文档介绍：符号说明表
F e 铁
Z n 锌
S i 硅
ζ F e Z n 13
δ F e Z n 10
Γ 1 F e 5 Zn 21
Γ F e 3 Zn 10
η 铁在锌中的固溶体
α 锌在铁中的固溶体
at. % 原子百分比
wt. % 质量百分比
T 温度
湘潭大学
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作者签名: 日期: 年月日
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作者签名: 日期: 年月日
导师签名: 日期: 年月日
第一章引言
热浸镀锌是大气中应用广泛的金属腐蚀防护方法。目前常用的镀锌方法有热浸镀锌、电镀锌、机械镀锌和热喷涂( 镀) 锌等,其中热浸镀锌应用得最为广泛。热浸镀锌层主要应用于输电线路铁塔、变电所构件等服务在室外工作的重点钢结构。它们的腐蚀环境比较恶劣,经常需要较厚的、存在少许缺陷仍然能有效防腐涂层,以延长其使用寿命,这些正是热浸镀锌的优点所在。热浸镀锌又分为连续镀锌和一般镀锌,前者适合于大批量产品的镀锌,而后者适用于小批量产品的镀锌。
在热浸镀锌生产中, 实际获得的镀层结构, 不一定完全含有 Fe- Z n 二元相图上的α、Γ、δ、ζ和η这五个相。各相数量差别比较大, 有时候某些相几乎没有。正是这些相之间比例的变化影响着热浸镀锌层的性能,决定着热浸镀锌钢材的产品质量。而这些相的形成数量的多少、比例及其形貌就取决定于生产过程的工艺参数。其中浸镀温度和浸镀时间的影响最大[1 ] 。同时,在热浸镀锌过程中,锌锅内温度的高低和浸镀时间的长短都直接影响热浸镀锌产品质量、锌耗、电耗和生产效率,对企业的影响非常大,因此有必要进行深入细致的研究。通过分析热浸镀锌过程中物理化学反应的机理,以此指导工艺参数的制定,提高产品质量和劳动生产率,得到最大的经济效益和社会效益。
通常在研究工作中为了定量分析锌铁反应的速度,一般采用热镀锌时的铁损作为评价铁- 锌反应速度的参数。梅建庭[2 ] 等人使用工业纯铁,在锌液中浸镀 1 小时,测试不同锌液温度对钢铁的铁损速率,研究发现在 500 ℃时铁损速率达到最大值;黄家平[3 ] 探讨了热浸镀锌中短时间浸镀对铁损的影响,结果表明短时间镀锌和长时间镀锌时的铁损规律有较大差别, 且 Mackowi a k 和 Sh ort [4 ] 也认为测试铁损的实验不能给出与各相的生长速度相关的信息,因为在测试铁损时用酸剥落镀层的过程中,可能由于铁基体也受到腐蚀而导致测试结果不准。而 Ve r m a 等在研究高温镀锌时得出镀层在 530 ℃下生长最快[5 ] 。由于各个研究者所得到的研究结果差别较大,因此有必要对浸镀温度和时间对镀层的影响进行进一步系统的研究,找到镀层厚度随温度变化的规律。
在连续镀锌工艺中,含 Si 钢的镀锌面临许多问题。Si 作为钢铁连铸过程中加入的脱氧剂,或者是作为合金的强化元素而成为钢中的一种常见元素。在热浸镀锌时,常用的温度是 450 ℃。 Si 的存在会导致镀层发暗, 镀层过厚,镀层与基体结合强度下降,影响镀锌零件的合金化与塑性加
工性能,并且增加镀锌过程中锌的消耗。这就是困扰镀锌业近一个世纪
的 Si 的反应性( 又称之为 Sandelin 效应) 。
因为当铁中含有 Si 时,Si 会使铁在锌液中的溶解速率增快,同时浸镀温度的变化也会影响铁在锌液中的溶解速率,所以在考虑浸镀温度对镀层组织结构影响的时候也需要考虑钢中 Si 的影响。因此有必要对浸镀温度对含 Si 钢热浸镀锌的镀层组织的影响作系统研究,探寻含硅钢热浸镀锌镀层随温度变化的规律。
综上所述,开展浸镀温度对钢板热浸镀锌镀层组织影响的研究工作, 应用热力学和动力学分析镀层组织结构变化的原因,将为镀锌工艺参数的选择提供了理论指导,这对于提高我国镀锌产品质量、促进镀锌工业的发展有着重要作用。
第二章文献综述
热浸镀锌的作用及发展概况
随着我国工业化的发展, 对钢材腐蚀问题的研究, 在整个国民经济中具有重要的经济意义。腐蚀会造成极大的经济损失,据统计[6 ] ,世界上每年因腐蚀而报废的金