鋼鐵件上鍍鋅工藝流程徐萬飛C01014068(安徽大學化學化工學院10化學)摘要：鋼鐵在空氣、水或土壤中很容易生銹，甚至完全損壞，每年因腐蝕造成的鋼鐵損失約占整個鋼鐵產量的25%?30%，另一方面，為使鋼鐵制品與零件表面具有某種特殊功能，同時賦予其表面裝飾性的外觀，所以一般采用電鍍鋅的方式對其處理。鍍鋅工藝主要包括表面整平、水洗、除油、浸蝕、電鍍等步驟，本文對整個工藝流程做了詳細的介紹。關鍵字：整平；水洗；除油；浸蝕；電鍍ProcessofgalvanizationonthesurfaceofsteelXuWanfeiC01014068(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,AnhuiUniversity,10chemistry)Abstract:Steeliseasytobecorrodedwhenexposedtotheair,waterorsoil,evencompletelydamaged.Everyyearduetocorrosionofthesteellossabouttointhewholeofsteelproductionby25%?30%,ontheotherhand,inordertomaketheironandsteelproductsandpartssurfacehasaspecialfunction,atthesametimegivesitssurfacedecorativeappearance,so,generallyUSESelectricgalvanizedwayforitstreatment.Galvanizedprocessmainlyincludessurfaceleveling,water,oilremoval,etching,electroplatingandothersteps,inthispaper,thewholeprocessaredescribedindetail.Keywords:flattening;washing;deoiling;erosion引言全世界每年因金屬腐蝕造成的直接經濟損失約達7000億美元，是地震、水災、臺風等自然災害造成損失的總和的6倍。這還不包括由于腐蝕導致的停工，減產和爆炸等造成的間接損失。金屬腐蝕的主要害處，不僅在于金屬本身的損失，更嚴重的是金屬制品結構損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估量。腐蝕是鋼鐵的致命弱點，鋼鐵因腐蝕而報廢的數量約占鋼鐵當年產量的25%—30%，造成了巨大的資源浪費。因此提高鋼鐵的耐腐蝕性能非常重要。目前，電鍍是人們常用的提高鋼鐵耐腐蝕性的方法，即在鋼鐵表面鍍上一層比其活潑的金屬。鋅因其資源豐富，價格低廉，且可以很好地保護鋼鐵而受到親睞。當鋼鐵發生腐蝕時，鋅鍍層因其活潑性大于鋼鐵而作為陽極而溶解，這樣基體就不會受到腐蝕。除此之外，鋅鍍層還可鈍化處理，其鈍化后能夠生成一層緊密細致的鈍化膜，從而有效地防止鋼鐵與外界的接觸，使其免受腐蝕，還能增強外觀。鈍化處理后耐蝕性大大提高，可提高5?8倍，且可使表面更加美觀。本文從鍍前的整平處理、除油、水洗到正式鍍鋅詳細介紹了鋼鐵表鐵表面鍍鋅工藝流程[1-2]電鍍工藝流程鋼鐵件上鍍鋅的流程如下：粗糙表面的整平…除油（溶劑除油、堿性除油）f熱水洗f除油f弱酸浸蝕f水洗f干燥f電鍍f鈍化f熱水洗f干燥一：粗糙表面的整平整平處理主要是為了讓鋅鍍層與鋼鐵基體牢固結合，同時也可以使鍍層平滑、光亮且具有較強的耐腐蝕性，主要方法有：磨光：用磨光機磨平金屬零件的粗糙表面并除去毛刺、氧化皮、銹、砂眼、溝紋等；機械拋光：用拋光機或者拋光膏消除鍍件表面的微觀不平，使鍍件表面具有鏡面般的外觀；⑴滾光：零件與磨料一起放在滾桶中，進行滾光磨光，除去毛刺、粗糙、腐蝕產物，使表面光潔，適用于大批量小零件的整平；④噴砂：使用凈化壓縮空氣將干砂流強烈的噴灑在金屬表面，從而達到除去毛刺、氧化皮以及熔渣層的目的。二：除油由于鋼鐵件表面的油污會影響鍍層的質量，影響鍍層的光滑度、緊密性，所以在鍍鋅之前需要對鍍件表面進行除油處理。除油的方法有多種，主要包含有機溶劑除油、表面活性劑除油、化學除油、電化學除油四大類，一般情況下多種方法結合除油效果最高效、快速。除油的方式多種多樣，常用的除油方式如下：①有機溶劑除油：利用相似相容原理，采用擦洗、浸洗、設備清洗或者蒸汽清洗的方式出去鍍件表面的油污，汽油、煤油、苯類、酮類，以及某些氯化烷烴、烯烴等。因汽油、煤油、苯類、酮類都是易揮發、易燃品，操作時必須注意防火，并搞好通風、防爆等安全裝置。