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第一节 热浸镀层的分类
热镀锌基板有热轧和冷轧之分,有的外贸询盘用缩写HX或HC来指热轧或冷轧基板,这是源于欧洲品牌的命名规则,当然不是很规范。
另外,在一些行业中也常用GI表示热镀纯锌镀层、GA表示热镀锌铁镀层、ZAM表示锌镁镀层。
1、主流的热浸镀层有哪些?
钢板及钢带热镀层种类繁多,美国、日本、欧洲、中国等主要标准中的分类规则也大体类似,我们以欧洲标准EN 10346:2015为例进行分析。
主流的热浸镀层分为六大类:
1.热镀纯锌(Z)
2、热镀锌铁合金(ZF)
3.热镀锌铝(ZA)
4.热镀锌铝(AZ)
5.热镀铝硅(AS)
6.热镀锌镁(ZM)
2. 各种热浸镀层的定义及特点
将预处理后的钢带浸入熔池中,通常熔池中不同的熔融金属会获得不同的镀层(锌铁合金镀层除外)。
1.热镀锌(Z)
金属熔池中锌的含量应不低于99%。
热镀纯锌工艺可产生大小不一的锌花,锌花影响表面手感,但不影响耐腐蚀性能。
镀锌厚度怎么算?锌的密度为7.14g/cm^3,换算成镀锌厚度与每平米重量的关系为:1μm≈7.14g/m2。例如单面锌厚度为50μm(微米),则单面镀锌重量为50×7.14=357g/m^2。
每平方米镀锌重量通常是指双面镀锌的总重量。
GB/T 2518-2008《连续热镀锌钢板和钢带》第7.7.2条摘录:推荐性的公称镀层重量及相应的涂层代号应符合表14的规定。经供需双方协商,等厚度公称镀层重量也可表示为单面镀层重量。
例如:热镀锌镀层Z 250可表示为Z 125/125,热镀锌铁合金镀层ZF 180可表示为ZF 90/90。
例如我们常说的C型或Z型檩条,其双面热镀锌量为275g/m^2,而实际单面镀锌厚度为275/2/7.14=19.3μm(微米),与普通涂料120~200μm的漆膜厚度相差甚远。
2.热镀锌铁合金镀层(ZF)
与热镀纯锌层的主要区别在于后续增加了一道合金化处理工序,使铁元素扩散到锌中,形成锌铁合金层,合金层中铁元素含量一般为8~12%。
锌铁合金镀层焊接性能良好,镀层颜色为哑光灰白色,涂油后呈深灰色,锌铁合金镀层无锌花。
热镀纯锌及锌铁合金镀层的厚度与重量的关系基本相同:1μm≈7.1g/m2。
注1:热浸纯锌和锌铁合金镀层虽然锌锅中的锌含量相同,但镀层的性能特点和耐腐蚀性能却不同。
3.热镀锌铝涂层(ZA)
熔池中的熔融金属约含有5%的铝(Al)和少量的稀土元素,余量为锌。
锌铝镀层表面比纯锌镀层光亮,耐腐蚀性能也比纯锌镀层强,但国内应用较少,在外贸询盘中偶尔提及。
涂层厚度与重量关系:1μm≈6.6g/m2。
4. 热浸镀铝锌(AZ)
熔池中的熔融金属含有约55%的铝(Al)和约1.6%的硅,其余的是锌。
铝锌涂层具有优良的耐腐蚀性能,同时还具有一定的耐高温性能。
涂层厚度与重量关系:涂层厚度1μm≈3.8g/m2。
注:热镀锌铝(ZA)与热镀锌铝(AZ)是两种完全不同的镀层,虽然热镀锌铝产品在内贸中较少见钢结构中t是什么意思,但在外贸询盘中还是时不时被提及,需要仔细确认。
