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幾種不同熱鍍鋅及鋅合金鍍層的特點

2024-06-21

熱鍍鋅鍍層的形成機理

熱浸鍍鋅是一個冶金反應過程。從微觀角度看，熱浸鍍鋅過程是兩個動態平衡：熱平衡和鋅鐵交換平衡。當把鋼鐵工件浸入450℃左右的熔融鋅液時，常溫下的工件吸收鋅液熱量，達到200℃以上時，鋅和鐵的相互作用逐漸明顯，鋅滲入鐵工件表面。

隨著工件溫度逐漸接近鋅液溫度，工件表面形成含有不同鋅鐵比例的合金層，構成鋅鍍層的分層結構，隨著時間延長，鍍層中不同的合金層呈現不同的成長速率。從宏觀角度看，上述過程表現為工件浸入鋅液，鋅液面出現沸騰，當鋅鐵反應逐漸平衡，鋅液面逐漸平靜。工件被提出鋅液面，工件溫度逐漸降低至200℃以下時，鋅鐵反應停止，熱鍍鋅鍍層形成，厚度確定。

熱鍍鋅鍍層厚度要求

影響鋅鍍層厚度的因素主要有：基體金屬成分、鋼材的表面粗糙度、鋼材中的活性元素硅和磷含量及分布狀態、鋼材的內應力、工件幾何尺寸、熱浸鍍鋅工藝。

現行的國際和中國熱鍍鋅標準都根據鋼材厚度劃分區段，鋅鍍層平局厚度以及局部厚度應達到相應厚度，以確定鋅鍍層的防腐蝕性能。鋼材厚度不同的工件，達成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。標準中的鍍層平均厚度是基于上述鍍鋅機理的工業生產經驗值，局部厚度是考慮到鋅鍍層厚度分布的不均勻性以及對鍍層防腐蝕性要求所需要的經驗值。

因此，ISO標準、美國ASTM標準、日本JIS標準和中國標準在鋅鍍層厚度要求上略有不同，大同小異。

接下來講解幾種不同的熱鍍鋅及鍍層特點。

熱鍍純鋅鍍層鋼板(GI板)

目前生產GI板所用鋅液中添加了0.2%的Al元素。添加AI的作用是改善鋅液流動性，鋁與鐵元素通過優先發生反應形成鐵鋁合金相層，抑制鋅與鋼板基體的反應，從而提高鍍層附著力，同時鋅液中少量鋁的加入在鋅液表面形成鋁的氧化物膜，阻止了鋅液表面鋅的氧化反應，減少了鋅耗。而在鍍層表面鋁能夠首先與氧氣發生反應形成一層氧化鋁保護膜，阻止鍍層表面氧化，增加表面光亮度。

GI板是典型的利用犧牲陽極(鋅)的陰極保護機理來保護鋼基體不被腐蝕，且GI板是最普通、應用最廣泛的鍍層鋼板，在建筑、家電、汽車、交通、農業等各行業大量應用。