大棚管的镀锌 （表面处理技术）

　　大棚管镀锌(表面处理技术)分析
镀锌是指在金属、合金或其他材料表面镀一层锌，使其美观、防锈的表面处理技术。主要方法是热浸镀锌。
锌溶于酸和碱，因此被称为两性金属。锌在干燥的空气中几乎不变。在潮湿的空气中，锌表面会形成致密的碱式碳酸锌膜。在含有二氧化硫、硫化氢和海洋的大气中，锌的耐蚀性较差，特别是在含有有机酸的高温高湿大气中，锌镀层容易腐蚀。锌的标准电极电位为-0.76伏。对于钢基体，锌涂层属于阳极涂层，主要用于防止钢的腐蚀，其防护性能与涂层厚度有很大关系。镀锌层经过钝化处理、染色或涂上光保护剂后，可显著提高其保护性和装饰性。
中文名称镀锌镀锌等级表面处理技术主要方法热镀锌用于方形冷镀锌和机械镀锌，如金属和合金。
1种镀锌溶液
2原则
3个类别
镀金
机械镀锌
热浸镀锌
电动镀锌的
4个影响因素
5艘船
碱性镀锌
酸性镀锌
氯化钾(或氯化钠)镀锌工艺
镀锌溶液编辑
随着镀锌技术的发展和高性能镀锌光亮剂的采用，镀锌已从单纯的保护性用途进入保护性-装饰性应用[1]。
镀锌溶液包括氰化镀液和无氰镀液。氰化镀液分为微氰、低氰、中氰和高氰。无氰镀液包括碱性锌酸盐镀液、铵盐镀液、硫酸盐镀液和无氨氯化物镀液。氰化镀锌溶液具有良好的镀覆能力，所得镀层光滑细致，已在生产中使用了很长时间。然而，氰化物毒性很高，严重污染环境。近年来，采用了低氰、微氰和无氰镀锌溶液。
原则编辑
在含有镀锌溶液的镀液中，清洗干净并经过特殊预处理的待镀零件作为阴极，镀金属作为阳极，两极分别与DC电源的阳极和阴极相连。镀锌溶液由含有电镀金属化合物、导电盐、缓冲剂、酸碱度调节剂和添加剂的水溶液组成。镀锌溶液中的金属离子通电后，在电位差的作用下向阴极移动，形成镀层。由阳极金属形成的金属离子进入镀锌溶液，以保持被镀金属离子的浓度。在某些情况下，例如镀铬，它是由铅和铅锑合金制成的不溶性阳极，只能传输电子和传导电流。电解液中铬离子的浓度需要通过定期向镀液中添加铬化合物来保持。镀锌时，阳极材料的质量、镀锌溶液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、沉淀杂质、功率波形等。会影响涂层的质量，这需要及时控制。镀金
冷镀锌，也称为电镀锌，使用电解设备对管件进行脱脂和酸洗，然后将其放入含有锌盐的溶液中，该溶液与电解设备的阴极相连。锌板放置在管件的相对侧，管件连接到电解设备的阳极以打开电源。通过电流从阳极到阴极的定向运动，将在管件上沉积一层锌。
机械镀锌
在装有电镀件、玻璃球、锌粉、水和促进剂的转鼓中，玻璃球作为冲击介质随转鼓一起旋转，与电镀件表面产生摩擦和锤击，产生机械和物理能量。在化学促进剂的作用下，镀件表面的锌粉被“冷焊”形成一层光滑、均匀、细致的一定厚度的涂层。
本技术标准采用美国ASTM  B695-2000和军用C-81562机械镀锌技术标准。
热浸镀锌
热镀锌是钢板表面镀锌的主要方法。
热浸镀锌是从一种较老的热浸镀锌方法发展而来的，自1836年在法国应用于工业以来，已有170年的历史。然而，近三十年来，随着冷轧带钢的快速发展，热镀锌行业得到了大规模的发展。
热镀锌板的生产工艺主要包括：原板准备镀前预处理热浸镀镀后处理成品检验等。根据客户要求，热镀锌工艺可分为两类，即湿法(单张热镀锌法)、离线退火(单张热镀锌法)、热浸镀锌滚轧法(带钢连续热镀锌法)、在线退火森吉米尔法(保护性塞拉斯法)、改进森吉米尔法和美国钢铁联盟法(美国钢铁联盟)
离线退火
也就是说，在热轧或冷轧钢板进入热浸镀锌线之前，首先在底拉退火炉或钟罩式退火炉中进行再结晶和退火，因此在镀锌线中没有退火过程。在热浸镀锌之前，钢板必须保持干净和纯铁的活性表面，没有氧化物和其他污垢。在这种方法中，退火后的表面氧化皮通过酸洗去除，然后涂上一层氯化锌或由氯化铵和氯化锌组成的溶剂进行保护，以防止钢板再次被氧化。
