钢铁镀锌

钢铁镀锌影响因素及影响规律


碳的影响 硅的影响 铝的影响 铜的影响 铁的影响 其他元素的影响 温度对热镀锌的影响
碳的影响


碳含量愈高，铁—锌反应愈剧烈，Fe—Zn合金层 变厚，使镀锌层粘附性变差。因此，热镀锌原板 一般选用含碳量为-0.05%~0.15%的低碳钢板。 此外，碳还影响镀锌层的表面质量。对于含碳量 高的镀锌原板，若退火温度太高，碳会在钢板表 面富集，形成渗碳体，从而提高钢板表面张力， 降低锌液对钢表面的浸润能力，使锌液不能在钢 板表面均匀流动，在热镀锌时，形成锌瘤缺陷。
优点

缺点




镀后无氢脆和退火软 化现象 工业过程可实现清洁 生产 生产成本低 生产效 益高 镀层厚度可根据需要 控制加料
机械镀锌的缺点是只 适合于形状不复杂的 小五金件镀锌处理， 对于深的凹槽、内孔 易产生漏镀 。
影响因素及影响规律
铵盐镀锌（肖灿灿） 钢铁镀锌（张彪）

铵盐（硫酸亚铁铵）电镀锌（锌铁合金） 影响因素及规律
1.反应体系中需加入添加剂， 若不加，在室温25℃下静臵 15d后仍无沉淀产生,镀液为 暗紫色,金属离子在阴极表面 的沉积表现为晶粒长机理， 晶核的生长速率低于晶粒的 尺寸生长速率，金属沉积层 表现出粗晶粒的堆积，表面 凹凸不平，表现为不光亮 2.当电流密度增大到2A/dm3 时，大量氢气会从电极表面 析出，因此镀层变得粗糙不 再光亮。
电镀锌原理


在盛有镀锌液的镀槽中，经过清理和特殊预处理 的待镀件作为阴极，用镀覆金属制成阳极，两极 分别与直流电源的正极和负极联接。通电后，镀 锌液中的金属离子，在电位差的作用下移动到阴 极上形成镀层。阳极的金属形成金属离子进入镀 锌液，以保持被镀覆的金属离子的浓度。 镀锌时，阳极材料的质量、镀锌液的成分、温度、 电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、 电源波形等都会影响镀层的质量，需要适时进行 控制。
温度对铁镀层质量分数的影响

镀液PH对铁镀层质量分数的影响

(3)电流密度对铁镀层质量分数的影响

添加剂用量对铁镀层质量分数的影响
电镀前处理对电镀的影响

电镀前处理,是进行电镀的基础,也是保证产品质量 的关键.电镀前未将被镀覆基体处理到规定的要求, 即使有良好的电镀溶液,适当的电镀参数和很好的 调控电镀参数的设备以及技术高超的人员,也不可 能获得符合质量要求的电镀层.电镀前不仅要除去 基体金属上存在的油脂和影响镀层附着力和其它 质量要求的外来物,也要除去其表面氧化物,使其表 面具有规定的清洁度和一定的活度,以保证镀层与 基体牢固结合,有时根据所要求的电镀层的外观,还 要进行一些其它特殊的电镀前处理.
2 NaOH Zn Na 2 ZnO2 H 2
锌的标准电极电位为-0.76V，对钢铁基体来说， 锌镀层属于阳极性镀层，它主要用于防止钢铁 的腐蚀，其防护性能的优劣与镀层厚度关系甚 大。 在潮湿的空气中，锌表面会生成致密的碱式碳酸 锌膜。
2Zn O2 CO2 H 2 O Zn（OH ) 2 CO3
其他元素的影响



