热镀锌与热喷锌工艺比较.doc

喷锌、喷铝工艺与同类工艺性能比较(热镀锌工艺)（摘自上海有色金属网）

1 、热镀锌工艺预处理采用酸洗、磷化工艺，工件表面会有酸、碱液的残余物，留下了腐蚀的隐患，使热镀锌层容易产生脱落。喷锌、喷铝工艺预处理采用喷砂工艺，故工件表面非常清洁毛糙，表面喷锌、喷铝后不会产生由内向外的腐蚀，从而不会产生锌层脱落现象。
2 、热镀锌工艺有一定的温度，约440℃左右，故工件热镀后会产生变形;而喷锌、喷铝工艺喷涂时的温度很低，工件表面温度＜80℃，因此工件不变形。
3 、采用热镀锌工艺，工件受镀槽长×宽×高的限制;而采用喷锌、喷铝工艺则工件没有限制。
4 、采用热镀锌工艺，还存在现场修补问题。现场安装时焊缝、装卸、运输过程中的损坏，修补只能采用油漆，从而产生工艺突破口。如采用喷锌、喷铝工艺，则现场可采用喷锌、喷铝的方法进行修补，避免产生工艺突破口。
5 、由于热镀锌工艺的预处理采用酸洗、磷化，故工件表面没有毛糙度、涂层结合力较差。而喷锌、喷铝工艺的预处理采用喷砂，Sa ≥ 2。5 级，故工件表面有毛糙度，涂层结合力较好。抗拉强度≥0。6kg/mm 2 。
6 、热镀锌工艺对水质污染十分严重，环保问题非常突出。所以热喷锌、喷铝工艺在来越广泛。钢结构表面防腐应用将越广泛。
热喷锌与浸热镀锌工艺性能和价格分析比较（摘自世界废料网）
一、热喷锌涂层和浸镀锌镀层与钢铁基体结合力大小的比较
　　热喷锌工艺钢铁基体采用喷砂除锈，基体表面具有一定的粗糙度（达40~60um），使得基体表面电化活化能力增加，大部分锌涂层以金属键的形式与钢铁基体表面结合。浸镀锌工艺钢铁基体采用酸洗除锈，基体表面较光滑，而钢铁基体表面还将残留有害离子，影响镀层与基体结合力。理论研究表明，涂层或镀层与基体结合力与基体表面粗糙度成正比。拉力实验证明，相同厚度的热喷锌涂层与钢铁基体的结合力比浸镀锌镀层与钢铁基体结合力要高许多。因此，实际应用中的热喷锌涂层耐磨和耐冲刷性要好于浸镀锌镀层许多。
　　二、二者外观色泽的比较
　　第一、由于浸镀锌工艺参数不易控制（酸液浓度、酸液温度、酸洗时间、镀槽温度、浸镀时间）而造成每批不同部位、批与批外观色泽的不一致，形成色差。
　　第二，对于管状或死角的钢铁结构由于酸洗后水洗不充分，造成镀锌后的“流泪”现象（即残留的酸遇水与锌层和钢铁基体起反应，生成的反应物），形成色斑。再者，有时酸洗时间不够，除锈效果不好，造成的锌镀层的跷起和开裂。上述情况，不但严重影响钢铁结构镀层的美观性，而且亦严重影响其对钢铁基体的防护效果。对于热喷锌而言，由于工艺科学合理，工艺参数易于控制，一般不存在上述现象。
　　三、两种技术镀层厚度均匀性的比较
　　由于浸镀锌镀槽温度不易控制，镀锌层易流挂，镀层薄厚不均匀，镀层厚度不能人为控制，同时还能引起架构变形。而热喷锌涂层厚度、均匀性可人为调节，根据环境腐蚀程度，调整锌涂层厚度。
四、两种技术对钢结构内部应力的影响
　　浸镀锌由于镀液温度高，易使钢结构变形，产生内部应力，影响其使用性能。热喷锌是锌液通过空气冷却后直接喷到钢铁基体表面，对钢铁结构内部力学性能基本没有影响。
　　五、两种技术防腐性能的比较
　　热喷锌由于喷涂后采取涂料封闭，采取锌层与涂料的保护系统。荷兰的研究表明：复合系统的耐久性比单独锌层和单独涂料层耐久性之和高出50~130%，这种效应称之为最佳协同作用（syncrgy-effect）或所谓的2+2＝5效应。另外，热喷锌工艺可根据现场腐蚀环境的大小来调整锌层的厚度，而浸镀一镀定型，锌层厚度不能再增加，对较恶劣的腐蚀环境不适应。因此，从对钢铁基体的防护效果来看，热喷锌要好于浸镀锌。
　　六、两种技术对现场安装的影响