(1)湿法热浸镀锌
钢板表面的溶剂进入锌液中，锌液表面被熔融溶剂覆盖，无需干燥即可进行热镀锌(即表面仍然是湿的)。这种方法的缺点是：
A.镀锌只能在无铅状态下进行，镀层的合金层很厚，附着力很差。
B.产生的锌渣堆积在锌液和铅液的界面上，不能沉积在锅底(因为锌渣的比重大于锌液，但小于铅液)，从而通过锌层污染钢板表面。因此，这种方法已经基本消除。(2)单块钢板
在这种方法中，热轧层压板通常用作原材料。首先，将退火后的钢板送到酸洗车间，用硫酸或盐酸去除钢板表面的氧化皮。酸洗后，钢板将立即浸泡在水箱中，等待镀锌，以防止钢板再次氧化。酸洗、水洗、压榨、干燥后，在锌锅(温度保持在445-465)中热浸镀锌，然后涂油渗铬。用这种方法生产的热镀锌板质量明显高于湿法镀锌板，后者只适合小规模生产。
(3)惠林定律热
连续镀锌生产线包括一系列预处理工序，如碱脱脂、盐酸酸洗、水洗、溶剂涂布、干燥等。此外，原板在进入镀锌线进行镀锌之前需要经过钟罩式炉。这种退火方法生产工艺复杂，生产成本高。更重要的是，用这种方法生产的产品经常有溶剂缺陷，影响涂层的耐腐蚀性。此外，锌锅内的铝经常与钢板表面的溶剂反应形成三氯化铝，三氯化铝被消耗掉，涂层的附着力变差。因此，尽管这种方法已经发表了近30年，但在世界热镀锌行业中还没有得到发展。
线内退火
即卷材由冷轧或热轧车间直接提供作为热镀锌原板，在热镀锌线上进行气体保护再结晶退火。属于这类行业的热浸镀锌方法包括：森吉米尔法、改进的森吉米尔法、美国钢铁联盟法(与日本川崎法相同)；塞拉斯方法；莎伦的方法。
(1)森吉米尔法
它将退火工艺与热镀锌工艺相结合，在线退火主要包括氧化炉和还原炉。带钢在氧化炉中被气体火焰直接加热到450左右，带钢表面残留的轧制油被烧掉净化表面。之后，带钢加热到700-800完成再结晶退火，通过冷却段控制进入锌锅前的温度在480左右，最后进入锌锅进行镀锌，不与空气接触。因此，森吉米尔法具有产量高、镀锌质量好等优点，得到了广泛的应用。
带钢连续热镀锌工艺流程图
带钢连续热镀锌工艺流程图
(2)美国钢铁联盟法
它是森吉米尔法的变体，只使用碱性电解脱脂槽代替氧化炉的脱脂效果，其他程序与森吉米尔法基本相同。原板进入生产线后，先电解脱脂，然后水洗干燥，再用保护气体还原炉重结晶退火，最后进入锌锅密封热镀锌。在该方法中，因为带钢没有被氧化炉加热，所以表面上的氧化膜很薄，并且还原炉中保护气体的氢含量可以适当降低。这样，有利于炉膛安全和生产成本的降低。但是，带钢进入还原炉时没有预热，这无疑增加了还原炉的热负荷，影响了炉的使用寿命。因此，这种方法没有被广泛使用。(3)塞拉斯法
也称为火焰直接加热法；首先用碱洗对带钢进行脱脂，然后用盐酸去除表面的氧化皮，清洗干燥后进入立式直列式退火炉直接用气体火焰加热。通过严格控制炉内气体和空气的火焰燃烧比，在过量气体和氧气不足的情况下，燃烧不完全，从而在炉内形成还原气氛。使其迅速加热至再结晶温度，在低氢保护气氛下冷却带钢，最后在封闭条件下将其浸入锌液中进行热浸镀锌。该方法设备紧凑，投资成本低，产量高(可达50/h)。然而，生产过程是复杂的，尤其是当机组停止运行时。为了避免烧坏钢带，炉子需要横向远离钢带，因此存在许多操作问题。因此，这种方法很少用于热镀锌行业。
(4)沙龙法
1939年，美国沙龙公司投产了一条新型热镀锌线，故又称沙龙法。在这种方法中，在退火炉中向带钢中注入氯化氢气体，使带钢达到再结晶温度，因此也称为气体酸洗法。氯化氢气体酸洗不仅可以去除带钢表面的氧化皮，还可以去除带钢表面的油脂。由于带钢表面被氧化气体腐蚀并形成凹坑，沙龙法获得的涂层具有很好的附着力。然而，由于设备腐蚀严重，设备维护和更新费用非常高。因此，这种方法很少使用。