5.热镀铝硅合金镀层(AS)
熔池中的熔融金属约含8%~11%的硅(Si),其余为铝。
铝硅镀层会在钢板表面形成一层明显的铝铁硅合金层,其特点是耐高温性能优良,可以用于一些高温加工和高温工作环境。
涂层厚度与重量关系:涂层厚度1μm≈3g/m2。
注3:热镀铝硅钢板及钢带是贸易中所说的“镀铝板”的一种,欧洲标准中纯镀铝需要另行协议供货,JIS标准中则根据耐腐蚀、耐高温等不同用途进行分类。
6.热镀锌镁合金镀层(ZM)
热镀锌镁涂层又称锌铝镁(ZAM),熔池中熔融金属的成分为铝和镁的总和,通常为1.5~8%(必须至少含有0.2%的镁),其余为锌。
热镀锌铝镁涂层的特点是具有极其优良的综合耐腐蚀性能,特别是对钢板剪切断裂的保护作用。
该类涂层比较特殊,且各个厂家都有自己的配方,因此标准中铝镁含量的调整空间较大,且涂层厚度与重量的换算关系也没有固定值,大致为1um≈6.2-6.6g/m2。
第二节 热镀锌与冷镀锌(电镀锌)的比较与区别
1.镀锌工艺简介
镀锌是指为了美观、防锈等目的,在金属、合金或其他材料的表面镀上一层锌的表面处理技术,最常用的有热镀锌和冷镀锌(电镀锌)。
2、热镀锌工艺钢板表面镀锌的主要方法是热镀锌。热镀锌(镀锌)也叫热浸镀锌、热浸镀锌:是防止金属腐蚀的有效方法,主要用于各行业的金属结构设施。它是将生锈的钢件浸入500℃左右熔化的锌溶液中,使锌层附着在钢构件表面,从而达到防腐的目的。热镀锌工艺流程:成品酸洗-水洗-加入辅助镀液-干燥-挂镀-冷却-药液-清洗-抛光-热镀锌完成。热镀锌是由较古老的热浸法发展而来的,自1836年法国将热镀锌应用于工业以来,至今已有170多年的历史。 近30年来,随着冷轧带钢的迅速发展,热镀锌行业才得以较大规模的发展。
3.冷镀锌工艺
冷镀锌又叫电镀锌,是利用电解设备将管材除油、酸洗后,放入由锌盐组成的溶液中,接在电解设备的负极上,在管材对面放置一块锌板,接在电解设备的正极上,通电后,电流由正极向负极定向流动,在管材上沉积一层锌。冷镀锌管是先加工后镀锌。
技术标准采用美国ASTM B695-2000及军用C-81562机械镀锌技术标准。
4、热镀锌与冷镀锌的比较与区别
热镀锌的耐腐蚀性能比冷镀锌(又称电镀锌)高得多。通常电镀锌层厚度为5-15μm,而热镀锌层一般在35μm以上,甚至可达200μm。热镀锌的覆盖能力好,镀层致密,无有机夹杂物。冷镀锌工艺用于保护金属不受腐蚀,为此采用锌填充涂层。用任何涂敷方法涂敷在被保护表面上,经干燥后即形成锌填充涂层,干燥涂层含锌量较高(可达95%)。钢材在冷却条件下表面镀锌,而热镀锌是在热浸条件下对钢管表面进行镀锌,附着力强,不易脱落。
5.(扩展)机械镀锌
在装有镀件、玻璃球、锌粉、水和促进剂的旋转滚筒内,玻璃球作为撞击介质随滚筒旋转,与镀件表面发生摩擦、锤击作用,产生机械能和物理能,镀锌锌粉在化学促进剂作用下“冷焊”在镀件表面,形成具有一定厚度、光滑、均匀、细腻的镀层。
怎样区分热镀锌与冷镀锌?