　　浸镀锌构件在运输过程中和安装焊接过程中，镀层易被损坏，损害的镀层无法修补，有时安装公司采用防腐漆一抹了之，严重影响了整个工艺对钢铁基体的防护效果和防护年限，给工程留下隐患。而热喷锌在现场安装过程中施工，则没有这种情况。 　　
　　七、两种技术经济性能比较
　　浸镀锌一般要由专业浸镀厂进行处理，热喷锌工艺一般现场施工，二者造价相差不多，浸镀锌工艺加上运输装卸费有时费用比热喷锌还要高。
综上所述，钢结构长效防腐采用热喷涂（Al或Zn）技术工艺在社会和经济效益两方面均具有巨大优势。近年来，我国在大型钢结构长效防腐方面已逐渐用热喷涂工艺取代热浸镀工艺，作为新技术热喷涂技术是九五和十五期间国家重点推广技术。但对于小型钢构件和金属网架不易喷砂除锈，而且在喷锌时锌消耗量较大，因此在一些小型钢构件和金属网架方面浸镀锌仍具有一定的市场，这是勿庸置疑的。

钢结构热喷锌铝及其复合涂层（摘自天逸化工网站）
1、热喷锌、喷铝
热喷锌、喷铝技术是采用燃烧火焰、电弧等离子弧等作为热源，将喷涂材料加热到塑态和熔融状态，同时再高速气流的加速作用下，使材料呈雾化的颗粒束冲击到经过预处理的集体表面上，随之激冷并不断层积二形成涂层的工艺方法。喷涂层制备完成后，通常还要进行封闭（或涂装）处理，以封闭涂层的空隙，进而提高涂层的防护及装性能。
 金属锌和铝均具有很好的耐大气腐蚀特性。喷涂锌在钢铁构件上，锌使负电位和钢形成牺牲阳极保护作用，从而钢铁基体得到保护。
目前大气防护金属喷涂层更多地倾向于喷涂铝涂层。金属喷涂防护涂层有如下特点：
（1）涂层与基体集合牢固，涂层寿命长，长期经济效益好。
（2）工艺灵活，适用于重要的大型及难于维护的钢铁结构的长效防护且可现场施工。
（3）涂层经封闭及涂装处理，可大大处长涂层的防护寿命，从理论和实际应用的效果来看，热喷锌或喷铝的涂层是涂装涂层的最好底层底层，二者结合起来既形成金属喷涂层与涂装涂层的复合涂层。此复合涂层的防护寿命较金属喷涂层和涂料防护层二者寿命之和还要长，常为单一涂料防护层防护寿命的数倍。
（4）施工工艺要求严格，表面处理必须达到Sa3级，要求有专业熟悉操作工人。工程施工周期较长。
喷铝工艺参数：
喷枪型号：SQP-1型高速气喷枪
铝粉：3mm，铝纯度>98%
气体压力：乙炔0.05～0.08MPa
          氧气0.55～0.60MPa
          空气0.5～0.55MPa
走线速度：2.2～2.4m/min
喷枪与工艺的相对运动速度：20～25m/min
喷枪与工件的之间距离：130～150mm
喷枪与工件角度在90°±2°之间
2、重防腐涂料配套体系
   涂料的选择
      重防腐长效涂料是由底漆、中间漆和面漆构成。
      底漆：重防腐长效涂料系统中，多采用无机或有机富锌涂料作底漆。因富锌涂料底漆组分中，含有大量的金属锌，除具有良好的屏蔽性及渗入焊接处等优点外，有牺牲阳极保护作用。
     无机富锌漆具有耐水、耐盐雾、耐潮湿、耐侯特点。对基体表面处理要求严格，否则涂层不牢固，注意与面漆配套性，否则会起泡、脱落现象。有机富锌漆以环氧富锌漆或聚氨酯富锌漆，具有良好的附着力，具有耐油、耐水、耐溶剂、耐冲击特点，对基体表面处理要求比无机富锌漆要低一点，电化学保护作用比无机富锌漆差。常用环氧富锌漆或聚氨酯富锌漆作底漆。