(5)完善森林公园
这是一种优越的热浸镀锌工艺。它通过一条横截面积较小的过道将森吉米尔工艺中独立的氧化炉和还原炉连接起来，使整个退火炉包括预热炉、还原炉和冷却段形成一个有机整体。实践证明，该方法具有优质、高产、低耗、安全等优点。它的发展速度非常快。自1965年以来，几乎所有新建的运营线路都采用了这种方法。近年来，大多数旧的森吉米尔单位都按照这种方法进行了改革。
原则
热浸锌层由液态锌三步形成，铁基表面被锌液溶解形成锌铁合金相层；合金层中的锌离子进一步扩散到基体中，形成锌和铁的互溶层；合金层涂有锌层。
运行特性
钢紧固件表面覆盖一层厚而致密的纯锌层，可避免钢基体与任何腐蚀性溶液接触，保护钢紧固件基体不受腐蚀。在一般大气中，锌层表面形成一层薄而致密的氧化锌层。它不易溶于水，因此对钢紧固件基体起到了一定的保护作用。如果氧化锌等成分在大气中形成不溶性锌盐，防腐效果更理想；锌铁合金层结合紧密，在海洋盐雾环境和工业环境中表现出特殊的耐蚀性；由于结合力强，锌和铁互溶，耐磨性强；由于锌具有良好的延展性，其合金层牢固地附着在钢基体上，热浸镀锌可以通过冷冲压、轧制、拉丝、弯曲等成型工艺进行，而不会破坏涂层；热浸锌后相当于一次退火处理，可有效改善钢基体的力学性能，消除钢零件成形和焊接过程中的应力，方便钢零件的车削加工；热镀锌后的紧固件表面光洁美观；纯锌层是热浸锌中最具塑性的镀锌层，其性能基本接近纯锌，具有良好的延展性。应用范围
这种电镀方法特别适用于强酸、强碱雾等强腐蚀环境。
电动镀锌的
1.原则
由于锌在干燥的空气中不易变化，在潮湿的空气中，锌的表面会形成一层非常致密的碳酸锌膜，可以有效地保护内部免受腐蚀。此外，当镀层由于某种原因被损坏并且较小的基底被暴露时，锌和钢基底形成微孔，使得紧固件基底成为阴极并受到保护。广泛应用于汽车运输等行业，但需要三价铬钝化层和锌镍合金电镀密封涂层，以减少有害和有毒层的六价铬钝化。
2.运行特性
镀锌层厚、细、均匀、无气孔，耐蚀性好。电镀得到的锌层纯净，在酸碱等雾中腐蚀缓慢，能有效保护紧固件基体。镀锌层经铬酸钝化后呈白色、彩色、军绿色，美观大方，具有一定的装饰性。由于镀锌层具有良好的延展性，因此可以通过冷冲压、轧制和弯曲形成，而不会损坏涂层。
3.应用范围
镀锌涉及的领域越来越广，紧固件产品已经应用于机械制造、制造镀锌钩网、电子、精密仪器、化工、交通、航天等领域，在国民经济中具有重要意义。
影响因素编辑
在实际生产过程中，影响镀锌速度和质量的常见因素有：
(1)预处理不完全。工件表面有氧化膜，影响锌的正常沉积。
(2)导电性差。电流消耗在导线上，分配到工件表面的电流太小。
(3)工件含碳量高。高碳钢、铸铁件等。会降低析氢电位，加速工件表面的析氢，并降低电流效率。
(4)工件捆得太紧。镀锌时，工件被部分屏蔽，导致涂层太薄。
(5)水浴温度低。当镀液温度较低时，输送的电流密度将相应降低，涂层的沉积速率将不可避免地降低。
(6)镀液中氢氧化钠的含量偏高。当氢氧化钠含量较高时，电流效率相应降低。
(7)镀液中添加剂含量低。添加剂含量低会影响分散性，涂层局部太薄。
(8)电镀零件的面积估算不足，电镀过程中分布的电流密度太小。
(9)工件悬挂方式不当，工件与锌阳极距离过大，应调整位置。
(10)工件过度腐蚀。降低析氢的可能性会降低工件表面加速析氢的效率，从而影响锌的沉积速率。酸洗液中应加入适量的缓蚀剂，先用机械方法去除局部氧化皮，酸洗时应多做检查。
(11)阳极钝化。有效面积减小，影响电流的正态分布。
(12)氢氧化钠含量低。如果氢氧化钠含量低，电流密度不高，阳极被钝化。


