1)熱鍍鋅加工的形成機理
熱浸鍍鋅是一種冶金反應(yīng)過程。從微觀角度看,熱浸鍍鋅過程有兩種動態(tài)平衡:熱平衡和鋅鐵交換平衡。當鋼制件浸入450℃左右的熔融鋅液中時,室溫下的工件吸收鋅液的熱量。當溫度達到200℃以上時,鋅與鐵的相互作用逐漸明顯,鋅滲透到鐵件表面。隨著工件溫度逐漸接近鋅液溫度,在工件表面形成不同鋅鐵比的合金層,形成鋅鍍層的層狀結(jié)構(gòu)。隨著時間的推移,涂層中不同的合金層表現(xiàn)出不同的生長速率。從宏觀上看,上述過程表現(xiàn)為工件浸入鋅液中,鋅液表面沸騰。當鋅鐵反應(yīng)逐漸平衡時,鋅液表面逐漸平靜下來。將工件吊出熔融鋅表面,當工件溫度逐漸下降到200℃以下時,鋅鐵反應(yīng)停止,形成熱浸鍍鋅層,確定厚度。
2)熱浸鍍鋅層厚度要求
影響鍍鋅層厚度的主要因素有:母材成分、鋼的表面粗糙度、鋼中活性元素硅、磷的含量和分布、鋼的內(nèi)應(yīng)力、工件的幾何尺寸和熱鍍鋅工藝。中國熱浸鍍鋅標準按鋼材厚度分為若干部分。鍍鋅層的平均厚度和局部厚度應(yīng)達到相應(yīng)的厚度,以確定鍍鋅層的耐蝕性。對于不同鋼厚度的工件,達到熱平衡和鋅鐵交換平衡所需的時間不同,形成的鍍層厚度也不同。本標準中鍍層的平均厚度以上述鍍鋅機理的工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗值為基礎(chǔ),局部厚度是考慮鋅鍍層厚度分布不均勻性和鍍層耐蝕性要求的經(jīng)驗值。因此,ISO標準、美國ASTM標準、日本JIS標準和中國標準對鍍鋅層厚度的要求略有不同。
3)熱鍍鋅加工厚度的作用及影響
熱鍍鋅加工的厚度決定了鍍件的耐腐蝕性。詳細討論請參考附件中美國熱浸鍍鋅協(xié)會提供的相關(guān)資料。用戶可選擇高于或低于標準的鋅涂層厚度。對于表面光滑小于3mm的薄鋼板,在工業(yè)生產(chǎn)中很難獲得較厚的涂層。此外,與鋼材厚度不相稱的鍍鋅層厚度會影響鍍層與基體的附著力和鍍層的外觀質(zhì)量。鍍層過厚會導(dǎo)致鍍層外觀粗糙,易脫落,鍍層零件在搬運和安裝過程中不能承受碰撞。如果鋼中含有較多的活性元素硅和磷,在工業(yè)生產(chǎn)中也很難獲得較薄的涂層。這是因為鋼中的硅含量影響鋅鐵間合金層的生長方式,使鋅鐵合金層中的ζ相快速生長,并將ζ相推向涂層表面,使涂層表面粗糙、無光澤,形成附著力差的灰色涂層。
因此,如上所述,鋅涂層的生長存在不確定性。