     中间漆：中间漆使底漆或面漆之间的中间层，它既能联络底面，承上启下，增强屏蔽作用，又可提高涂膜厚度，长效重防腐涂料体系中环氧云铁防锈漆是首选中间漆。云母氧化铁使稳定的α-Fe2O3,是六角形片状浸提，在涂膜中以平行的方向重叠排列，可以有效地防止水汽的渗透，对阳光反射力强，还能吸收红外线，减缓漆膜的老化，因此有很好的防锈性能及耐侯性。在环氧云铁防锈漆中，环氧基团提供了优异的附着力。它常与富锌底漆配套作用，具有良好的封闭性能、耐侯性、耐久性及耐磨性等。表面具有一定的粗糙度，对面漆有良好的附着力。常与环氧、聚氨酯、氯化橡胶面漆配套使用。
     面漆：面漆要求耐侯好，抗其外现的破坏，具有抗氧化、耐侯、耐久的特性及装饰的作用，耐大气腐蚀的长效防护涂料的品种很多，常用的有氯化橡胶，氯乙烯-醋酸乙烯共聚体、聚氨酯、丙烯酸和氟树脂等。

热镀锌原理及工艺说明（摘自联众涂料网）
1 引言　　热镀锌也称热浸镀锌，是钢铁构件浸入熔融的锌液中获得金属覆盖层的一种方法。近年来随高压输电、交通、通讯事业迅速发展，对钢铁件防护要求越来越高，热镀锌需求量也不断增加。　　
2 热镀锌层防护性能　　通常电镀锌层厚度5～15μm，而热镀锌层一般在65μm以上，甚至高达100μm。热镀锌覆盖能力好，镀层致密，无有机物夹杂。众所周知，锌的抗大气腐蚀的机理有机械保护及电化学保护，在大气腐蚀条件下锌层表面有ZnO、Zn(OH)2及碱式碳酸锌保护膜，一定程度上减缓锌的腐蚀，这层保护膜(也称白锈)受到破坏又会形成新的膜层。当锌层破坏严重，危及到铁基体时，锌对基体产生电化学保护，锌的标准电位-0.76V，铁的标准电位-0.44V，锌与铁形成微电池时锌作为阳极被溶解，铁作为阴极受到保护。显然热镀锌对基体金属铁的抗大气腐蚀能力优于电镀锌。　　
3 热镀锌层形成过程　　热镀锌层形成过程是铁基体与最外面的纯锌层之间形成铁-锌合金的过程，工件表面在热浸镀时形成铁-锌合金层，才使得铁与纯锌层之间很好结合，其过程可简单地叙述为：当铁工件浸入熔融的锌液时，首先在界面上形成锌与α铁(体心)固熔体。这是基体金属铁在固体状态下溶有锌原子所形成一种晶体，两种金属原子之间是融合，原子之间引力比较小。因此，当锌在固熔体中达到饱和后，锌铁两种元素原子相互扩散，扩散到(或叫渗入)铁基体中的锌原子在基体晶格中迁移，逐渐与铁形成合金，而扩散到熔融的锌液中的铁就与锌形成金属间化合物FeZn13，沉入热镀锌锅底，即为锌渣。当工件从浸锌液中移出时表面形成纯锌层，为六方晶体。其含铁量不大于0.003%。　　
4 热镀锌工艺过程及有关说明　　
4.1 工艺过程　　工件→脱脂→水洗→酸洗→水洗→浸助镀溶剂→烘干预热→热镀锌→整理→冷却→钝化→漂洗→干燥→检验　　
4.2 有关工艺过程说明　　
(1)脱脂　　可采用化学去油或水基金属脱脂清洗剂去油，达到工件完全被水浸润为止。 　　
(2)酸洗　　可采用H2SO4 15%，硫脲0.1%，40～60℃或用HCl 20%，六次甲基四胺1～3g/L，20～40℃进行酸洗。加入缓蚀剂可防止基体过腐蚀及减少铁基体吸氢量。　　脱脂及酸洗处理不好会造成镀层附着力不好，镀不上锌或锌层脱落。　　
(3)浸助镀剂　　也称结合剂，可保持在浸镀前工件具有一定活性，以增强镀层与基体结合。NH4Cl 15%～25%，ZnCl2 2.5%～3.5%，55～65℃，5～10min。为减少NH4Cl挥发可适当加入甘油。　　
(4)烘干预热　　为了防止工件在浸镀时由于温度急剧升高而变形，并除去残余水分，防止产生爆锌，造成锌液爆溅，预热一般为120～180℃。　　