为了提高镀层耐腐蚀性，可向锌液中加入适量的铜或镁。 试验证明，加入0.8%~1.0%的铜，镀层的耐腐蚀性获显著 改善。在高的镀锌温度下，铜可促使合Fe-Zn金层急剧增厚， 使镀层韧性和粘附性同时变坏。如果锌液中添加 0.024%~0.084%的镁，可使热镀锌板的耐腐蚀性提高 1.2~1.5倍。但锌液中添加镁，会使锌液对钢板的浸润性下 降，同时加镁过量会使镀层表面变成乳白色，使镀层脆化， 粘附性下降。 Sb、Bi能促进大锌花的形成，提高镀层致密性，抑制晶界 腐蚀。随着锌液中Sb或Bi含量的增加，Fe-Zn合金层增厚， 镀层性能恶化（铅对Fe-Zn合金层的形成无明显影响，不会 影响镀层的附着力），因而一般Sb、Bi的加入量需小于 0.3%。 锌液中加入适量的锡可使镀层表面呈现银白色金属光泽， 使锌花变得光亮。
铵盐镀锌

将直流电通过电解质溶液，在电极表面发生电 化学反应，从而使金属离子在工件（阴极）表 面沉积的过程称之为电镀。铵盐镀锌即是用 ZnCl2为主盐，以NH4Cl为导电盐形成电解质溶 液，通过直流电后在阴极工件上获得Zn镀层。 它是目前广泛应用的一种镀锌方法，其优点是 镀液成本低，电流效率高，对操作人员危害小， 均镀能力和深镀能力均较好。
电镀过程控制


电镀锌金属或构件的使用条件和使用寿命与电 镀层厚度有着密切的关系.使用条件越严格和使 用寿命越长,所要求的电镀锌层应越厚. 不同的产品,要根据使用的具体环境(温度、湿度、 降雨、大气成分等)确定预期的使用寿命的电镀 层厚度,盲目的加厚会造成各种浪费.但如果厚度 不足,又会达不到预期的使用寿命要求 不同的生 产厂家,依据自己设备状况,在确定镀种的情况下, 首先要编制一套较完整合理的工艺流程,明确电 镀参数,控制电镀液浓度,进行规范操作.
粉末渗锌体系

将渗锌剂与钢铁制件臵于渗锌炉中，加热到400 ℃左右，活性锌原子则由表及里地向钢铁制件 渗透。与此同时，铁原子由内向外扩散，这就 在钢铁制件的表层形成锌铁金属间化合物，即 镀锌层 。
优点

缺点


耐腐蚀性强。 耐磨、抗擦伤性能好。 生产基本无污染。 锌消耗量比较低。 经渗锌处理的钢材制 件不影响材料的机械 性能。
粉末渗锌的缺点是工 件装箱和操作时粉尘 大，工作环境差。
机械镀锌体系


机械镀是一种在常温常压下利用物理、化学吸 附沉积和机械碰撞使金属粉在工件表面形成镀 层的工艺。 经过镀前处理的零件放入机械转动的滚筒中， 加入水和冲击介质（玻璃丸），转动滚筒形成 一个具有碰撞和搓碾作用的流态环境。根据预 定的镀层厚度加入金属粉和药剂，在化学药剂 和机械碰撞的共同作用下使零件的表面形成镀 层。
钢铁镀锌及铵盐镀锌主要体系及优缺点
铵盐镀锌体系（刘志芳） 钢铁镀锌体系（吕品）

铵盐镀锌的主要体系

硫酸亚铁铵盐弱酸性体系 钾铵盐弱酸性体系电镀锌
硫酸亚铁铵盐弱酸性体系
缺点： 优点 ： 以硫酸亚铁铵盐和氯化锌为主盐的弱酸性体系
1.一般镀液中的亚铁铵盐不稳 定，易氧化成3 价铁离子或生 成氢氧化物沉淀，而选择硫 酸亚铁铵盐为镀液中二价铁 离子的来源物，增加镀液稳 定性， 2.有利于获得表面光亮、结晶 细致，耐腐蚀性更好的锌铁 合金镀层。
铁的影响