①化學除油：利用乳化作用和皂化反應機理，溶液中加入NaOH，并以Na2CO3作為緩沖劑。①電化學除油：把鋼鐵鍍件置于堿性除油液中，鋼鐵件作陽極或者陰極，通直流電使油液界面的表面張力下降，從而促使鍍件表面的油污脫離基體表面。電極上析出的大量的氫氣泡或者氧氣泡對油膜也具有強烈的剝離作用。為了加快除油速率，可以采用陰陽極聯合除油的方法，先進行陰極除油，在進行陽極除油。除油液組成及作用如下：NaOH:導電作用、皂化作用NaCO3、Na3PO4:緩沖劑+乳化作用①表面活性除油：除了上述三種，表面活性劑也是不錯的除油方法，表面活性劑通過降低水的表面張力，把油污包裹其中，從而達到除油的目的。三：熱水洗、除油、熱水洗熱水反復清洗鍍件表面若干次，然后再除油，在水洗，重復兩三次。只有熱水才能很好地除去鍍件表面的油污。四：弱酸浸蝕浸蝕即把鋼鐵鍍件浸入酸、酸性鹽或堿溶液中，以除去金屬表面的氧化膜及銹蝕產物。浸蝕的主要方法有強浸蝕、電化學浸蝕、弱浸蝕。本文主要討論強浸蝕（酸浸蝕）。鋼鐵的浸蝕多采用H2SO4（aq）、HCL（aq）的混合酸，以除去表面的FeO、Fe3O4、Fe2O3又因為強酸情況下可能會使鍍件發生過腐蝕和氫脆現象，進而影響金屬材料的幾何尺寸，為防止此類現象的發生，可向酸液中加入緩蝕劑。緩蝕劑可在潔凈的鋼鐵表面吸附成膜，隔離酸液與金屬材料的接觸，從而防止零件的過腐蝕和氫脆的發生，緩蝕劑不在氧化皮上吸附，故不會妨礙除銹過程。常用的緩蝕劑有：五四牌緩蝕劑、若丁。五：水洗、干燥用清水沖洗鍍件若十次，直至鍍件表面沖洗干凈，然后適當溫度下干燥處理備用。六：電鍍電鍍就是利用電解原理在鋼鐵表面上鍍上一層鋅的過程。電鍍過程中鍍液的選擇是關鍵，不同組成的鍍液可以得到不同效果的鍍層。按照鍍液PH的不同可把鍍液分為三大類，主要為酸性鍍液、中性鍍液、堿性鍍液。不同的鍍液有各自的優缺點。常用的鍍液主要有：硫酸鹽鍍液（酸性鍍液）、鋅酸鹽鍍液（堿性鍍液）、氯化鉀鍍液（中性鍍液），市場上常用的鍍鋅液為中性氯化鉀鍍液（中性氯化鉀鍍鋅法［3］）和堿性鋅酸鹽鍍液（堿性鋅酸鹽鍍鋅法囹）。其主要配方和工藝參數如下：中性氯化鉀鍍鋅工藝的鍍液配方及操作條件：（第三代）KCl160?230g/LZnCl60?80g/LH3BO330?35g/L柔軟劑25?35mL/L光亮劑1?2mL/L010?50°CpH4.8?5.6Jk0.1?4.0A/dm2025?35°C（夏季須有冷凍設備）陽極：1級鋅錠（含鋅量N99.95%）攪拌：壓縮空氣過濾：連續，2?3次/h優點：是鍍層更光亮，而且脆性較小，鍍液泡沫較少，鍍液可以采用空氣攪拌、允許電流密度大、生產效率高，配合三價銘鈍化則鋅層鈍化膜的耐蝕性（中性鹽霧試驗）超過氤化鍍鋅，因此這種新型氯化鉀鍍鋅工藝將有可能推廣應用到汽車工業、國防工業的鍍鋅，取代氤化鍍鋅工藝，是一種高效、優質、低耗的清潔生產型鍍鋅新工藝。堿性鋅酸鹽鍍鋅法鍍液配方及操作條件：1?50g/LZn2+15?180g/LNa+0.01?30g/L的碳原子數為2以上的脂肪族胺的聚合物光亮劑J-05108mL/LPH6.0優點：鍍液中不含氤化物，易進行排水處理。電鍍時不會受到電流密度的影響，具有良好的均鍍能力和較高的電流效率。從鍍液中可以獲得低應力且柔性的光亮鍍鋅層，具有優良的附著性和抗蝕性，同時也經得起彎曲和沖擊等鍍后的負荷加工，特別適用于汽車和家電等產業中鋼鐵制品的防蝕性和裝飾性鍍鋅。七：鈍化處理為了提高鍍層表面的光滑度，提高鍍層耐蝕性、化學穩定性、耐磨性，延長使用壽命，在電鍍完成后還需對鍍件進行鈍化處理［5-6］。將鍍鋅件在特定的溶液中進行化學處理，使鍍鋅層表面形成一層致密的穩定性較高的薄膜(鈍化膜)。有時鈍化處理還可賦予表面各種色彩，具有裝飾作用。采用硫酸(p=1.84g/cm3)8?10g重銘酸鉀200g溫度：室溫pH=1.5浸漬時間：10?15s空停：5?10s八：熱水洗、干燥經過鈍化后的工件要盡快水洗，否則會使鈍化膜色澤不均勻或產生溶膜現象，尤其是在鍍件的底部。工件水洗時應在水槽中停留2?5s，如果采用空氣攪拌會更好。對于那些有深不通空和狹縫的工件，最好采用超聲波清洗，效果會更好。要保證最后一道水洗是流動水洗，這對整個工件的外觀是十分重要的。水洗后放在熱風烘干槽烘干。總結總結鍍鋅目前作為鋼鐵防腐的主要技術，仍在生產生活中被廣泛應用，然而各種電鍍方法都存在著不足，發展低能耗、高效率、高質量及綠色的工藝流程是電鍍領域研究的方向和熱點。電鍍工藝在未來將會獲得更好的發展，電鍍工業的前途一片光明。參考文獻：［1］趙麥群，王瑞紅，葛利玲.材料化學處理工藝與設備［M］.北京：化學工業出版社，2011：1-16；⑵倪百祥.實用鍍鋅技術［M］.北京：機械工業出版社，2010；［3］詹益騰，