(5)热镀锌　　要控制好锌液温度、浸镀时间及工件从锌液中移出的速度。　　温度过低，锌液流动性差，镀层厚且不均匀，易产生流挂，外观质量差；温度高，锌液流动性好，锌液易脱离工件，减少流挂及皱皮现象发生，附着力强，镀层薄，外观好，生产效率高；但温度过高，工件及锌锅铁损严重，产生大量锌渣，影响浸锌层质量，锌耗大，甚至无法施镀。　　在同一温度下，浸镀时间长，镀层厚。不同温度，要求同样的厚度时，高温浸镀所需时间长。　　一般厂家为了防止工件高温变形及减少由于铁损造成锌渣，都采用450～470℃，0.5～1.5min。有些工厂对大工件及铸铁件采用较高温度，但要避开铁损高峰的温度范围。　　为了提高在较低温度下热浸镀液的流动性，防止镀层过厚，并提高镀层外观，常常加入0.01%～0.02%的纯铝。铝要少量多次加入。　　
(6)整理　　镀后对工件整理主要是去除表面余锌及锌瘤，用震动或手工方法均可。　　
(7)钝化　　目的是提高工件表面抗大气腐蚀性能，减少或延长白锈出现时间，保持镀层具有良好的外观。都用铬酸盐钝化，如Na2Cr2O7 80～100g/L，硫酸3～4ml/L。　　
(8)冷却　　一般用水冷，但温度不可过低，防止工件，特别是铸件由于激冷回缩产生基体组织开裂。 　　
(9)检验　　镀层外观光亮、细致、无流挂、皱皮现象。厚度检验可采用涂层测厚仪，方法比较简便。也可通过锌附着量进行换算得到镀层厚度。结合强度可采用弯曲压力机，将样件作90～180°弯曲，应无裂纹及镀层脱落。也可用重锤敲击检验。　　
5 锌灰、锌渣的形成及控制　　
5.1 锌灰、锌渣的形成　　锌灰锌渣不仅严重影响到浸锌层质量，造成镀层粗糙，产生锌瘤。而且使热镀锌成本大大升高。通常每镀1t工件耗锌80～120kg，如果锌灰锌渣严重，其耗锌量会高达140～200kg。控制锌炭主要是控制好温度，减少锌液表面氧化而产生的浮渣。国内有些厂家用耐火砂、炭灰等覆盖。国外采用热传导率小、熔点高、比重小、与锌液不发生反应，既可减少热量失散又可防止氧化的陶瓷或玻璃球覆盖，这种球状物易被工件推开，又对工件无粘附作用。　　对于锌液中锌渣的形成主要是溶解在锌液中的铁含量超过该温度下的溶解度时所形成的流动性极差的锌铁合金，锌渣中锌含量可高达95%，这是热镀锌成本高的关键所在。　　从铁在锌液中的溶解度曲线可以看出：不同的温度及不同的保温时间，其溶铁量即铁损量是不一样的。在500℃附近时，铁损量随着加温及保温时间急剧增加，几乎成直线关系。低于或高于480～510℃范围，随时间延长铁损提高缓慢。因此，人们将480～510℃称为恶性溶解区。在此温度范围内锌液对工件及锌锅浸蚀最为严重，超过560℃铁损又明显增加，达到660℃以上锌对铁基体是破坏性浸蚀，锌渣会急剧增加，施镀无法进行。因此，施镀目前多在450～480℃及520～560℃两个区域内进行。
5.2 锌渣量的控制　　要减少锌渣就要减少锌液中铁的含量，就是要从减少铁溶解的诸因素着手：　　
⑴施镀及保温要避开铁的溶解高峰区，即不要在480～510℃时进行作业。　　
⑵锌锅材料尽可能选用含碳、含硅量低的钢板焊接。含碳量高，锌液对铁锅浸蚀会加快，硅含量高也能促使锌液对铁的腐蚀。目前多采用08F优质碳素钢板。其含碳0.087%(0.05%～0.11%)，含硅≤0.03%，并含有能抑制铁被浸蚀的元素镍、铬等。不可用普通碳素钢，否则耗锌量大，锌锅寿命短。也有人提出用碳化硅制作熔锌槽，虽然可解决铁损量，但造型工艺也是一个难题。　　
⑶要经常捞渣。先将温度升高至工艺温度上限以便锌渣与锌液分离，然后降至工艺温度以下，使锌渣沉于槽底后用勺捞取。落入锌液中镀件也要及时打捞。　　
⑷要防止助镀剂中铁随工件带入锌槽，助镀剂使用一定时间就有红褐色含铁的化合物生成，要定期滤去。助镀剂pH值维护在5左右为好。
⑸镀液中铝少于0.01%会加快沉渣的生成，适量铝不仅提高锌液的流动性，增加镀层亮度，而且有利于减少锌渣、锌灰。少量铝浮在液面对减少氧化有益，过多影响镀层质量，产生缺斑现象。　　
⑹加热、升温要均匀，防止爆烧及局部过热。