锌液中的铁含量一般控制在小于0.03%。若含 铁量增加，铁与锌结合生成以FeZn7为主要成分 的底渣，并与锌液中的铝发生反应，生成以 FeAl5为主要成分的浮渣。这些渣一旦附着在带 钢表面，会形成锌粒缺陷，影响镀锌板的表面 质量。同时，由于铁与铝结合，减少了锌液中 有效铝含量，从而使镀层粘附性变坏。此外， 铁的存在可增加锌液的粘度和表面张力，从而 降低锌液对钢板的浸润能力，使镀锌时间延长。
镀锌层的后处理
（1）去氢 去氢通常在烘箱内进行。温度为200~250℃，时间 为2h。控制温度高低应由基本材料决定。去氢前 镀件必须彻底清洗干净，去氢时可把零件埋在石 英砂里。去氢后钝化若有困难，可在钝化前先活 化一下，如可用10%硫酸活化。 （2）钝化处理 为提高镀锌层的耐蚀性，增加其装饰性，改进涂 料与底金属的结合力，必须进行铬酸盐钝化处理， 使锌层表面生成一层稳定性高、组织致密的钝化 膜。目前国内采用的钝化处理工艺有彩色钝化； 白色钝化；黑色钝化；五酸草绿化钝化等
钾铵盐弱酸性体系电镀锌
缺点： 优点： 以氯化钾和氯化铵混合体系
1.同时具有氯化钾体系镀 层结晶细致、平整性好、 出光速度快等优点和氯化 铵体系自缓冲作用等优点 2.降低了氯化钾的含量， 因氯化钾含量过高会发生 “盐析”现象 3.降低了氯化铵的危害， 因氯化铵吸湿性大，蒸汽 压也大，易造成设备腐蚀 在钾铵盐镀锌的工艺中，可能 会出现浊点、针孔、条纹、发 雾等问题 1.浊点：相同质量的NH4Cl比 KCl的摩尔数多，降低了表面 活性剂在溶液中的溶解能力， 使之更易析出。 2.针孔：析氢现象越严重以至 于出现粗糙、烧焦等现象。 3.条纹：低温时NH4Cl含量增 加或总盐浓度减小，均会出现 条纹。 4.发雾：温度足够高时， NH4Cl越多，发雾现象越严重。
硅的影响


实践表明，当钢中硅含量超过0.04%时，高温下 镀锌板表面形成的氧化膜在还原炉中很难被充分 还原，热镀锌后，板面生成很厚的灰白色镀层， 其粘附性能较差。因此，热镀锌原板一般要求硅 含量《0.03%。 提高还原温度，延长还原时间，提高保护气体中 的氢气含量，或提高带钢入锌锅温度，可抑制硅 的表面富集作用，使钢板表面 得到充分还原，可 使镀层的粘附性得到改善。
铵盐电镀锌和钢铁电镀锌的目的

电镀加工中对电镀锌目的是为了防止钢铁类物 体被腐蚀，从而有效提高钢铁的耐蚀性及使用 寿命，同时也使产品增加装饰性的美观，钢铁 随着时间的增长会被风化水或泥土腐蚀。国内 每年被腐蚀的钢铁差不多占整个钢铁量的十分 之一，所以，为了保护钢铁或其零件的使用寿 命，一般都采用电镀锌来将钢铁加工处理。
由铵盐电镀锌 /钢铁镀锌体系简要 介绍钢铁电镀技术
小组成员：张彪 姜雷 黄沁园 肖灿灿 金丽华 祁红瑾 刘志芳 吕品
目录


目的（祁红瑾） 原理（金丽华） 主要体系的特点及优缺点（刘志芳、吕品） 影响因素（前处理/电流密度/添加剂/后处理） 和影响规律（肖灿灿、张彪） 钢铁电镀技术发展前景展望（黄沁园、姜雷）
铜的影响

钢中含铜可显著提高热镀锌板的耐腐蚀性。但在 加热时，由于铁易氧化，铜不易氧化，且铜在奥 氏体中的溶解度有限，当带钢温度下降时，铜便 析出，积存于奥氏体晶界。所以在热轧过程中， 随着氧化铁皮的不断剥落，钢表面会形成铜的富 集区。因为铜和钢的延伸率不同，所以在轧制过 程中钢表面会出现网状裂纹。酸洗后该缺陷更明 显，冷轧后亦不易消除，镀锌之后即在板面形成 和轧制方向一致的类似原板划伤或条状结疤的条 痕缺陷。试验证明，此网纹缺陷在含铜量超过 0.3%时最易出现，所以热镀锌原板的铜含量一般 要求不高于0.15%。