9
锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法,锻压(锻造与冲压)的两大组成部分。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷,优化微观组织结构,同时由于保存了完整的金属流线,锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件,除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外,多采用锻件。
镀锌是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作用的表面处理技术。主要采用的方法是热镀锌。
锌易溶于酸,也能溶于碱,故称它为两性金属。锌在干燥的空气中几乎不发生变化。在潮湿的空气中,锌表面会生成致密的碱式碳酸锌膜。在含二氧化硫、硫化氢以及海洋性气氛中,锌的耐蚀性较差,尤其在高温高湿含有机酸的气氛里,锌镀层较易被腐蚀。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。锌镀层经钝化处理、染色或涂覆护光剂后,能**提高其防护性和装饰性。
镀锌工艺主要有热镀锌和冷镀锌两类。冷镀锌又称电镀锌。这里主要讨论电镀锌。 电镀锌种类繁多,五花八门。但从镀锌镀液的PH值,主要有两在类: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。但因络合剂不同,又分为镀锌和锌酸盐镀锌两种。 镀锌是个很古老的镀种。镀液中主要有三种成分:主盐,络合剂和导电盐氢氧化钠(俗称火碱)。早期的氰化镀溶液中是没有光亮剂的。随着人们审美要求的提高,又在氰化液镀锌溶液中加入了起光亮作用的光亮剂。氰化镀锌工艺稳定,镀层细致。镀液分散能力好。根据含量的多少不同,又分为高氰,中氰和低氰镀锌三种。氰化镀锌的缺点是毒性太大,对环境危害严重。
锌酸盐镀锌是近30年来发展较快的镀锌工艺。它的主要成分是主盐,络合剂兼导电盐氢氧化钠(俗称火碱)。为了获得细致的分散能力好的光亮镀层,还要加入光亮剂。国内锌酸盐镀锌的主要发展时期是20世纪70年代的大搞无氰镀锌年代,的DPE镀锌工艺和DE镀锌工艺一直使用着。这种工艺虽然比不上氰化镀锌工艺的稳定、细致。但它的优点是无氰。对环境的危害要小的多。锌酸盐镀锌有了新的发展,起泡和脆性等缺陷得到了克服,分散能力大为改进,可以和氰化镀锌比美。
冷镀锌
冷镀锌也叫电镀锌,是利用电解设备将管件经过除油、酸洗、后放入成分为锌盐的溶液中,并连接电解设备的负极,在管件的对面放置锌板,连接在电解设备的正极接通电源,利用电流从正极向负极的定向移动就会在管件上沉积一层锌,冷镀管件是先加工后镀锌。
机械镀锌
在装有镀件、玻璃球、锌粉、水和促进剂的旋转滚桶内,作为冲击介质的玻璃球随着滚桶转动,与镀件表面发生摩擦和锤击产生机械物理能量,在化学促进剂的作用下,将镀涂的锌粉“冷焊”到镀件表面上,形成光滑、均匀和细致的具有一定厚度的镀层。
技术标准采用美国ASTM B695-2000及C-81562机械镀锌技术标准。
热镀锌
钢板的表面镀锌主要采用的方法是热镀锌。
热镀锌是由较古老的热镀方法发展而来的,自从1836年法国把热镀锌应用于工业以来,已经有一百七十年的历史了。然而,热镀锌工业是近三十年来伴随冷轧带钢的飞速发展而得到了大规模发展。
