高速電鍍鋅研究現(xiàn)狀
表面處理網(wǎng)鍍鋅層做為防護(hù)性鍍層已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)高速電鍍鋅的出現(xiàn)大大提高了鍍鋅板的生產(chǎn)效率文章簡(jiǎn)要介紹了高速電鍍鋅的方法設(shè)備特點(diǎn)綜述了目前國(guó)內(nèi)外在高速鍍鋅方面的研究現(xiàn)狀探討了高速電鍍鋅需要解決的問題和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)
高速電鍍;高速電鍍鋅;鍍層質(zhì)量
TQ153A1003-2673200709-0036-02
1引言
目前在鋼鐵上廣泛使用的防護(hù)性鍍層主要是鍍鋅鍍鋅層作為陽(yáng)極性鍍層對(duì)基體起到電化學(xué)保護(hù)的作用電鍍鋅在表面處理方面占有重要的地位它占到電鍍總量的60%隨著電鍍工藝的發(fā)展出現(xiàn)了高速電鍍工藝大大提高了生產(chǎn)效率
高速電鍍是指采用比一般的靜態(tài)浸鍍方式大10倍以上的電流密度進(jìn)行電鍍的過程其最大的特點(diǎn)是高電流密度即高的極限電流密度
而且具有高的鍍液流速可達(dá)到2m/s而采用高的鍍液流速可以減小擴(kuò)散層有效厚度
從而提高陰極電流密度而又不至于降低陰極電流效率多用于板材與線材的電鍍
電鍍過程中影響電流密度的主要因素有物質(zhì)的傳遞過程電荷傳遞過程結(jié)晶過程為了獲得高速電鍍鋅鍍層目前主要采用的是促進(jìn)物質(zhì)遷移的過程[1]
就高速電鍍鍍層的性能與普通電鍍鍍層性能有何區(qū)別來(lái)說(shuō)沒有系統(tǒng)詳盡的說(shuō)明但在個(gè)別的方面有一定的提高如高速電鍍層的內(nèi)應(yīng)力普遍高于普通電鍍層硬度一般都高于普通鍍層而在耐蝕性上也比普通鍍層效果好
2高速電鍍鋅方法及特點(diǎn)
目前高速電鍍鋅鍍液基本都采用的是硫酸鹽鍍液鍍液組成簡(jiǎn)單其主要組成是硫酸鋅硫酸鈉硫酸等特點(diǎn)是性能穩(wěn)定電流效率高沉積速度快可以使用較高的電流密度
適合在線材帶材上高速電鍍但是采用硫酸鹽鍍液的缺點(diǎn)是結(jié)晶粗大分散能力差
2.1高度電鍍鋅的種類
2.1.1平行液流法
平行液流法是指陰陽(yáng)極之間保持一定的距離
電解液從陰陽(yáng)極之間的狹逢中高速通過而進(jìn)行電鍍的方法電解液流動(dòng)的方向平行于陰極元件它所需要的是陰陽(yáng)極間距很小而且均等一般只適合于外表面及平板化的簡(jiǎn)單形狀
平行液流法中鍍液高速流動(dòng)陽(yáng)極不動(dòng)陰極系高速牽動(dòng)的
2.1.2噴流法
噴流法是將電解液通過噴嘴連續(xù)噴流到陰極表面進(jìn)行電鍍的方法它的特點(diǎn)是在局部使用高的電流密度用于選擇性電鍍小面積局部電鍍最為有效[1]
｜2.2高速電鍍鋅生產(chǎn)線上具有的特點(diǎn)
1進(jìn)口端設(shè)有矯正機(jī)保證帶鋼的板型良好
2預(yù)處理階段包括預(yù)清洗這是為清潔帶鋼表面提供第一次準(zhǔn)備使后面的活套免受污染還包括帶鋼鍍鋅前的脫脂酸洗水洗與此同時(shí)連續(xù)測(cè)量焊縫帶鋼寬度變化翹曲和不平坦度
3入口活套前后都設(shè)有張緊輥使帶鋼得到恒定的張力活套后的拉伸矯直機(jī)保證帶鋼良好的平直度
