熱鍍鋅鍍層的形成機(jī)理

　　熱浸鍍鋅是一個(gè)冶金反應(yīng)過程。從微觀角度看，熱浸鍍鋅過程是兩個(gè)動(dòng)態(tài)平衡：熱平衡和鋅鐵交換平衡。當(dāng)把鋼鐵工件浸入450℃左右的熔融鋅液時(shí)，常溫下的工件吸收鋅液熱量，達(dá)到200℃以上時(shí)，鋅和鐵的相互作用逐漸明顯，鋅滲入鐵工件表面。隨著工件溫度逐漸接近鋅液溫度，工件表面形成含有不同鋅鐵比例的合金層，構(gòu)成鋅鍍層的分層結(jié)構(gòu)，隨著時(shí)間延長，鍍層中不同的合金層呈現(xiàn)不同的成長速率。從宏觀角度看，上述過程表現(xiàn)為工件浸入鋅液，鋅液面出現(xiàn)沸騰，當(dāng)鋅鐵反應(yīng)逐漸平衡，鋅液面逐漸平靜。工件被提出鋅液面，工件溫度逐漸降低至200℃以下時(shí)，鋅鐵反應(yīng)停止，熱鍍鋅鍍層形成，厚度確定。

　　熱鍍鋅鍍層厚度要求

　　影響鋅鍍層厚度的因素主要有：基體金屬成分、鋼材的表面粗糙度、鋼材中的活性元素硅和磷含量及分布狀態(tài)、鋼材的內(nèi)應(yīng)力、工件幾何尺寸、熱浸鍍鋅工藝。現(xiàn)行的國際和中國熱鍍鋅標(biāo)準(zhǔn)都根據(jù)鋼材厚度劃分區(qū)段，鋅鍍層平局厚度以及局部厚度應(yīng)達(dá)到相應(yīng)厚度，以確定鋅鍍層的防腐蝕性能。鋼材厚度不同的工件，達(dá)成熱平衡和鋅鐵交換平衡所需的時(shí)間不同，形成的鍍層厚度也不同。標(biāo)準(zhǔn)中的鍍層平均厚度是基于上述鍍鋅機(jī)理的工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)值，局部厚度是考慮到鋅鍍層厚度分布的不均勻性以及對(duì)鍍層防腐蝕性要求所需要的經(jīng)驗(yàn)值。因此，ISO標(biāo)準(zhǔn)、美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)、日本JIS標(biāo)準(zhǔn)和中國標(biāo)準(zhǔn)在鋅鍍層厚度要求上略有不同，大同小異。

　　熱鍍鋅鍍層厚度的作用和影響

　　熱鍍鋅鍍層的厚度決定了鍍件的防腐蝕性能。詳細(xì)討論請(qǐng)參見附件中由美國熱鍍鋅協(xié)會(huì)提供的相關(guān)數(shù)據(jù)。用戶可以選擇高于或低于標(biāo)準(zhǔn)的鋅鍍層厚度。對(duì)于表面光滑的3mm以下薄鋼板，工業(yè)生產(chǎn)中得到較厚的鍍層是困難的，另外，與鋼材厚度不相稱的鋅鍍層厚度會(huì)影響鍍層與基材的結(jié)合力以及鍍層外觀質(zhì)量。過厚的鍍層會(huì)造成鍍層外觀粗糙，易剝落，鍍件經(jīng)不起搬運(yùn)和安裝過程中的碰撞。鋼材中如果存在較多的活性元素硅和磷，工業(yè)生產(chǎn)中得到較薄的鍍層也十分困難，這是由于鋼中的硅含量影響鋅鐵間的合金層生長方式，會(huì)使ζ相鋅鐵合金層迅速生長并將ζ相推向鍍層表面，致使鍍層表面粗糙無光，形成附著力差的灰暗鍍層。

　　因此，如上述討論結(jié)果，鍍鋅層的生長存在不確定性，實(shí)際生產(chǎn)中要取得某一范圍的鍍層厚度常常是困難的，熱鍍鋅標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的厚度是大量實(shí)驗(yàn)后產(chǎn)生的經(jīng)驗(yàn)值，照顧到了各種因素和要求，較為合理。