热镀锌板的生产工序主要包括:原板准备→镀前处理→热浸镀→镀后处理→成品检验等。按照习惯往往根据镀前处理方法的不同,把热镀锌工艺分为线外退火和线内退火两大类,即湿法 (单板热镀锌法)、线外退火(单板热镀锌法)、热镀锌 惠林(Wheeling)法(带钢连续热镀锌法) 、线内退火 森吉米尔(Sendzimir)法(保护气体法)、 改良森吉米尔法、美钢联法(同日本川崎法)、赛拉斯(Selas)法和莎伦(Sharon)法。
线外退火
就是热轧或冷轧钢板进入热镀锌作业线之前,在抽底式退火炉或罩式退火炉中进行再结晶退火,这样,镀锌线就不存在退火工序了。钢板在热镀锌之前保持一个无氧化物和其他脏物存在的洁净的纯铁活性表面。这种方法是先由酸洗的方法把经退火的表面氧化铁皮清除,然后涂上一层由氯化锌或由和氯化锌混合组成的溶剂进行保护,从而防止钢板再被氧化。
(1)湿法热镀锌
钢板表面的溶剂不经烘干(即表面还是湿的)就进入起表面覆盖有熔融态溶剂的锌液进行热镀锌。此方法的缺点是:
a.只能在无铅状态下镀锌,镀层的合金层很厚且粘附性很坏。
b.生成的锌渣都积存在锌液和铅液的界面处而不能沉积锅底(因为锌渣的比重大于锌液而小于铅液),这样钢板因穿过锌层污染了表面。因此,该方法已基本被淘汰。
(2)单板
这种方法一般是采用热轧叠轧板作为原料,把经过退火的钢板送入酸洗车间,用或盐酸清除钢板表面的氧化铁皮。酸洗之后的钢板立即进入水箱中浸泡等待镀锌,这样可以防止钢板再氧化。后经过酸洗、水清洗、挤干、烘干、进入锌锅(温度一直保持在445—465℃)热镀锌,再进行涂油和铬化处理。这种方法生产的热镀锌板比湿法镀锌成品质量有**提高,只对小规模生产有一定。
镀液的PH值在4-6。20世纪70年代大搞无氰镀锌的二个成果便是无氰镀锌。与锌酸盐碱性镀锌并驾齐驱。它以氯化锌为主盐,为络合剂及导电盐。柠檬酸,氨三乙酸为络合剂。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,分散能力好。镀液毒性小。但缺点主要是镀液不稳定,散发出来的气体对电镀设备腐蚀性很大。电流效率也较低。对杂质敏感性强。工作温度范围窄。现已基本上被镀锌工艺所淘汰。
(或)镀锌工艺
(或)镀锌工艺是20世纪80年代发展起来的一种全新无氰镀锌工艺。它主要成分为:氯化锌主盐,一般使用含量为70-90g/L。作导电盐,使用含量从140-280g/L不等,根据不同需求可任意调整。硼酸作PH值缓冲剂,以稳定PH值在4.6-5.6之间。由于这种镀液是在室温条件下工作,硼酸的溶解度不高,一般含量控制在25-30g/L。
单独靠这三种成分是镀不出合格锌镀层来的。还要加入一些添加剂才能获得光亮、细致的镀锌层来。镀锌的优点是镀液稳定、镀层光亮细致且成本低、电流、无毒。缺点是镀液的分散能力比碱性镀锌稍差,镀层的脆性也较大。尽管如此,镀锌一面世,立刻普遍受到欢迎。发展十分迅速,已占据镀锌的半壁江山。从市场上看,镀锌工艺主要是两个镀种:碱性锌酸盐和酸性镀锌。其他镀锌工艺均已相形见绌,缓慢退出历史舞台。
酸性镀锌工艺中还有一种盐镀锌工艺。它的主要成分是主盐。含量在250-500g/L之间。明矾或铝作导电盐。含量在30-50g/L之间。导电盐也有加入或的。除了上述几种外,还要加入一些添加剂,作用是使镀层细致。早是采用糊精或树胶,后来发明了一些光亮剂使镀层加光亮细致。盐镀锌的优点是可使用较大电流密度(1-5A/dm2),镀速快。但缺点是镀液的分散能力很差,不宜用来镀较复杂工件。
由于它的性,盐镀锌主要用在镀铁丝、钢带、钢板等形状简单,连续化生产性强的行业。除了上述几种常用的镀锌工艺外,还有焦磷酸盐镀锌、氟硼酸盐镀锌、羟酸盐镀锌等工艺,但应用不多,不再介绍。