熱浸鍍技術(shù)課件第1頁(yè)/共43頁(yè)3.1概述

熱浸鍍簡(jiǎn)稱(chēng)熱鍍，是將被鍍金屬材料浸于熔點(diǎn)較低的其它液態(tài)金屬或合金中進(jìn)行鍍層的方法。該方法的基本特征是在基體金屬與鍍層金屬之間有合金形成，因此，熱浸鍍層是由合金金屬和鍍層金屬構(gòu)成的。被鍍金屬材料一般為鋼、鑄鐵及不銹鋼等。用于熱鍍的低熔點(diǎn)金屬有鋅、鋁、鉛、錫及其合金等[5]。第2頁(yè)/共43頁(yè)

熱浸鍍工藝方法：熱浸鍍工藝基本過(guò)程分為前處理、熱浸鍍、后處理。根據(jù)浸鍍前的預(yù)處理方法不同，其工藝可分為溶劑法和保護(hù)氣體還原法兩大類(lèi)。（1）溶劑法溶劑法是最常用的熱浸鍍方法。在熱浸鍍之前，在清潔的金屬表面涂一層助鍍劑，防止鋼鐵腐蝕。浸入鍍液后，助鍍層能迅速分解，并起到清除基體金屬表面的氧化物、降低熔融金屬表面張力的作用，提高鍍層質(zhì)量。溶劑法主要用于鋼管、鋼絲和零件的熱浸鍍。（2）保護(hù)氣體還原法第3頁(yè)/共43頁(yè)

典型的生產(chǎn)工藝是森吉米耳(Sendzimir)法。它是將待鍍的鋼材先通過(guò)煤氣或天然氣直接加熱的微氧化爐，將鋼材表面殘余的油污、乳化液等燒掉，同時(shí)鋼材表面被氧化，生成藍(lán)色的氧化薄膜。然后進(jìn)入通有保護(hù)氣的還原爐，把鋼材表面的氧化皮還原為適合熱浸鍍的活性海綿狀鐵，并使鋼材繼續(xù)加熱，完成再結(jié)晶退火的目的。接著在保護(hù)氣氛中，鋼材被冷卻到適當(dāng)溫度后，進(jìn)入鍍鍋。該工藝取消了溶劑法中的堿洗、酸洗、水洗與溶劑處理等一系列操作步驟，將鋼材連續(xù)退火與熱浸鍍連在同一生產(chǎn)線上，適合連續(xù)化生產(chǎn)，主要用于鋼板、鋼帶的連續(xù)熱浸鍍。第4頁(yè)/共43頁(yè)3.2熱浸鍍鋅3.2.1熱鍍鋅層的形成（1）Fe—Zn二元系狀態(tài)圖及鍍鋅層相結(jié)構(gòu)在鋼材熱鍍鋅時(shí)，鋅液與鋼材之間發(fā)生一系列的復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，在鋼材表面便形成了由鐵與鋅結(jié)合的Fe-Zn合金層。圖3-1為Fe—Zn二元系狀態(tài)圖。當(dāng)熱鍍純鋅時(shí)，從鋼基體起，按鋅濃度增大方向，形成的Fe—Zn合金相依次為Γ、δ1、ζ、η

四個(gè)相，如圖3-2所示[5]。第5頁(yè)/共43頁(yè)

（2）鍍鋅層的形成過(guò)程[6,5]

熱鍍鋅層的形成過(guò)程大致可分成以下三個(gè)步驟：（a)

鐵基表面被鋅液溶解形成鐵鋅合金相層。（b)

合金層中的鋅原子進(jìn)一步向基體擴(kuò)散，形成鋅鐵互溶層。（c)

合金表面包絡(luò)著一薄層鋅。第6頁(yè)/共43頁(yè)3.2.2熱鍍鋅層厚度、相結(jié)構(gòu)

和性能的影響因素[5,6]

（1）鋅液溫度和浸鍍時(shí)間的影響[5]

（圖3-3、圖3-4、圖3-5、圖3-6）第7頁(yè)/共43頁(yè)

（2）鋼基體化學(xué)成分的影響[5]

在鋼的五大元素中，以碳和硅的影響最為突出，錳、磷、硫的影響最小。（a)碳的影響：一般地說(shuō)，鋼中碳含量愈高，

Fe-Zn反應(yīng)愈強(qiáng)烈，鐵損愈大，合金層也厚。其中的ζ、δ1

相的生長(zhǎng)更快，使鍍層變脆，塑性下降。（b)硅的影響：鋼中的硅對(duì)熱鍍鋅層的影響最為突出。

第8頁(yè)/共43頁(yè)

