镀锌槽钢是一种有效的金属防腐方式,主要用于各行业的金属结构设施上。
概述
热镀锌槽钢,按镀锌工艺的不同可以分为热浸锌槽钢和热吹镀锌槽钢,是将除锈后的钢件浸入440~460℃左右融化的锌液中,使钢构件表面附着锌层,从而起到防腐的目的。
槽钢的表面镀锌主要采用的方法是热镀锌。热镀锌是由较古老的热镀方法发展而来,自从1836年法国把热镀锌应用于工业以来,已经有170年的历史了。然而近30年来,伴随冷轧带钢的飞速发展,热镀锌工业得到了大规模发展。
在各种保护钢基体的涂镀方法中,热浸锌是非常优良的一种。它是在锌呈液体的状态下,经过了相当复杂的物理、化学作用之后,在钢铁上不仅镀上较厚的纯锌层,而且还生成一种锌铁合金层。这种镀法,不仅具备了电镀锌的耐腐蚀特点,而且由于具有锌铁合金层。还具有电镀锌所无法相比拟的强耐蚀性。因此这种镀法特别适用于各种强酸、碱雾气等强腐蚀环境中。
原理
热镀锌层是锌在高温液态下,分三个步骤形成的:
1、铁基表面被锌液溶解形成锌—铁合金相层;
2、合金层中的锌离子进一步向基体扩散形成锌铁互溶层;
3、合金层表面包络着锌层。
特点
(1)具有较厚的致密的纯锌层覆盖在钢铁表面上,它可以避免钢铁基体与任何的腐蚀溶液的接触,保护钢基体免受腐蚀。在一般大气中,锌层表面形成一层很薄而密实的氧化锌层表面,它很难溶于水,故对钢基体起着一定保护作用。如果氧化锌与大气中其它成分生成不溶性锌盐后,则防蚀作用更理想。
(2)具有铁—锌合金层,结合致密,在海洋性盐雾大气及工业性大气中表现特有抗腐蚀性;
(3)由于结合牢固,锌—铁互溶,具有很强的耐磨性;
(4)由于锌具有良好的延展性,其合金层与钢基附着牢固,因此热镀件可进行冷冲、轧制、拉丝、弯曲等各种成型而不损坏镀层;
(5)钢结构件热镀锌后,相当于一次退火处理,能有效改善钢基体的机械性能,消除钢件成型焊接时的应力,有利于对钢结构件进行车削加工。
(6)热镀锌后的件表面光亮美观。
(7)纯锌层是热镀锌中较富有塑性的一层镀锌层,其性质基本接近于纯锌,具有延展性,所以它富于挠性。
判定标准
1.附着量
耐蚀性主要决定于镀锌层的厚度,故量测厚度常为主要判定镀锌质量好坏的根据,镀锌层受钢材表面的成分、组织、结构不同而有不同的反应,另进出锌溶液的角度、速度亦有很大的影响。故预得完全均一的镀层厚度,实际上不太可能。所以量测附着量不能以单一点(部位)来判定,必须要量测其单位面积(㎡)平均附着锌重(g)才有意义。
量测附着量的方法有很多种,如破坏性的切片金相观测法、酸洗法,非破坏性的膜厚计法、电化学法、进出货重量差估计法等。一般常用的为膜厚计法及酸洗法。
膜厚仪(镀层测厚仪)为一利用磁场感应来量测锌层厚度较普遍省事的方法,其基本条件为钢铁表面必须平滑、完整,才可得较准确数字。故在钢材边角处或粗糙、有角度钢件或铸件等,均不太可能会的一准确的数字。普通铁件用原铁材当归零基材,尚可得相当准确的数字,铸件就不准确了。
酸洗法为正式检验报告用,较准确的方法,惟切片时必须注意上下部位的公平取舍,才可得准确数字。但其亦有缺点,如费时甚多,复杂钢材面积不易求得,太大件无法整个酸洗等。故充分利用膜厚计来控制现场制程,而用酸洗法来做最后检测,就已经足够了。
2.均一性
热浸镀锌钢铁较易生锈的部位,仍是锌层较薄的地方,故必要测其较薄部位是否符合标准。
均一性的试验法,一般都用硫酸铜试验,但此方法对于由锌层和合金层组成的镀锌层皮膜测试很有问题。此因锌层与合金层在硫酸铜试验液中的溶解速度不同,合金层中也因锌/铁的比率差异而不同。所以,以一定浸渍时间的反复次数来判定均匀性并不是很合理。
因此,较近欧美规格及JIS中,均有废止此试验方法的倾向,以分布取代均一性,以目视或触感为主,必要时才用膜厚计检查分布状态。
又形状复杂的小构件因面积量测不易,不易求得平均膜厚,有时不得不用硫酸铜试验法来做参考,但绝不能以硫酸铜试验取代附着量测定的目的。
3.坚实性
所谓坚实性就是镀锌层与钢铁密合性,主要要求镀锌构件在整理、运搬、保管及使用中具有不得剥离的性质,一般检验法有锤打法、挤曲法、卷附法等。
锤打法是以锤打击试片,检查镀层皮膜表面的状态。把试片固定,免得因锤支持台等高且水平,锤以支持台为中心,使柄重垂直位置自然落下,以4mm间隔平行打击5点,观察皮膜是否剥离以为判断。但是,距离角或端10mm以内,不得作此试验,同一处不可打击2次以上等。此法较普遍,适用于锌、铝等皮膜坚实测试。其它如挤曲法、卷附法一般很少用,故暂且不提。
一般人常有一种错误观念,往往为了方便量测坚实性,拿两个镀锌钢材,以边角互相敲击,观察边角剥落情形以为判断。若边角处刚好有几处较厚的锌粒。在作业中没处理好,则一用力敲击,厚的锌粒一定会剥落。故此法不能用来判定正常镀锌皮膜与铁基的密合性。
附着量、均一性及坚实性,即为一般规格定义热浸镀锌质量检验的项目。亦是一般正式检验报告的标准
应用范围
热镀锌槽钢的应用随着工农业的发展也相应扩大。因此,热镀锌制品在建筑(如:玻璃幕墙、电力铁塔、通信电网、水及煤气输送、电线套管、脚手架、房屋等)、桥梁、运输;工业(如化工设备、石油加工、海洋勘探、金属结构、电力输送、造船等);农业(如:喷灌、暧房)、等方面,近几年已大量地被采用。由于热镀锌制品具有外表美观、耐腐蚀性能好等特点,其应用范围越来越广泛。