4電鍍段安裝了最新一代帶有不溶性陽(yáng)極的立式鍍槽為防止帶鋼邊緣鍍層增厚安裝有邊緣防護(hù)罩當(dāng)進(jìn)行單面鍍時(shí)保護(hù)罩還可以保護(hù)不使鋅向一邊遷移
3高速電鍍鋅工藝研究進(jìn)展
對(duì)于鍍鋅鋼板最重要的就是獲得外觀合格的鍍層在高速電鍍鋅中電流的密度鍍鋅層的厚度鍍液的流速陽(yáng)極的選擇雜質(zhì)以及不同種類的添加劑等都會(huì)對(duì)鍍層的質(zhì)量有著十分重要的影響雖然鍍層表面粗糙度在一定的范圍內(nèi)有利于進(jìn)行鍍鋅板的涂裝但較為連續(xù)和致密的鍍層才具有較好的耐蝕性能
目前國(guó)內(nèi)對(duì)高速電鍍鋅的工藝條件和影響因素都做了一定的研究李寧等[2]采用白度顏色測(cè)定儀測(cè)量鍍層的明度值來(lái)表征鍍層的表面質(zhì)量并以此來(lái)進(jìn)行電鍍鋅通過此方法確定了獲得外觀合格鍍層的高速鍍鋅的工藝規(guī)范電流密度在50-150A/dm2區(qū)間時(shí)在不同的硫酸鋅濃度和高流速34m/s下均能得到外觀質(zhì)量合格的鍍鋅層;當(dāng)電流密度為190A/dm2時(shí)只有在高硫酸鋅濃度350-450g/L和高流速34m/s下時(shí)才能具有合格的鍍層表面質(zhì)量
在高速電鍍鋅過程中電流密度越高所得到的鍍層緊密孔隙率小針孔率低使得鍍層的耐蝕性增強(qiáng)硫酸鋅濃度對(duì)導(dǎo)電率的影響不大但隨著電流密度的增大鍍鋅層表面先由于電化學(xué)極化而變的均勻細(xì)致后由于濃差極化增加出現(xiàn)結(jié)瘤粗糙度先減小后增大鍍層的表觀明度也隨之下降[1]
鍍液流速對(duì)鍍鋅層形貌和質(zhì)量有很大的影響高速電鍍鋅高速的鍍液流速可以加速離子的擴(kuò)散流速大時(shí)隨著流速的增加鍍鋅層表面由于濃差極化的減小變的均勻鍍層的耐蝕性隨著鍍液流速提高隨著電流密度的增大而降低此時(shí)鍍層結(jié)晶細(xì)致平整粗糙度會(huì)有明顯下降當(dāng)流速小時(shí)鍍層結(jié)晶粗大表面凹凸不平朱曉東等[3]研究發(fā)現(xiàn)在其他工藝參數(shù)不變時(shí)鍍液流速對(duì)鍍鋅層粗糙度的影響呈線形規(guī)律即粗糙度隨鍍液流速的增加而線形下降鍍層厚度對(duì)高速鍍鋅層的影響Lee DN[4]等發(fā)現(xiàn)電鍍過程中隨著鍍層厚度的增大鍍鋅層表面由于外延生長(zhǎng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序生長(zhǎng)從而導(dǎo)致結(jié)晶明顯粗大疏松粗糙度逐漸變大
在電鍍鋅中陽(yáng)極主要分為兩種可溶性陽(yáng)極和不溶性陽(yáng)極可溶性陽(yáng)極主要有鋅錠鋅板但是由于具有提高鍍層的均勻性降低能耗以及無(wú)須經(jīng)常更換從而可保證作業(yè)率和生產(chǎn)的連續(xù)性等特點(diǎn)不溶性陽(yáng)極已經(jīng)被廣泛采用由于不溶性陽(yáng)極的質(zhì)量的好壞將直接影響鍍鋅鋼板的質(zhì)量所以對(duì)其研究十分重要早期使用的純鉛陽(yáng)極現(xiàn)在使用的是鉛合金陽(yáng)極
不同的鉛合金陽(yáng)極的析氫過電位差異比較大
