會存在KCL等相關雜質，從而嚴重影響助鍍液的效果，發生漏鍍，造成返鍍件不斷增加。盡管在助鍍液中不應用，只是添加少量KCL，從而降低浸鋅過程中煙塵的形成量，可是研究依然處在試驗階段。針對煙塵的去除，許多發達國家在熱鍍鋅的過程中一般利用抽氣除塵系統實現。

3 助鍍劑和助鍍工藝分析

3.1 無煙助鍍劑

應用以往的鋅銨助鍍劑過程中，在制件浸入鋅液之后，復合鹽膜就會在高溫環境下通過受熱分解形成HCL氣體煙塵，從而對操作環境與生態環境造成嚴重影響。現階段，學者已經研發出多種無煙助鍍劑：首先是氯鹽系列，其是一項以Zn與CL作為主要成分，并且加入少許KCL或Ca等有關氯化物的無煙助鍍劑。而助鍍劑中的Zn與NaCL占據總量的60%～90%，同時助鍍劑幾乎不會形成煙塵，可是助鍍劑的效果并不是很理想，比較容易發生漏鍍。該作用的原理如下，氯化鋅主要發揮著基體的凈化作用與制件浸鍍之前的保護作用；而堿金屬或是堿土金屬的氯化物能夠有效改進鋅液和基體制件的潤濕性與助鍍劑自身流動性。另外，經過添加其他相關金屬能夠改進制件表面的清理作用和助鍍劑自身的穩定性等。其次是表面活性劑與氯鹽混合，對于熱鍍鋅的助鍍工藝而言，表面活性劑在早期主要應用在助鍍劑的表面，防止助鍍劑的蒸發，而后來主要應用在助鍍劑的添加劑方面，主要改進助鍍劑自身的流動性和鹽膜的均勻性等。應用Zn或Sn，同時堿金屬或是堿土金屬的氯化物等作為助鍍劑的重要成分，比較適宜應用在熱鍍鋅和鋁合金工藝中。最后是植酸鹽系，主要由植酸鋅和氟化鈉及草酸等構成的植酸鹽系列的助鍍劑，應用草酸等活化基體的表面，助鍍劑中的檸檬酸主要發揮著配位亞鐵離子功能，而植酸鋅一般發揮抗氧化作用。因為助鍍劑中并不含有氯化銨，在浸鍍的過程中就不會形成煙霧，便于改進工作環境，可是植酸鋅的價格相對比較昂貴。盡管無煙助鍍劑取得一定研究成果，可是并未在工業中大量

應用。

3.2 電解活化助鍍劑

電解活化為一項新型的助鍍方式，其是以傳統助鍍劑的熱度工藝為前提，在助鍍劑池中建立電解裝置。一般情況下，電解活化的助鍍劑主要由Zn等構成，而電解設備主要由石墨作為陽極與試樣自身作為陰極構成。在進行電解的過程中，容易發生置換反應，從而使制件的表面存在充足的助鍍劑，而并未發生置換反應的相關電鍍鋅層還能夠避免熱度之前實驗出現氧化和污染。對此，通過電解活化助鍍，能夠獲取質量更為穩定與無漏鍍等問題的鍍層。

4 結語

近些年來，社會經濟的不斷發展使國內熱鍍鋅企業在科學技術和設備方面得到一定提升。而助鍍作為熱浸鍍鋅工藝的主要工序，一定要深入了解所有工藝參數的具體作用，同時進行科學、合理控制，才可以在一定程度上有效降低成本，并且確保熱鍍鋅的整體質量，增強企業的核心競爭力。

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作者簡介：張欣（1978-），女，遼寧鞍山人，中國能源建設集團鞍山鐵塔有限公司工程師。

（責任編輯：陳 倩）