1.从外观上区分
热镀锌整体外观稍显粗糙,会产生工艺水痕,结节等,特别是在工件的一端,整体呈银白色。
电镀锌(冷镀锌)表面比较光滑,主要为黄绿色,当然也有彩色的,青白色的,白中带绿光的等等,而且整个工件基本上没有锌结核,硬块等。
2.从流程上区分
热镀锌的加工工艺很多,工件要经过脱脂、酸洗、浸镀、烘干等工序,才能浸入熔融的锌液池中,浸一定时间后即可取出,这就是热镀锌,有些热镀管件就是采用这种方式加工的。
冷镀锌其实就是电镀锌,是通过电解设备进行加工,将工件经除油、酸洗后浸入含有锌盐成分的溶液中,接上电解设备,在正负电流的定向运动过程中,在工件上沉积一层锌层。
第三节 镀锌件的防腐寿命
假设基板厚度为2mm,按照GBT13192-2002《热镀锌标准》的规定:
按照国家标准,对于2mm厚的基材,局部厚度不得小于45μm,平均厚度不得小于55μm。根据日本热镀锌协会1964年至1974年进行的大气暴露试验结果,
若按国标计算,平均厚度55μm,上锌量55x7.2=396g/m2,四种不同环境下使用寿命大约为:
C2环境:79年,年损失较大值为0.7μm;
C3环境:28年,年减少量较高值为2.0μm;
也就是说,在城市、乡村的常规户外环境中,符合规范的镀锌件可以满足30~80年的防腐要求。
第四节 如何测量镀锌层厚度和重量
镀锌件国家标准为GB/T13912-2002《金属涂层钢件热镀锌技术要求和试验方法》。
丝印产品适用本标准,并可由质量监督局或其他检测单位依据本标准进行检测。
标准对镀锌层规定如下(见下表):
从表中我们可以看出,厚度大于等于6毫米的钢件,局部厚度至少为70微米钢结构中t是什么意思,平均厚度为85微米。这里解释一下,局部厚度是指测几个不同部位得到的数值可能会有差异,有的大有的小,但最小不能小于70微米,测几处得到的平均值不能小于85微米。
锌层厚度测量方法
1.称重法
称重法为仲裁方法,按GB/T13825的要求进行。用此方法测得的镀锌层重量应按镀层的密度(7.2g/cm²)换算成镀层厚度。此方法为破坏性试验方法,在少于10件的情况下,如果称重法可能对试件造成损坏,而由此产生的补救费用为需方无法接受,则需方不应勉强接受称重法。
以上是13912中的解释,意思是用破坏性方法测量涂锌量会产生额外的费用,特别是在数量较少的情况下,因为需要破坏几件成品,这对整个订单的成本影响很大。因此,如果成本太大,采购方无法接受,就没有必要强求。
称重法是使用退镀液以酸性溶液溶解表面的锌,然后称量退镀前后的样品,以7.2g/cm²为基准计算镀层厚度。
厚度是怎么算出来的呢?比如锌厚度是50微米,那么50×7.2=360克,如果锌厚度是70微米,那么70×7.2=504克。按照这个算法,厚度和重量是可以换算的。同样重量也可以换算成厚度,但是有一定的误差,因为有的锌不是均匀的覆盖在产品表面的,比如钢网产品的缝隙中会有很多的锌,这些锌只是聚集在很小的一部分,并不是均匀的覆盖在表面的,所以用测厚仪测得的厚度和称重法测得的厚度是有差别的。
2. 磁法
磁性法是一种无损检测方法,按照GB/T 4956的要求进行,采用电磁测厚仪测量锌层厚度。这里值得一提的是,越便宜的设备,误差可能越大,电磁测厚仪的价格从几千到几万不等,建议使用好的设备进行检测。
3. 横断面显微镜
横截面显微镜法属于破坏性试验方法,仅代表一个点,因此不常用,按照GB/T 6462进行。
其原理是从被测工件上切取试样,采用适当的技术进行镶嵌、研磨、抛光和蚀刻横截面积,用已校准的尺子测量横截面积覆盖层的厚度。
4. 阳极溶解库仑法
使用适当的电解液,在阳极处溶解特定区域的涂层,通过电解电压的变化来判断涂层的完全溶解,通过电解所消耗的电量(库仑)来计算涂层的厚度,通过溶解涂层所需的时间和所消耗的电量来计算涂层的厚度。
最后给大家分享一下基于GB/T4956-2003《磁性基体上非磁性覆盖层厚度测量磁性法》的锌镀层厚度的测试方法。