浸熱

熱浸鍍起源于古羅馬時代，其最初是從鐵板熱浸鍍錫開始的，英國和法國是最早運用該法生產(chǎn)鍍錫板的國家。1742 年法國化學(xué)家Melouin 首先將熔融鋅鍍在鋼鐵制品上。1836 年法國人Sorel將熱浸鍍應(yīng)用于生產(chǎn)。1837 年英國人Grawford 發(fā)明了目前廣泛使用的溶劑法熱浸鍍工藝。1931 年Sendzimir 獲得用保護氣體還原法生產(chǎn)連續(xù)鍍鋅鋼板的“森吉米爾”法的專利，并于1937 年在美國建成第一條連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線，為現(xiàn)代鍍鋅鋼材的生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)60 年代，熱鍍鋅工藝得到了迅速的發(fā)展，其標(biāo)志為：鍍前處理由氧化爐改為無氧化加熱爐，鍍層厚度由輥鍍法改為氣刀法，鍍后處理由彎曲拉伸矯直機代替了多輥反復(fù)彎曲矯直機。80 年代，一系列的改革讓熱浸鍍鋅再次快速發(fā)展。

熱浸鍍鋅工藝流程一般都包括預(yù)處理、熱浸鍍和鍍件后處理三個部分。而根據(jù)預(yù)處理的方法不同，熱浸鍍鋅可以分為溶劑法和保護氣體還原法。

1、溶劑法

溶劑法熱鍍鋅適用于鋼帶、鋼板、鋼絲、鋼管、型鋼以及部件熱浸鍍。這種工藝的主要特點在于：鋼件浸入鋅液之前表面要經(jīng)過脫脂去除鋼件表面油污、酸洗去除鋼件表面的氧化皮、清洗后向鋼件表面涂助鍍劑以保護鋼件表面不同大氣接觸而避免再氧化，隨后以烘干或者不烘干鋼件表面的方式浸入鋅液完成浸鍍工藝。表面熔劑未經(jīng)烘干就進入表面覆蓋有熔融熔劑的鋅液進行熱鍍鋅，這種方法稱為濕法熱鍍鋅。這種工藝由于鋅液中不加入鋁，生產(chǎn)的鍍層合金層很厚且粘附性不好，存在質(zhì)量方面的問題，因此已經(jīng)逐步被淘汰。反之，表面涂過熔劑的鋼件送入烘干爐中（烘干溫度約為250℃）將熔劑烘干，再進入鋅液中進行熱鍍鋅的方法就是干法熱鍍鋅?，F(xiàn)在的熔劑法熱鍍鋅工藝基本上采用的都是干法熱鍍鋅工藝。干法熱鍍鋅中的鋁含量也比較低（通常為0.1wt%），所以溶劑法熱浸鍍鋅生產(chǎn)出來的熱鍍鋅層粘附性比較差。

溶劑法鋼帶連續(xù)鍍鋅具有代表性的工藝為著名的惠林法。這種工藝需要冷軋鋼帶線外退火，隨后鋼帶進入生產(chǎn)線進行堿洗、酸洗、水洗、涂熔劑、烘干等多道前處理工序。這種工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本也較高，產(chǎn)品品種單一，只能生產(chǎn)薄規(guī)格鋼帶，產(chǎn)品常常出現(xiàn)因為熔劑與鋅液的鋁發(fā)生反應(yīng)而引起的鍍層與基體結(jié)合力下降所導(dǎo)致的熔劑缺陷。其產(chǎn)品主要用于建筑和容器制造業(yè)等對鍍鋅板質(zhì)量要求不高的行業(yè)。由于鋼帶進入鋅液之前溫度大約為250℃，因此鋼帶在鋅液中必然大量的吸熱，提高自身的溫度，以便與鋅液的溫度平衡，這就需要供熱量較大的感應(yīng)加熱鋅鍋為鋼帶提供足夠熱量，同時增加了浸鍍的時間（約為20s），對比還原法熱浸鍍時間（3～5s）大大延長，因此溶劑法合金層厚度高于還原法熱浸鍍層的厚度，導(dǎo)致附著性下降。此種工藝已經(jīng)問世多年，雖然投資成本低，但是環(huán)境污染較重。

2、保護氣體還原法

保護氣體還原法又稱森吉米爾法，是現(xiàn)代連續(xù)鍍鋅生產(chǎn)線普遍采用的方法，代表了現(xiàn)代的熱鍍工藝。還原法熱鍍工藝就是直接以冷軋鋼帶和熱軋鋼帶作為熱鍍鋅原板，在作業(yè)線內(nèi)進行保護氣體再結(jié)晶退火。

保護氣體還原法的特點是將鋼材熱處理（連續(xù)退火）和熱浸鍍鋅連接在同一條生產(chǎn)線上，取消了熔劑法中的堿洗、酸洗、水洗與熔劑處理等一系列操作步驟。在該法中，鋼材先通過用煤氣或者天然氣直接加熱的微氧化爐，此時，火焰將鋼材表面上殘余的油污、乳化液燒掉，同時鋼材表面被氧化，生成天藍色的氧化薄膜。然后鋼材進入還原爐。還原爐是密封的，爐內(nèi)通有由氫氣和氮氣混和而成的保護氣體。還原爐采用輻射管進行間接加熱或電阻加熱。輻射管可以燒煤氣、天然氣或重油。還原爐的主要作用有二：a. 把鋼材表面的氧化皮還原為適合熱鍍鋅的活性海綿狀鐵；b.把經(jīng)過微氧化爐加熱到一定溫度的鋼材繼續(xù)加熱，完成再結(jié)晶退火。經(jīng)過還原爐處理的鋼材，接著在保護性氣氛中被冷卻到適當(dāng)溫度后，進入熱浸鍍鋅鍋。

