热镀锌工艺及锌镀层钝化的相关问题研究

2019-02-09李秀峰张保利

世界有色金属 2019年23期

李秀峰，张保利

（河北省冶金研究院，河北石家庄 050031）

热镀锌主要是对金属进行涂覆以提高钢铁耐蚀性的过程，它利用锌的耐蚀性，通过熔融的锌液进行高温加工，与钢铁生成合金层。因此在热镀锌工艺的加工中，存在着锌锅使用寿命短、锌液加热效率比较低，加热过程复杂的问题，且在热镀锌操作和锌镀层钝化的过程中，化学产品使用贯穿全程，所以若工艺优化不好，则容易出现一系列诸如环境、安全等问题。不利于热镀锌行业和锌镀层钝化工艺的发展和应用。

1 热镀锌工艺及锌镀层钝化发展的重要性

热镀锌工艺主要是应用于强腐蚀环境中对金属构件的保护，它的前期准备包括脱脂、酸洗、溶剂助镀、烘干预等方面，然后再镀锌和冷却钝化整理的过程，整个过程方便简单，生产成本低，易于操作，大大缩短项目的维修次数。镀层钝化则可以提高钢铁的抗腐蚀能力，且毒性较低，在航空、电气、交通等各行各业都有很高的利用价值。简单的说，钝化就是镀锌工艺的一部分，钢件镀锌后后如果没有进行很好的后期处理，会使得镀层就会很快变暗，会慢慢的出现一些白色腐蚀产物。因此，为了减少锌的化学活性，通常通过铬酸盐溶液来对其进行钝化处理，使锌层表面上形成一层铬酸盐转化膜层。这层膜被称为叫“镀锌钝化”。但随着环保意识的增强，无铬钝化工艺代替含铬钝化工艺已成为一种必然，但目前无铬钝化工艺尚不成熟，因此研发出一种可替代现有六价铬钝化的工艺迫在眉睫。

2 热镀锌工艺和锌镀层钝化发展存在的问题

（1）工作人员对热镀锌工艺和镀层钝化问题不了解。目前，工厂中大部分工作人员没有经过专业的培训，工作人员通常都是在日常工作中积累工作经验，特别是一些年轻的工作人员，对于热镀锌工艺和新镀层钝化的使用方法和注意事项需要进一步学习，事故危机处理能力差，安全意识不够，容易出现一些危险情况。

（2）热镀锌工艺认识模糊。近年来随着经济的发展，热镀锌产品百花齐放，由于市场对于其防腐原理不熟悉重视程度也不够，所以在热镀锌工艺的工艺方法中，存在着工艺种类多。对冷镀锌和热镀锌的使用效果不了解，出现用冷镀锌代替热镀锌的情况。

（3）传统工业化钝化中的问题。热镀锌虽然是应用比较广泛的产品，但是其中传统的六价铬钝化具有很高的毒性，对环境造成了很大的影响。近年来，针对这个问题，有关部门展开多次研究与探讨，其中包括硅酸盐钝化、三价铬钝化等，但是离工业化的应用还有很长一段时间，需要对其进行探讨。

3 热镀锌工艺及锌镀层钝化的具体措施

（1）加大教育宣传力度。企业可以针对热镀锌工艺及新镀层钝化工艺的重要作用，开展宣传讲座，让工人们充分了解热镀锌工艺及锌镀化工艺的重要意义，也可以通过观看视频的方式，让工人对热镀锌工艺和新镀层钝化进行了解，同时，还要对工作人员进行安全培训，因为在热镀锌工艺和新镀层钝化的使用过程中，会涉及一些化学物品，这些化学物品容易对人体造成危害，所以要注意不要随便触碰，以免受伤。例如，企业需要对员工进行热镀锌工艺及新镀层钝化的问题进行培训，提高工作人员的安全意识和应急处理能力。另外，还可以加大技改资金投入，通过引进新设备新资源，改变生产工艺，避免工人接触，产生不必要的危险。

（2）热镀锌工艺的应用。冷镀锌和热镀锌在本质上是不同的，冷镀锌是把锌盐溶液通电进行电解，将其中的铁离子和锌离子发生化学反应，而热镀锌则是在高温的条件下，在加工过程上来说，冷镀锌的操作环节少，过程更加简单，但是由于冷镀锌再加工的过程中不需要进行加热，所以，冷镀锌的上锌量要比热镀锌少很多，所以冷镀锌的耐腐蚀性比较低，在遇到油污、潮湿等恶劣的环境时，耐腐蚀性就会变弱，甚至是丧失，所以，在抗腐蚀的过程中，一般不用冷镀锌。

另外在热镀锌的制作过程中，一定要严格遵守步骤，不能出现放错加工化学物品，锌锅加热温度控制出现错误等问题，一旦出现错误，整个环节都需要重新来过，浪费时间。然后进行热镀锌加工后，需要对热镀锌进行优化，消除锌液面的结块渣宰，降低低助镀剂中的二价铁离子，选择无铬钝化处理技术的应用，来提高热镀锌工艺的技术标准。例如，热镀锌的操作步骤大体是相似的，首先进行前期准备，然后热镀锌的形成环节中首先需要对锌锅进行加热，其加热温度一般在440℃～460℃之间，不能太高，也不能太低，太低会导致锌镀层过厚，太高会导致锌渣增加，使合金层的形成出现困难。将物品从锌锅中取出后，需要进行打灰操作，以提高热镀锌的光滑度，在提出时要注意，基件在锌锅中提取的速度一定不能过快，否则锌液不能够回流到容器中，形成均匀的锌层，在对热镀锌进行冷却时，需要在镀层表面没有发生颜色变化时快速入水，且水温保持在30℃～60℃，同时为了减少热镀锌的氧化需进行钝化，需要用钝化剂对基件进行浸泡，形成一层钝化膜来防止腐蚀，另外对热镀锌的外观需要进行技术处理，符合《金属覆盖层钢铁制作热镀锌层技术要求及实验方法》的规定，使整个热镀锌的操作更加的规范化。

（3）新镀层钝化应用。新镀层钝化可以提高抗腐蚀性，减轻对环境的污染，具有无毒、成膜性能好、钝化膜性能好的特点，而且新镀层钝化制作成本低，整个过程简单，易于操作，对于企业的应用有很高的价值。无铬钝化膜的外观没有什么明显的特点，但是其看上去很厚实，而且膜层厚度比其它颜色的钝化膜要厚，而且更加紧密，所以，无铬钝化膜的耐腐蚀性比较好，这种钝化膜常用于军品、汽车零件、办公室用品等方面，与其他钝化不同之处就在于无铬钝化膜加入了磷酸，但由于这项工艺并不成熟，所以需要对其进行再加工研究。低铬蓝色钝化会产生大量的废水，其钝化膜层的质量相当于高浓度的铬酸盐化膜，而且其对于环境的污染小，只要稍微做一下处理，就可以进行排放。例如，在低铬彩色钝化的研究中，其钝化液的配制主要有两种方法，一种是将原来的钝化液全部倒掉，然后重头开始配制，一种是将原钝化液剩余1/3，在进行配制，而且可以看出低铬钝化的酸性比较低，所以在钝化之前需要加入浓度为2%～3%的淡硝酸，来提高镀层的化学抛光作用，为了促进钝化膜成膜和降低溶液PH值，可以在溶液中加入硫酸。PH值是低铬钝化中最重要的条件，再加入硫酸和硝酸进控制时，一定不可一次性加入过多，PH低会导致钝化膜光亮度比较差，PH值高则膜层的结合力比较差。