甲基磺酸盐镀锡
虽然早在20世纪40年代人们就知道甲基磺酸体系镀锡具有实用性,但是直 到20世纪80年代它才获得工业应用,称为锡、铅和锡铅合金的理想镀液。与其他镀锡工艺相比,甲基磺酸盐镀锡具有明显的优势,它的腐蚀性小,废水处理容易,能在高电流密度下操作,可用于无光、半光亮和光亮镀锡。甲基磺酸能与各种金属形成盐,不管工艺温度怎样变化,甲基磺酸盐都不会出现明显水解。因此,甲基磺酸镀锡作为其他镀锡方法的替代品得到了很大发展, 目前它的应用较为广泛。
热镀锌钢结构件的力学性能
热镀锌过程一般不会使低碳结构钢的力学性能发生大的变化。在国际铅锌研究组织的赞助下,英国BNF金属技术中心曾对世界上主要工业国家的19种钢结构件热镀锌前后的力学性能进行了研究,研究的钢种大致相当于我国标准CB/T700-1988《普通碳素结构钢》和GB/T1591-1994《低合金高强度结构钢》中所列的一些钢种。BNF的研究报告《结构钢及其焊件的热浸镀锌》中得出结论:“热镀锌过程不会影响任何一种被研究的结构钢的拉伸、弯曲和冲击性能。”值得注意的是,很多钢结构中的部件是用冷轧钢或通过冷作加工方法来制造的。冷变形能增加钢结构件在热镀锌后出现应变时效脆性的可能。一些应用情况也已证明,过度的冷作加工会导致热镀锌钢结构件出现应变时效脆性。室温时应变时效进行得相对较慢,而在热镀锌的加热过程中却进行得很快。任何形式的冷变形都会降低结构钢的塑性。冲孔、开槽、剪切、剧烈弯曲等冷加工操作,都可能导致应变时效敏感的钢产生脆性。设计热镀锌钢结构件时,应尽量避免采用剧烈的冷作变形,以防止钢结构件热镀锌后出现应变时效脆性。还有一些钢铁材料,随着工作环境温度的降低,其脆性会明显增加。而热镀锌会提高韧脆转变温度,在严寒气候条件下使用热镀锌钢结构件时要注意采取下列一些措施可防范或减少这些脆性的发生。
1选择碳含量低于0.25%的钢。
2选择韧-脆转变温度低的钢。以保证钢结构件热镀锌后的韧-脆转变温度仍低于镀件的使用温度,即在使用温度下材料仍处于韧性状态。
3)选择应变时效脆性敏感性小的铝镇静钢。@碳含量在0.1%~0.25%之间的钢结构件弯曲时,弯曲半径至少是截面厚度的三倍;如果弯曲半径不得不小于截面厚度的三倍,则弯曲后应该在600℃进行去应力退火,退火保温时间根据截面厚度按0.4h/cm计算。。剪切或冲孔会使切口或孔缘产生严重的冷变形区,还可能会产生撕裂缺口,因此热镀锌钢结构件应尽量避免此类操作。特别是对于厚截面的材料,较好选火焰切割或锯切。材料的厚度超过20mm时,应该用钻孔,不用冲孔;如果采用冲孔,w明项度为一工分:,在中题具)年,产,展这品的高合理,会产生大的冷变形区。当材料的厚度小于6mm时,冲孔后热镀锌前不必消除应力。制作一些重要场合下应用的构件时,建议在650℃以上的温度进行热变形成形。在ASTMA143《防止热镀锌结构钢产品变脆的实践及脆性检测方法》标准中,对冷作加工和消除应力工序提供了一些指导意见,值得借鉴。产品批量生产之前,较好对一定量的冷作成形工件试样进行热镀锌和测试,以评判钢结构件产生应变时效脆性的倾向和程度。
氢脆
氢脆是一种通常发生在高强度钢中的脆化现象。钢在酸洗过程中会吸收氢原子,被吸收的氢原子在钢内(钢的晶界、位错等地方)逐步聚集到一起时,就会产生氢脆。在镀锌温度下,氢会从钢中逸出,而使氢脆很少发生,尽管如此,还是应采取防范措施去避免它。对于高强度钢(特别是抗拉强度超过1050MPa的1钢)结构件,建议用喷砂代替酸洗除锈,以避免吸入氢原子。
