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几种不同热镀锌及锌合金镀层的特点

2024-06-21

热镀锌镀层的形成机理

热浸镀锌是一个冶金反应过程。从微观角度看，热浸镀锌过程是两个动态平衡：热平衡和锌铁交换平衡。当把钢铁工件浸入450℃左右的熔融锌液时，常温下的工件吸收锌液热量，达到200℃以上时，锌和铁的相互作用逐渐明显，锌渗入铁工件表面。

随着工件温度逐渐接近锌液温度，工件表面形成含有不同锌铁比例的合金层，构成锌镀层的分层结构，随着时间延长，镀层中不同的合金层呈现不同的成长速率。从宏观角度看，上述过程表现为工件浸入锌液，锌液面出现沸腾，当锌铁反应逐渐平衡，锌液面逐渐平静。工件被提出锌液面，工件温度逐渐降低至200℃以下时，锌铁反应停止，热镀锌镀层形成，厚度确定。

热镀锌镀层厚度要求

影响锌镀层厚度的因素主要有：基体金属成分、钢材的表面粗糙度、钢材中的活性元素硅和磷含量及分布状态、钢材的内应力、工件几何尺寸、热浸镀锌工艺。

现行的国际和中国热镀锌标准都根据钢材厚度划分区段，锌镀层平局厚度以及局部厚度应达到相应厚度，以确定锌镀层的防腐蚀性能。钢材厚度不同的工件，达成热平衡和锌铁交换平衡所需的时间不同，形成的镀层厚度也不同。标准中的镀层平均厚度是基于上述镀锌机理的工业生产经验值，局部厚度是考虑到锌镀层厚度分布的不均匀性以及对镀层防腐蚀性要求所需要的经验值。

因此，ISO标准、美国ASTM标准、日本JIS标准和中国标准在锌镀层厚度要求上略有不同，大同小异。

接下来讲解几种不同的热镀锌及镀层特点。

热镀纯锌镀层钢板(GI板)

目前生产GI板所用锌液中添加了0.2%的Al元素。添加AI的作用是改善锌液流动性，铝与铁元素通过优先发生反应形成铁铝合金相层，抑制锌与钢板基体的反应，从而提高镀层附着力，同时锌液中少量铝的加入在锌液表面形成铝的氧化物膜，阻止了锌液表面锌的氧化反应，减少了锌耗。而在镀层表面铝能够首先与氧气发生反应形成一层氧化铝保护膜，阻止镀层表面氧化，增加表面光亮度。

GI板是典型的利用牺牲阳极(锌)的阴极保护机理来保护钢基体不被腐蚀，且GI板是最普通、应用最广泛的镀层钢板，在建筑、家电、汽车、交通、农业等各行业大量应用。