热镀锌过程的冶金学特性

热镀锌是将经过一定处理的钢质基底金属通过熔融镀层金属槽的生产过程。锌，铝、铅锡合金和锌铝合金一般常用来作为镀层金属，在所有镀层工艺，基底金属表面都必须清洁，以保证镀层无间断。在镀铝或镀锌铝合金时，这是最关键的，例如比镀锌更加关键。此外，成功的热镀锌要求熔池表面保持清洁，尤其是入门至熔池段。这是因为所镀金属的氧化皮薄膜可能在此处粘附于进入的基底金属表面上，从而影响熔融镀层金属对基板的润湿。

钢的表面不应有任何玷污，在薄板进人锌池之前，必须通过酸洗、碱洗或其他预先处理将污物除去。为了更容易得到连续的锌附着镀层，可以采取下列措施:(1)在熔池表面覆盖适量的熔剂，和(或者)在被镀薄板的表面即将进人熔池之前涂敷溶剂，或者在有退火或其他热处理工序的情况下，直接在镀锌槽之前使用熔剂;(2)将经过热处理的带钢保待在还原气氛下，直至卷板进人熔融锌表面以下。

 

多年来，镀薄板是将薄板一张张地紧接着通过锌池来生产的。这种工艺将在本章第三节中详细叙述。在二次世界大战之后，研制成了能够轧制宽规格的薄带材的轧机，于是山现了以带钢形式镀锌的薄板产品。在此种生产方法中，薄板从带卷上展开，以钢带形式通过生产设备，生产出的产品可以重新卷上，或在生产线终端按需要切割成单张薄板。带钢形式的生产称为“连续生产”，以区别于单板镀锌的工艺。连续生产把从前分别在单台设备上操作的许多工序联合成一个违续的生产线。此外，以带钢形式生产镀层薄板时，原来在单张薄板生产中存在的一些问题也得到了解决。例如，在热镀锌薄板时，相邻薄板之间必需留有间隙，使每张薄板的前后两端镀层附着量有相当大的变化。以带钢为基板镀锌时就没有这一间隙，因而镀层更均匀，镀层金属能够得到充分的利用。但是，连续生产设备需要相当高的投资。各种连续热镀锌生产过程将在本众第四节中详细介绍。

 

在达到和超过熔点时，锌很容易与铁形成金属间化合物。在热镀锌中，基底金属与镀层金属界面之间形成的这种合金，它将成为保护镀层的重要组成部分，其厚度约为镀层总厚度的10~25%。凝固后的镀层由外表面层和内层组成，外表面层基本上由渡槽中的金属构成，内层通常称为“合金层”，由铁锌化合物的合金相组成，在命近钢基底的合金层中铁的含量较高。

 

破锌层的外层凝固时，象铸件结晶组织一样，从分散的晶核开始发展成多少有些规律的“晶花”或“锌花”花纹。锌花的大小受基底金属外层成分、表面结构和预处现情况的影响，还受镀层凝固前冷却速度的影响，也受镀槽成分和镀层附着量的影响。锌槽成分是锌花形状和锌花边界轮廓的最重要的决定性因素。

 

合金层起到把相对较纯的外层锌与钢基底结合在一起的作用，钢落底表面必须完全被合金层覆差，但是，过厚的脆性合金层能降低镀层的粘附力。

将少量的铝(0.10~0.25%)添加到锌池中，能抑制合金形成，并生成粘附力加大的镀层。然而，即使加用适量的铝，制备能产生完善合金的清洁的钢表面，对于得到良好的镀层粘附力仍然是极重要的。

 

许多研究人员研究了不同温度下铁-锌的平衡关系。由施拉姆(1938)提出的状态图。各相的合金组成和品格结构。

 

在各种条件下，热镀锌生产的金属间化合物示意。这组图说明，合金层的各种成分的相对含量是可以通过改变浸渍时间和温度来改变的。钢的成分，尤其是硅的含量对合金层也有显著的影响。铝对合金层的影响最为显著。图是放大1000倍时用无铝粗锌生产的镀层断面显微照片图。锌铝合金(标定铝含量为0.15%)生产的连续镀锌层断面显微照片图。在后一种情况时，全部镀层几乎都是锌。