工艺编纂

镀锌工艺要紧有热镀锌和冷镀锌两类。冷镀锌又称电镀锌。这里要紧谈论电镀锌。 电镀锌品种繁多，八门五花。但从镀锌镀液的PH值上分，要紧有两在类：碱性镀锌和酸性镀锌。

碱性镀锌

碱性镀锌工艺是指镀液的PH值是碱性。但因络合剂差别，又分为氰化物镀锌和锌酸盐镀锌两种。 氰化物镀锌是个非常陈腐的镀种。镀液中要紧有三种成分：主盐氧化锌，络合剂氰化钠和导电盐氢氧化钠（俗称火碱）。早期的氰化镀溶液中是没有亮光剂的。跟着人们审美要求的进步，又在氰化液镀锌溶液中加入了起亮光好处的亮光剂。氰化镀锌工艺稳定，镀层细致。镀液疏散才气好。凭据氰化钠含量的几许差别，又分为高氰，中氰和低氰镀锌三种。氰化镀锌的非常大坏处是毒性太大，对环境风险紧张。

锌酸盐镀锌是近30年来开展较快的镀锌工艺。它的要紧成分是主盐氧化锌，络合剂兼导电盐氢氧化钠（俗称火碱）。为了获得细致的疏散才气好的亮光镀层，还要加入亮光剂。国内锌酸盐镀锌的要紧开展时期是20世纪70年代的大搞无氰镀锌年代，闻名的DPE镀锌工艺和DE镀锌工艺一直应用着。这种工艺固然比不上氰化镀锌工艺的稳定、细致。但它的非常大好处是无氰。对环境的风险要小的多。锌酸盐镀锌有了新的开展，起泡和脆性等坏处获得了降服，疏散才气大为改进，可以和氰化镀锌比美。

酸性镀锌

镀液的PH值在4-6。20世纪70年代大搞无氰镀锌的第二个功效就是无氰氯化铵镀锌。与锌酸盐碱性镀锌不相上下。它以氯化锌为主盐，氯化铵为络合剂及导电盐。柠檬酸，氨三乙酸为辅助络合剂。聚乙二醇和硫脲作镀层细化剂。从这种镀液中获得的镀层细致，疏散才气好。镀液毒性小。但坏处要紧是镀液不稳定，散发出来的氯化铵气体对电镀装备侵蚀性非常大。电流服从也较低。对杂质敏感性强。兼职温度局限窄。现已根基上被氯化钾镀锌工艺所镌汰。

氯化钾（或氯化钠）镀锌工艺

氯化钾（或氯化钠）镀锌工艺是20世纪80年代开展起来的一种斩新无氰镀锌工艺。它要紧成分为：氯化锌主盐，普通应用含量为70-90g/L。氯化钾作导电盐，应用含量从140-280g/L不等，凭据差别需要可随便调整。硼酸作PH值缓冲剂，以稳定PH值在4.6-5.6之间。因为这种镀液是在室温条件下兼职，硼酸的溶解度不高，普通含量掌握在25-30g/L。

独自靠这三种成分是镀不出及格锌镀层来的。还要加入少许增加剂才气获得亮光、细致的镀锌层来。氯化钾镀锌的好处是镀液稳定、镀层亮光细致且老本低、电流服从高、无毒。坏处是镀液的疏散才气比碱性镀锌稍差，镀层的脆性也较大。只管云云，氯化钾镀锌一壁世，立刻遍及受到欢迎。开展十分迅速，已占有镀锌的半壁江山。从环境趋势上看，镀锌工艺要紧是两个镀种：碱性锌酸盐和酸性氯化钾镀锌。其余镀锌工艺均已不可企及，迟钝退出经历舞台。

酸性镀锌工艺中另有一种硫酸盐镀锌工艺。它的要紧成分是主盐硫酸锌。含量在250-500g/L之间。明矾或硫酸铝作导电盐。含量在30-50g/L之间。导电盐也有加入硫酸钠或氯化钠的。除了上述几种外，还要加入少许增加剂，好处是使镀层细致。非常早是接纳糊精或树胶，后来发现了少许专用亮光剂使镀层加倍亮光细致。硫酸盐镀锌的非常大好处是可应用较大电流密度(1-5A/dm2)，镀速快。但坏处是镀液的疏散才气非常差，不宜用来镀较复杂工件。

因为它的分外性，硫酸盐镀锌要紧用在镀铁丝、钢带、钢板等样式简单，连续化制造性强的行业。除了上述几种常用的镀锌工艺外，另有焦磷酸盐镀锌、氟硼酸盐镀锌、羟酸盐镀锌等工艺，但软件未几，不再说明。