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你所不知道的热镀锌锌花——读完后可以吹牛逼的文章

发布时间: 2018-10-10来源:知钢

什么是锌花


带有美丽锌花是传统热镀锌板的一个主要特征。锌的结晶体最完整的形态近似于雪花或六角星形,因此通过热镀工艺带钢表面上冷凝获得的锌晶体最可能形成雪花或六角星形锌花。


其实,锌花只是具有观赏价值,无实际实用价值,相反,锌花在耐腐蚀方面并不好,表面涂装后会显得凸凹水平。因此,家电及汽车行业倾向于选择小锌花(无锌花)产品,而看起来很美的有锌花产品,在建筑行业还有一定的使用量。


高纯度的锌液在冷却时是不能凝固形成锌花的,因为锌液中缺少必要的结晶核。要获得典型的锌花,前提条件是在锌液中适量地加入两类性质不同的合金元素,一类合金元素在锌液中完全相溶,而在固态锌中几乎完全不相溶,如铅和钛;另一类合金元素在液态、固态的锌中均具有一定的可溶性,如铝、锡、锑等。如果仅添加某一类合金元素,虽然在锌层凝固后,其表面状态会发生变化,但还不足以形成典型的锌花。



形成锌花的方法


形成锌花的方法,就是设法及早生成大量结晶核,降低锌液的凝固温度,以延长锌花晶体的生长时间,便于锌花长大


(1)在锌液中加入其它元素

当在锌液中加入某种合金元素后,可以使其结晶过程延长,则表面锌液在未达到其共晶温度以前不会凝固。


纯锌在419.5℃凝固,如果加入锡(0.5%以下)后,则锡锌共析合金在未降到198℃以前不会凝固。加入镉后,则镉锌共析合金在未降到264℃时不会凝固。如加入锑(0.3%以下)后,其锑锌共析合金在未降到409℃不会凝固。加入铅后,其铅锌共析合金在未降到317℃不会凝。


因此,加入合金降低锌液熔点,比纯锌的凝固时间都有不同程度的延长,使锌花晶体的生长时间大大延长,便于锌花的长大,所以可获得较大的锌花。


(2)表面吹气体法

在表面锌层将要凝固时,如果以蒸汽流或二氧化硫气流通过其表面,使锌花晶体得以顺利生长,可得到较大的花纹。吹二氧化硫气流的另一个目的是可形成致密的氧化膜而提高镀锌层的耐腐蚀性。


(3)钢丝网法

这种方法只能用在镀锌薄板上,它是用磁性辊子使钢丝网与锌层表面接触来达到此目的的。由于钢丝网节结接触之处首先受到冷却,在该处首先生成结晶的固体颗粒而成为结晶核,其余未凝固的锌液,即以此为结晶核开始向外结晶扩展生成锌花。


(4)喷水雾法

在镀锌钢件表面上的纯锌液未凝固时喷以水雾(水与蒸汽或水与空气的混合物)造成结晶核。未凝固的锌液即以此为起点向外扩散而生成锌花。


(5)其它方法

除上述方法外,如果能做到镀件的表面平滑、镀锌层比较薄、控制温度均匀下降及足够的空气中冷却时间,也能获得较大的锌花。


锌花的形状


锌花的形状取决于锌液中所添加合金的种类,如选择铅、锑可获得凤尾状锌花;选择铅、锡则得到羊齿状锌花等等。


镀层表面锌花的结晶方位因其外观不同,在加工中也有差别,如单纯拉伸和深冲时,羽毛状锌花加工性最好,其次是羊齿状锌花、叶状锌花加工性最差,而在弯曲和张力加工时,叶状锌花加工性最好,其次是羽毛状锌花、羊齿状锌花加工性最差。


锌花尺寸


按照欧标EN 10346:2015的规定,热镀锌锌花的尺寸可分为普通锌花(normal spangle)和小锌花(minimized spangle)。


常规锌花是指锌液正常凝固后形成的锌晶粒尺寸及形貌,而无锌花(也称为小锌花)这是对锌的凝固过程进行特殊控制获得的锌晶粒尺寸及形貌。如果用户需要指定锌花的大小尺寸,则需要在订货时进行协商。


影响锌花大小的因素很多,当锌液成分具备锌花形成的条件时,下列因素对锌花的大小产生影响:


  • (1)原料:原料钢板愈厚、表面粗糙度愈小,锌花愈大。

  • (2)冷却速度:冷却速度愈快,晶体生长时间愈短,锌花愈小。

  • (3 )晶核数量:锌花大小与锌花晶核数目的多少关系密切。当钢基表面粗糙或表面清洁度较差时,锌花相对较小。锌晶粒在钢基上形成,晶核愈多,锌花愈小,小锌花生产工艺喷水雾法就利用了这一原理。

  • (4)其它因素 (生产环境等)。



为了获得小锌花,镀锌时,当锌液临近凝固温度时,立即以直径为0.1mm以下的水滴喷射到镀锌板表面上,使其形成细小而均匀的结晶核;为了得到光整锌花,再用小于1%的压下量来进行平整轧制。小锌花适用于涂装,光整锌花适用于深冲压。


锌层粘附性


加热的钢带经过熔融锌液(锌槽)时,首先在基板形成铁锌合金层,在合金层外覆盖纯锌层。铁锌合金层厚度不均匀,较疏松,易脆,延展性差,容易开裂。


如果钢板表面在镀锌前就已残留着一定数量的铁基盐时,生成的铁锌合金,其粘附性很差,延展性差,容易剥落。当纯锌镀层中含有有害杂质,如氧化锌、锌渣、镉及铅时,形成大锌花,或破坏锌层的连续性,容易发生纯锌层的小开裂。


当镀锌层过厚,其可弯曲性也变差。当锌液中加入铝,锌液中的铝与基板发生反应,首先生成Fe2Al5或Fe2Al3,减薄了铁锌合金镀层,可提高锌层的粘附性。


锌花不均及影响因素


镀层表面锌花不均匀,是热镀锌产品存在的一种表面缺陷,虽然对大部分产品的使用不会产生很大的影响,但影响其表面美观,造成产品在市场某些领域的应用受到限制。有些锌花不均匀的产品同时存在锌层附着力差的情况,直接影响了产品的使用。


热镀锌板镀层表面锌花不均匀状态可归纳以下几种:

  • (1)单面有锌花,另一面无锌花。有锌花一面的锌花直径大约在6mm左右。

  • (2)沿带钢纵向,锌花大小呈现有规律的波动。

  • (3)沿带钢横向,一侧锌花大,另一侧锌花小。

  • (4)带钢边部锌花小,中间锌花大。


影响锌花不匀的主要因素包括:锌液成分中两类合金元素的比例、气刀控制工艺、带钢温度,煤气、助燃空气中杂质含量,带钢表面清洁度及炉内还原状态,炉辊结瘤,带钢划伤及原料表面氧化铁皮,带钢入锌锅温度,锌液温度,镀后冷却温度等。


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