热浸镀锌法是目前钢铁行业主要的的防腐工艺,其制品具有使用寿命长、镀层均匀、附着力强、免维护等优点,并且其对制品形状与尺寸的适应性上,同样具有无可比拟的优势。在热浸镀锌生产中也可以较好的控制锌层的厚度、韧性及表面状态。故而,热浸镀锌工艺获得了持续的发展在,世界范围内被广泛使用。热镀锌工艺的主要步骤为:脱脂→酸洗→浸助镀剂→热镀锌→钝化→干燥检验。
脱脂和酸洗都是对工件进行表面处理,将工件表面的油脂及氧化铁等杂质去除,使工件表面洁净,保证后续镀锌稳定。脱脂及酸洗处理不好会造成镀层附着力不好,镀不上锌或锌层脱落。热镀锌及钝化则主要是对制品上锌并对镀锌层进行钝化处理,使工件表面具有良好的抗大气腐蚀性能。助镀剂则主要是指氯化铵及氯化锌,其主要作用是使工件预先活化,以增强镀层与基体结合。镀锌层厚度及是否牢靠,除了镀锌工序的时间及温度等关键控制指标外,助镀剂的选择与配比是非常关键的一环。
熊捷、黄斌两位学者对热镀锌层的厚度与氯化铵等助镀液配比、组成及作用时间做了详细的研究。其结果分享如下:固定助镀液的温 度为65℃、镀锌温度为 440 ℃、镀锌时间为1 min、合金 Al 的含量为 0. 2% 的条件下,助镀液组分优化,正交优化试验结果见表 1。
由表 1 可以得出以下结论:
(1) 由表 1可以看到氯化锌浓度为 150 g /L, 氯 化 铵 浓 度 150 g /L 时镀锌层厚度 最小为 38. 5 μm。
(2) 比较氯化锌和氯化铵浓度的 k 值,可以发 现氯化锌浓度的 k4 最小,氯化铵浓度的 k4 最小, 故在相同镀锌条件下,氯化锌浓度为 150 g /L,氯 化铵浓度为 150 g /L 时锌层厚度最小。
(3) 比较氯化锌浓度和氯化铵浓度的 R 值,发 现 R( 氯化锌) 略大于 R( 氯化铵) ,说明氯化锌浓度 和氯化铵浓度对锌层厚度的影响作用相差不大。
在实际镀锌过程中发现,当氯化锌浓度 远大于氯化铵浓度时,镀件不易干燥且锌灰含量 会增加,当氯化铵浓度远大于氯化锌浓度时会产 生大量烟雾,锌灰含量同样会增加。氯化锌浓度为 150 g /L,氯化铵浓度为 150 g /L 时镀件易干 燥,镀锌时极少烟雾、烟灰生成,且镀锌层厚度 最小为 38. 5 μm,故最优助镀液成分为氯化锌 150 g /L,氯化铵 150 g /L。
实验工件在助镀液成分氯化锌 150 g /L,氯化铵 150 g /L,温度为 65 ℃,锌液温度为 440 ℃,镀锌时间为 150 s,合金 Al 的含量为 0. 2% (质量浓度)条件下镀锌后,经过硫酸铜及落锤测试镀锌试样未发生漏铁且镀锌层 不凸起、不剥落,锌层厚度也满足《输电线路铁 塔制造技术条件》GB /T2694 - 2018 的要求。
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