ⅰ）硅對(duì)鐵在鋅液中的溶解速度的影響

圖3-8、圖3-9ⅱ）硅對(duì)鍍鋅層厚度的影響

圖3-10、圖3-11ⅲ）硅對(duì)鍍層結(jié)構(gòu)的影響[5]（見(jiàn)P182)0.04%;0.05-0.12%;0.13-0.25%;0.26-0.45%（3）鋅液成分的影響[5、6]

鋁、鉛、鐵、鎘、錫、銅

圖3-12、圖3-13

3.2.3鍍鋅鋼板的用途第9頁(yè)/共43頁(yè)3.3熱浸鍍鋁

鋼材的熱鍍鋁一般指熱鍍純鋁和熱鍍鋁硅兩種鍍層[5]。3.3.1熱鍍鋁層的形成（1）鐵鋁和鐵鋁硅狀態(tài)圖及鍍層的結(jié)構(gòu)當(dāng)固態(tài)鐵與熔融鋁接觸時(shí)，在鐵表面發(fā)生鐵、鋁原子的相互擴(kuò)散，并在兩種金屬中形成擴(kuò)散層。第10頁(yè)/共43頁(yè)

由圖3-43可知，在一般熱鍍鋁溫度

710～730℃內(nèi),有可能存在三個(gè)金屬間化合物，即：FeAl2(ζ相)、Fe2Al5(η相)和FeAl3(θ相)。（2）鐵與熔融鋁的反應(yīng)及鍍鋁層的形成

圖3-46第11頁(yè)/共43頁(yè)3.3.2影響熱鍍鋁層的因素[5]

（1）鋼基體化學(xué)成分的影響

(a)碳的影響

(b)鎳的影響

(c)錳的影響（圖3-49）

(d)硅的影響（圖3-48）綜上所述，縮小γ相區(qū)的元素，均能增大鍍層厚度，反之，減小厚度。第12頁(yè)/共43頁(yè)

（2）鋁液化學(xué)成分的影響

(a)硅的影響

(e)鐵的影響

(b)銅的影響(f)錳和鎳的影響

(c)鈹?shù)挠绊?/p>

(g)鎂的影響

(d)鋅的影響

(h)稀土金屬的影響

（3）熱鍍鋁工藝參數(shù)的影響

(a)鍍鋁溫度和時(shí)間的影響

(b)提升速度和鋁液黏度的影響第13頁(yè)/共43頁(yè)3.3.3鍍鋁鋼材的應(yīng)用第14頁(yè)/共43頁(yè)3.4熱鍍鋅鋁合金[5]

近年來(lái)，已經(jīng)商品化并投入大量生產(chǎn)的兩種Zn-Al合金鍍層鋼板是55%Al-Zn鍍層鋼板和Zn-5%Al-RE鍍層鋼板。3.4.1Zn-Al合金鍍層成分及鍍層結(jié)構(gòu)

(1)Zn-Al二元系狀態(tài)圖（圖3-68）由此狀態(tài)圖看出，Zn-Al合金在室溫下的平衡結(jié)構(gòu)是由α-Al和?-Zn構(gòu)成的雙相結(jié)構(gòu)。第15頁(yè)/共43頁(yè)（2）鍍層成分及第三組分耐蝕性漏鐵點(diǎn)（圖3-69）（圖3-70）第16頁(yè)/共43頁(yè)

（3）鍍層顯微結(jié)構(gòu)

55%Al-Zn鍍層具有成核的枝晶狀顯微結(jié)構(gòu)。它由80%（體積）的富鋁枝晶臂和約20%（體積）的富鋅枝晶間物質(zhì)構(gòu)成。此鍍層的耐蝕性比厚度相同的普通熱鍍鋅層有很大提高。

Zn-5%Al-RE合金鍍層具有典型的共晶組織的層狀結(jié)構(gòu)。第17頁(yè)/共43頁(yè)3.4.2熱鍍鋅鋁合金鍍層鋼板的性能與用途（1）55%Al-Zn合金鍍層鋼板的性能與用途（2）Zn-5%Al-RE合金鍍層鋼板的性能與用途第18頁(yè)/共43頁(yè)圖3-1Fe-Zn二元系狀態(tài)圖第19頁(yè)/共43頁(yè)

圖3-2鍍層相結(jié)構(gòu)示意圖第20頁(yè)/共43頁(yè)第21頁(yè)/共43頁(yè)第22頁(yè)/共43頁(yè)第23頁(yè)/共43頁(yè)第24頁(yè)/共43頁(yè)第25頁(yè)/共43頁(yè)第26頁(yè)/共43頁(yè)第27頁(yè)/共43頁(yè)第28頁(yè)/共43頁(yè)第29頁(yè)/共43頁(yè)第30頁(yè)/共43頁(yè)第31頁(yè)/共43頁(yè)第