钢结构件的尺寸与质量
热镀锌构件的较大尺寸受锌锅尺寸的限制。当钢结构件太大不能整体进入镀锌锅而有超过一半长度能浸入时,可以将构件分两段先后进行热镀锌。在大型热镀锌钢结构件设计时,工件的质量有时也要考虑。如钢结构件的质量超过镀锌厂的起重设备的起吊能力,则应考虑改变设计或与镀锌厂商讨解决起重设备能力不足的问题。
热镀锌钢结构件的设计要求
钢铁构件进行热镀锌时必须满足以下一些基本条件:
1钢铁构件需镀锌的表面必须是完全洁净的;
2钢铁构件的表面必须能密切地接触锌液;
3钢铁构件必须被加热到锌浴的温度(450℃左右);
4构件尺寸大小合适,必须能放入预处理槽和镀锌槽。
钢铁结构件必须正确设计,才能满足上述基本条件,并保证热镀锌过程的顺利进行,从而获得满意的符合要求的热镀锌镀层质量。本节将从热镀锌工艺角度出发,介绍热镀锌钢铁结构件设计中应注意的几个方面的基本要求。

从钢铁行业发展的趋势分析,企业经济效益和核心竞争力的提升越来越依赖于高附加镇产品的开发和市场占有率,以优质产品抢占高档市场,加强涂镀钢材的研发和提高其在钢铁产品产量中的份额,可以极大地提升企业经济效益,这是我国钢铁企业产品结构调整的主要方向之一。
涂镀钢材作为精细钢铁材料,其生产贯穿钢铁生产的全流程,其生产技术及装备集中反映了一个国家的冶炼水平、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,是衡量一个国家冶金科技水平的重要标志之一,也是一个国家整体工业技术水平的反映。
涂镀钢材在钢铁产品产量中占有重要份额,在工业发达国家,涂镀钢材占到国家钢材总产量的20%左右,其中以连续镀锌、连续涂层为代表的涂镀钢板占冷轧钢板的50%~70%,全世界涂镀钢板年产量已经接近1.2亿吨。2011年我国各类涂镀钢板的产量已占钢材总产量的11%左右,占冷轧钢板的45%左右。随着我国社会、经济的不断发展和人们生活水平的不断提高,涂镀钢材的需求和使用还会不断增长,已成为国民经济发展的重要基础材料。同时,涂镀钢材也是钢铁材料生产流程中的深加工产品,是技术含量高和附加值高的精细品种,是目前产量较大、应用较广、品种较多的一类高效、节能节材、绿色环保的基础材料。

电镀锡钢板的生产工艺类型
电镀锡板是一种钢材深加工产品,因为它实质上是两面镀了锡的薄钢板,所以镀锡板的制造过程可以很方便地分成两个阶段:一是制得具有所需尺寸和力学性能的低碳薄钢带或钢板;二是进行镀锡。本节将主要介绍电镀锡工艺,图4-所示为镀锡板制造中各主要工序过程示意图。镀锡板目前主要是用连续式的电镀工艺对钢基板进行电镀锡而制造的。连续电镀锡工艺的优点有:它是高速的连续式生产工艺,镀锡层的厚度范围很宽并且镀层控制简单而精确,能够生产正反两面镀锡量不同的差厚镀层,较终镀层的质量稳定。镀锡板生产中使用的电镀液大多是从静止式电镀液发展而来的,但都经过了改进使之适合于高电流密度的高速电镀。镀锡板生产中应用较广的两种镀锡工艺是酸性镀锡和碱性镀锡。我国在20世纪60年代以前几乎都采用高温碱性镀锡工艺。20世纪80年代以来,随着光亮剂的不断开发,酸性镀锡获得迅速发展。因酸性镀锡的适用范围宽:既可用于电子工业和食品工业制品的镀锡,也适用于其他工业用的板材、带材、线材的连续快速电镀,故其产量远大于碱性镀锡,已趋于主导地位。酸性镀锡的优点是电流效率高、沉积速度快、可在常温或较低的温度下操作、节能、可得到光亮镀层等。其缺点是分散能力不如碱性镀锡、镀层孔隙率较大。碱性电镀锡的优点是镀液的成分简单并具有除油能力,镀液分散性好,镀层结晶细、孔隙少、焊接性好。缺点是镀液需要加热的温度高、能耗大、电流效率低;由于镀液中锡以四价形式存在,所以电化学当量低、镀层沉积速度只有酸性电镀锡的一半,甚至更慢,且只能得到无光的镀锡层。
