近十年,我国钢铁工业通过大量引进国外先进技术装备,迅速提升装备技术水平和产量,但提升基本是保留在对装备的移植、消化和局部的点滴改造上,而在整体上对引进技术进行突破性的二次创新则甚少,其关键设备和技术几乎完全依赖进口,高附加品种仍然生产不足。
涂镀钢材作为高附加值、精细钢铁材料,制造工艺贯穿钢铁生产的全流程,高品质的涂镀钢材生产与前面的冶炼水平、轧制水平、机械制造水平、自动控制水平、人员操作与管理水平密切相关。大力发展涂镀钢材,开发先进高强度汽车钢、CSP等短流程的热轧钢板等涂镀钢材新品种和功能化涂镀层新品种,研制涂镀层生产线核心关键装备,将有力推动钢铁工业产品结构调整和技术升级。W?
涂镀钢材的使用一方面由于提高了钢材的使用寿命和利用效率,达到节材的目的;另一方面又由于减少钢材的使用,减少了钢材生产过程中的能耗、排放和对环境的污染。钢铁材料在使用环境下都会发生各种形式的腐蚀,腐蚀造成巨大的经济损失。据统计,**每年腐蚀损失约7000亿美元,占各国国民生产总值(GDP)的2%~4%,腐蚀损失为综合自然灾害损失(地震、台风、水灾等)总和的6倍。1999年4月,中国工程院化工、冶金与材料学部启动了“中国工业与自然环境腐蚀问题调查与对策”的咨询项目。[2]该项目历时三年调查了近年来中国工。业和自然环境腐蚀损失及腐蚀控制的现状,使用Hoar方法调查结果表明我国年腐蚀直接损失为2288亿元,如果包括间接损失则年总损失达4979亿元以上,约占GDP的5%.目前我国约有30%的钢铁因腐蚀而报废,其中约有10%变为不可回收的铁锈,即每年约损失1000多万吨钢。
焊接构件的焊缝成分及焊接区域的清理状况都会影响热镀锌镀层的特性。使用药皮保护的焊条和焊剂保护的焊接方法,往往会有焊渣黏附在构件上。这些焊渣残留物在热镀锌厂常用的酸洗液中呈化学惰性而去除不了,将妨碍锌与焊接金属的反应,使镀件的焊缝处镀层表面粗糙或不形成镀层。因此,焊接接头上的焊渣残留物必须用尖锤、钢丝刷、铁铲、砂轮打磨或喷砂处理等工具或方法清理干净。焊接加工时,推荐使用惰性气体(如氩气)或二氧化碳气体保护焊接方法,它们基本上不产生焊渣,但易产生金属飞溅,这些飞溅物要去除掉。焊接厚大构件直焊缝或环形焊缝建议使用埋弧焊,以提高生产效率。焊缝未焊透将会使预处理溶液渗入未焊透的缝隙中。渗入的液体在镀锌时被加热沸腾而造成镀层表面缺陷。由于表面张力的原因,锌液不容易渗入到比lmm更窄的缝隙内。残留在镀件缝隙里的溶剂将会吸收空气中的潮气而产生镀锌后污染和腐蚀问题。如果要求热镀锌后焊缝上的镀层平齐美观,所用焊接材料的化学成分应尽量接近焊接基体母材金属的化学成分,或者用低硅或是无硅的焊接填充材料。含硅高的焊接填充材料可能导致整个焊缝上形成过厚而粗糙或灰暗的镀层,特别是基材表面光滑的焊接件,焊缝与基材的镀层色泽、平滑度差异会更为明显。
氟硼酸盐镀锡
氟硼酸盐镀锡是较早的酸性镀锡方法之一,氟硼酸盐镀液可用于挂镀、滚镀及 版带线材连续自动化生产。它的主要优点是电流密度范围宽,沉积速度快,与锡酸盐镀锡相比沉积速度快2~3倍,而电能的消耗却只有10%,镀液的分散能力好, 1而且镀层细致,洁白而有光泽。由于阴、阳极的电流效率都接近**,溶液几乎1能自动保持平衡,维护很简单。氟硼酸盐镀锡的大缺点是氟离子和硼离子会污染1环境,因此废水处理的成本很高。它也是所有酸性镀锡中腐蚀性强的。
均匀性
以**些国外标准中曾规定用硫酸铜试验检验镀锌层均匀性,实际上硫酸铜试验是测定小镀锌层厚度的方法,不是测定大厚度与小厚度之间的差,所:以”用硫酸铜试验检验镀锌层均匀性”的提法并不十分确切。另外,纯锌层与铁锌合金层在硫酸铜溶液中的溶解速度有很大差异,所以试验中浸入次数与附锌量的关系并不能很好地对应。GB 2694-2003中规定”镀锌层应均匀,做硫酸铜试验,耐侵蚀次数不少于四次”。事实表明,只要附锌量达到标准,硫酸铜试验次数比标准规定的四次要多得多。另外,硫酸铜试验是对镀层的破坏性试验,对一些大的钢铁制件显然是不太合适的。对镀锌后经吹抹而形成终镀层的镀锌钢管和镀锌钢丝产品,试验取样就方便得多了,故仍采用硫酸铜试验检验镀锌层的均匀性,侵蚀次数由相应的标准规定。比较而言,像GB/T 13912标准规定小锌层厚度的方法,既实用又可行。现在ISO 1461以及美国ASTM A123标准中都已取消了硫酸铜试验;在英国标准中,规定当供需双方同意时可做硫酸铜试验;在日本标准中,有一类镀件可不规定锌层附着量而只要求做五次硫酸铜试验,其他类型镀件规定附锌量的就不必做硫酸铜试验了。热镀锌的作用主要是防腐,镀层必须连续、有足够厚度和黏附性,这是基本的质量要求,是必须保证的。质量好的镀层更应兼备外观好,即镀层平整、光滑、无毛刺滴瘤及异物(如锌灰、锌渣、溶剂渣或镀后污染物等),色泽均匀光亮。
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