｜目前最廣泛使用的鉛的二元合金陽(yáng)極是銀鉛合金陽(yáng)極另一種較為廣泛使用的是鉛錫合金陽(yáng)極寶鋼集團(tuán)的高速鍍鋅生產(chǎn)線采用的就是不溶性陽(yáng)極Pb-5%Sn合金陽(yáng)極人們同時(shí)也針對(duì)鉛二元合金陽(yáng)極的缺
點(diǎn)研究了鉛的多元合金陽(yáng)極如加入鈷銻砷碲銅鈦鋇錳等金屬目前在氯堿和電鍍鋅工業(yè)投入使用的是新研制的鈦基二氧化鉛陽(yáng)極同鉛銀合金陽(yáng)極相比氧析出過電位低并且陽(yáng)極損失小
鍍掖中微量元素的存在也會(huì)對(duì)鍍鋅層的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響李寧[5]等人研究發(fā)現(xiàn)銀鉛銅銦鐵五種金屬雜質(zhì)離子均對(duì)對(duì)鍍層外觀的影響微量元素中以鉛離子的影響最大鍍液或電極中的鉛離子會(huì)對(duì)鍍鋅層的表面形貌有影響對(duì)鍍層晶粒取向的影響存在臨界值鍍鋅層中存在的鉛離子還會(huì)使鍍鋅鋼板抗黑變性能下降對(duì)鍍層的耐蝕性產(chǎn)生影響
鍍鋅溶液中加入添加劑能夠提高鍍層的質(zhì)量如加入糊精和糠醛能夠獲得較為光亮的鍍層近年來(lái)鍍鋅添加劑有了不少的改進(jìn)和提高目前硫酸鹽鍍鋅所使用的添加劑種類較多如甲殼胺添加劑SN型等都是鍍鋅層的質(zhì)量和外觀上有了很大的提高王瑞祥等[6]人發(fā)明的一種鍍鋅光亮劑能夠改善鍍液分散能力提高鍍層光澤度88系列添加劑使高速鍍鋅層的表觀質(zhì)量微觀形貌以及耐蝕性有了很大的提高[7]
4存在的問題
鍍層的質(zhì)量是最重要的環(huán)節(jié)但是充分掌握和控制高速電鍍鋅的各個(gè)工藝參數(shù)和操作條件依然十分困難在高速電鍍鋅的過程中由于速度較快可能會(huì)出現(xiàn)電流密度在板材各個(gè)部位的不均勻如何更好的提高電流效率并能在更高的電流范圍內(nèi)獲得合格的鍍層還需要進(jìn)一步研究同時(shí)對(duì)高速鍍鋅層的性能進(jìn)行研究
對(duì)雜質(zhì)對(duì)鍍鋅層的影響研究不夠雖然對(duì)一些單個(gè)金屬元素FeMnPbCuAg等進(jìn)行了研究但是對(duì)兩種或者兩種以上元素共同對(duì)鍍層的影響研究不多陽(yáng)極仍然采用是鉛系合金在高速電鍍鋅中依然會(huì)發(fā)生陽(yáng)極的溶解從而對(duì)鍍液造成污染降低鍍層的質(zhì)量影響鍍層的性能這就需要我們研究新的陽(yáng)極類型
5結(jié)束語(yǔ)
1目前鋅合金的發(fā)展非常迅速其應(yīng)用也日趨廣泛如鋅-鐵合金鋅-鎳合金鋅-錫合金等已經(jīng)成為防護(hù)性鍍層的發(fā)展方向這就需要我們改造和開發(fā)新的高速電鍍?cè)O(shè)備不單能夠進(jìn)行鍍鋅生產(chǎn)而且能夠進(jìn)行鋅合金的高速電鍍滿足社會(huì)生產(chǎn)的需求
2詳細(xì)研究高速電鍍鋅中各個(gè)工藝參數(shù)各影響因素具體對(duì)鍍層性能的影響目前鍍液主要使用的是硫酸鹽鍍液雖然性能較好但也有其不足需要研究新的鍍液種類
3高速電鍍鋅用添加劑品種和數(shù)量較少加入不同種類的添加劑可以在不同程度上提高鍍層的質(zhì)量應(yīng)該加大對(duì)高速鍍鋅用添加劑的研制和開發(fā)
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