目前熱浸鍍主要有熱浸鍍鋅、熱浸鍍錫、熱浸鍍鋁、熱浸鍍鉛等幾種。熱浸鍍錫鍍層屬于陰極保護，所以一般產(chǎn)品都限于室內(nèi)，現(xiàn)在主要用于制罐工業(yè)。熱浸鍍鋁具有良好的耐熱、耐候和熱反射性，但是焊接性能比較差，而且工藝也比較難掌握。它的應(yīng)用也相當(dāng)?shù)膹V泛，主要用于是由化工、冶金、機械和交通運輸?shù)阮I(lǐng)域。熱浸鍍鉛由于其良好的耐蝕性能、釬焊性能、涂著性能、加工性能和焊接性能，應(yīng)用很廣，但是隨著環(huán)境保護要求的提高，熱浸鍍鉛鋼板已經(jīng)逐漸被熱浸鍍鋅鋼板代替了。熱浸鍍鋅中由于鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位負于鐵，在水和潮濕的空氣中鍍鋅層具有犧牲陽極、保護鋼基的作用，從而延長了鋼材的使用壽命。因此，熱鍍鋅是當(dāng)今世界上應(yīng)用最廣泛、性能價格比最優(yōu)的鋼材表面處理方法，同時鍍鋅鋼材也是國家扶植和優(yōu)先發(fā)展的高附加值短線產(chǎn)品。

目前常用的鍍鋅方法有熱浸鍍鋅、電鍍鋅、機械鍍鋅和熱噴涂（鍍）鋅等，其中熱鍍鋅約占鍍鋅總量的95%，熱鍍鋅用鋅量在世界范圍內(nèi)占鋅產(chǎn)量的40%，在我國約占鋅產(chǎn)量的30%左右。熱鍍鋅按照生產(chǎn)的產(chǎn)品不同又可以分為連續(xù)鍍鋅和一般鍍鋅。連續(xù)鍍鋅是鋼材經(jīng)清洗、除油、酸洗和助鍍處理后快速通過鋅池，在表面鍍上一層純鋅的工藝，這種工藝適用于線材、板材和帶鋼。連續(xù)鍍鋅鋼板可分為鍍純鋅鋼板——GI鋼板和鍍后退火處理鋼板——GA鋼板，后者由于具有很好的表面質(zhì)量和優(yōu)異的抗腐蝕性能，且成本較低，在工業(yè)生產(chǎn)特別是汽車工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。一般鍍鋅是鋼結(jié)構(gòu)件經(jīng)清洗、酸洗和助鍍處理后，在445～455℃的鋅液中浸鍍3～8分鐘，鋼件表面形成Fe-Zn 合金層的工藝，它一般適用于小批量產(chǎn)品的鍍鋅，在建筑、通信、家電等方面應(yīng)用較多。

熱浸滲工藝可分為連續(xù)式熱浸和批量式熱浸，連續(xù)式熱浸適合于線材、板材的大批量生產(chǎn)，是一個高技術(shù)、連續(xù)自動化的生產(chǎn)過程。批量式熱浸一般在大的容器中進行，用手工或機械手進行工件的搬運和轉(zhuǎn)移，可直接熱浸滲大型構(gòu)件和小型零部件?？偟恼f來，熱浸滲技術(shù)具有生產(chǎn)成本低、效率高、操作簡單、易于實現(xiàn)機械化和自動化等優(yōu)點，因而應(yīng)用廣泛。

防銹脂的涂覆方法主要是熱浸法，即在涂覆前將防銹脂加熱熔化至流動狀態(tài)，將經(jīng)清洗、除銹、干燥的金屬制品浸入片刻，取出后冷卻使油膜凝同。熱浸涂時，同種油類因浸涂溫度不同，金屬表面所形成油膜厚度也不同。溫度越低，油膜厚度越大，其防銹能力也越強。大型制件可采用熱刷涂法，即將加熱熔化的防銹脂用軟毛刷刷涂在金屬制品的表面，金屬制品涂油后，要及時用石蠟紙或塑料袋封套，以防油層干涸失效和污染包裝。

熱浸法是一種最古老的、但迄今在工業(yè)中仍被廣泛采用的方法。此方法的實質(zhì)在于將事先準(zhǔn)備好的黑色金屬制件浸在盛有熔融鋅的槽中，井保持一極短的時間。所用的槽子應(yīng)用特殊的鐵或低碳鋼制成。槽內(nèi)熔融鋅的溫度應(yīng)保持在450℃左右。制件在除掉油污及氧化物之后及浸入熔融的鋅內(nèi)之前，要承受一種所謂熔劑化的特殊處理。熔劑化在熱浸的過程中起著重要的作用，它的主要功用在于除掉制件表面上的水分、剩余的氧化物、不溶于酸的Fe₃C態(tài)的斂雜賃及礦物夾雜等。除此之外，熔劑還能防止制件在浸人熔融鋅時表面遭受氧化。