检验和分级
成品镀锡板都要经过检验。这种初始的检验是全部产品都要进行的,通常称为“在线检验”,以区别于在将镀锡板分选成为不同质量等级之前所进行的更严格的质量检验。镀锡板的检验可使用仪器进行,或用肉眼观察进行;检验内容包括针孔、表面缺陷、瑕疵、机械损伤等缺陷的检出,以及厚度、质量和尺寸的测量。在线检验不包括力学性能的测定。电镀锡板通常按两种等级供货,分级的主要根据是表面外观。
卤化物镀锡
卤化物镀锡主要用于连续钢带电镀纯锡工业。其工艺的优点是能够在相当宽的镀液浓度范围内满意地进行电镀锡操作,因而作业线的速度可以很高。卤素型电镀锡作业线的主要特点为带钢是水平地运行进行工艺处理,而不像在其他工艺中那样以一系列垂直的“S"形运行。这样带钢的运行控制比较简单,很薄的带钢可以容易地以很高的速度进行处理。卤化物镀锡所用的电镀液是氯化亚锡和碱金属氟化物的水溶液。镀液中的氯匕物同可溶的氟化物的摩尔比(它同镀液的pH值有关)是本工艺的重要操作因1索。为得到平滑的附着良好的镀锡层,还必须加入添加剂,代表性的例子是萘酚黄酸或聚氧乙烯类化合物。镀液中也可含有其他添加剂,例如明胶或胨等。卤化物镀锡由于腐蚀剂环境污染等问题,现已很少应用。

镀件从锌浴中提出时的提升速度,对镀层的外观及厚度均可能产生较大的影响。一般来说,对于大多数制件,适宜的提升速度大约是1.5m/min.但对于不同材质不同类型的制件,提升速度也应作相应调整。对于含硅量较低的非活性钢,在不影响生产效率的前提下,提升速率可以更低一些,这样可以将制件表面的锌液充分回流,所获得的镀件更平滑光亮,厚度更薄。对于含硅量较高的活性钢,需要较快地将镀件提出,但提升速度太快,镀件表面的锌液则来不及充分回 流至锌浴而凝结在镀件上,会形成毛刺、滴瘤和流痕,严重影响镀层表面质量并使锌耗增高。故镀锌时宜采用双速的电动起重机,若采用无级变速起吊的电动起重机则更佳。这样可以使制件快速浸入而慢速取出。对于较长制件,提升速度慢会导致较。长的操作时间,为了维持相当的生产量,须采用较快的速度。但制件取出速度一定要比锌在制件表面自由流动的速度慢些,以便得到均匀的纯锌层捞锌渣热浸镀锌的过程中,会不断形成锌渣。锌渣在静止的锌浴中会沉到锌锅底部,在制件浸锌操作时应尽量不要搅动它,以免将大量锌渣搅入锌浴中,使镀层中因黏附着锌渣而产生颗粒,影响镀件外观质量,使锌耗提高。不宜采用太浅的锌锅,以免在镀锌过程将锌渣搅起。应注意定期打捞锌渣,以免锌锅底部堆积过厚的锌渣层。一方面过厚的锌渣层容易在镀锌过程中被搅起;另一方面糊状的锌渣导热性差,过厚的锌渣层会使锌锅壁产生局部过热的现象,加速锌对铁的腐蚀,从而影响锌锅的使用寿命,严重时可能产生锌锅穿孔而漏锌。故必须用带孔的铲子或捞渣器定期从镀锌锅中清除掉积累钓锌渣,间隔时间可根据工厂的实际情况来定,一般在一周或半个月内捞渣一次。
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