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热镀锌技术被认为是防腐最有效的方法之一,国内外钢铁结构件的防腐蚀主要采用该技术。然而我国与国外相比,无论设备、产品质量还是节能方面,都存在一定的差距。因此,热浸镀锌工艺的研究,特别是在节约能源,增加经济效益方面具有十分重要的意义。
本课题利用自制的美钢联法(U.S.S.)热模拟试验机进行热镀锌试验。分析了添加不同含量稀土所得镀锌层的耐腐蚀性能;采用不同的镀锌工艺参数进行热镀锌试验,用单向弯曲试验判断镀层结合性能,并对工艺参数进行了优化,用以节约能源。利用JSM-5610LV型扫描电镜,对镀锌层的厚度进行观察,分析稀土添加量对镀层厚度的影响;利用光学显微镜观察了镀锌钢板基体的再结晶情况,并且研究了镀锌过程中的氧化还原动力学。最后结合实际生产,制定了满足不同需求的镀锌工艺参数。
对添加不同含量稀土所得镀层的研究结果表明,稀土的添加对镀锌层的厚度几乎没有影响;在酸性介质中,镀液含0.05%稀土Ce所得镀锌层的耐腐蚀性最好;而在中性介质中,含0.1%的稀土Ce所得镀锌层耐蚀性能最好。
还原时间为150s时,镀锌钢板基体在600℃开始再结晶,650℃已经完成,并且随着温度的升高,晶粒得到细化,在800℃时晶粒开始长大。氧化还原过程中,冷轧钢板氧化层的质量随时间增长符合抛物线规律;还原温度对还原速率常数有很大影响,呈指数关系增长;在450~550℃,氢气含量为5%、10%和15%还原时,表面活化能分别为35.35kJ·mol-1、29.62 kJ·mol-1和24.94 kJ·mol-1。
最优镀锌工艺参数为:还原温度为700℃,还原时间为150s,还原气体比例 (H2:Ar)为20:80,锌液温度为450~460℃。