熱鍍鋅工藝及鋅鍍層鈍化的相關問題研究

李秀峰，張保利

（河北省冶金研究院，河北 石家莊 050031）

熱鍍鋅主要是對金屬進行涂覆以提高鋼鐵耐蝕性的過程，它利用鋅的耐蝕性，通過熔融的鋅液進行高溫加工，與鋼鐵生成合金層。因此在熱鍍鋅工藝的加工中，存在著鋅鍋使用壽命短、鋅液加熱效率比較低，加熱過程復雜的問題，且在熱鍍鋅操作和鋅鍍層鈍化的過程中，化學產品使用貫穿全程，所以若工藝優化不好，則容易出現一系列諸如環境、安全等問題。不利于熱鍍鋅行業和鋅鍍層鈍化工藝的發展和應用。

1 熱鍍鋅工藝及鋅鍍層鈍化發展的重要性

熱鍍鋅工藝主要是應用于強腐蝕環境中對金屬構件的保護，它的前期準備包括脫脂、酸洗、溶劑助鍍、烘干預等方面，然后再鍍鋅和冷卻鈍化整理的過程，整個過程方便簡單，生產成本低，易于操作，大大縮短項目的維修次數。鍍層鈍化則可以提高鋼鐵的抗腐蝕能力，且毒性較低，在航空、電氣、交通等各行各業都有很高的利用價值。簡單的說，鈍化就是鍍鋅工藝的一部分，鋼件鍍鋅后后如果沒有進行很好的后期處理，會使得鍍層就會很快變暗，會慢慢的出現一些白色腐蝕產物。因此，為了減少鋅的化學活性，通常通過鉻酸鹽溶液來對其進行鈍化處理，使鋅層表面上形成一層鉻酸鹽轉化膜層。這層膜被稱為叫“鍍鋅鈍化”。但隨著環保意識的增強，無鉻鈍化工藝代替含鉻鈍化工藝已成為一種必然，但目前無鉻鈍化工藝尚不成熟，因此研發出一種可替代現有六價鉻鈍化的工藝迫在眉睫。

2 熱鍍鋅工藝和鋅鍍層鈍化發展存在的問題

（1）工作人員對熱鍍鋅工藝和鍍層鈍化問題不了解。目前，工廠中大部分工作人員沒有經過專業的培訓，工作人員通常都是在日常工作中積累工作經驗，特別是一些年輕的工作人員，對于熱鍍鋅工藝和新鍍層鈍化的使用方法和注意事項需要進一步學習，事故危機處理能力差，安全意識不夠，容易出現一些危險情況。

（2）熱鍍鋅工藝認識模糊。近年來隨著經濟的發展，熱鍍鋅產品百花齊放，由于市場對于其防腐原理不熟悉重視程度也不夠，所以在熱鍍鋅工藝的工藝方法中，存在著工藝種類多。對冷鍍鋅和熱鍍鋅的使用效果不了解，出現用冷鍍鋅代替熱鍍鋅的情況。

（3）傳統工業化鈍化中的問題。熱鍍鋅雖然是應用比較廣泛的產品，但是其中傳統的六價鉻鈍化具有很高的毒性，對環境造成了很大的影響。近年來，針對這個問題，有關部門展開多次研究與探討，其中包括硅酸鹽鈍化、三價鉻鈍化等，但是離工業化的應用還有很長一段時間，需要對其進行探討。

3 熱鍍鋅工藝及鋅鍍層鈍化的具體措施

（1）加大教育宣傳力度。企業可以針對熱鍍鋅工藝及新鍍層鈍化工藝的重要作用，開展宣傳講座，讓工人們充分了解熱鍍鋅工藝及鋅鍍化工藝的重要意義，也可以通過觀看視頻的方式，讓工人對熱鍍鋅工藝和新鍍層鈍化進行了解，同時，還要對工作人員進行安全培訓，因為在熱鍍鋅工藝和新鍍層鈍化的使用過程中，會涉及一些化學物品，這些化學物品容易對人體造成危害，所以要注意不要隨便觸碰，以免受傷。例如，企業需要對員工進行熱鍍鋅工藝及新鍍層鈍化的問題進行培訓，提高工作人員的安全意識和應急處理能力。另外，還可以加大技改資金投入，通過引進新設備新資源，改變生產工藝，避免工人接觸，產生不必要的危險。

（2）熱鍍鋅工藝的應用。冷鍍鋅和熱鍍鋅在本質上是不同的，冷鍍鋅是把鋅鹽溶液通電進行電解，將其中的鐵離子和鋅離子發生化學反應，而熱鍍鋅則是在高溫的條件下，在加工過程上來說，冷鍍鋅的操作環節少，過程更加簡單，但是由于冷鍍鋅再加工的過程中不需要進行加熱，所以，冷鍍鋅的上鋅量要比熱鍍鋅少很多，所以冷鍍鋅的耐腐蝕性比較低，在遇到油污、潮濕等惡劣的環境時，耐腐蝕性就會變弱，甚至是喪失，所以，在抗腐蝕的過程中，一般不用冷鍍鋅。

另外在熱鍍鋅的制作過程中，一定要嚴格遵守步驟，不能出現放錯加工化學物品，鋅鍋加熱溫度控制出現錯誤等問題，一旦出現錯誤，整個環節都需要重新來過，浪費時間。然后進行熱鍍鋅加工后，需要對熱鍍鋅進行優化，消除鋅液面的結塊渣宰，降低低助鍍劑中的二價鐵離子，選擇無鉻鈍化處理技術的應用，來提高熱鍍鋅工藝的技術標準。例如，熱鍍鋅的操作步驟大體是相似的，首先進行前期準備，然后熱鍍鋅的形成環節中首先需要對鋅鍋進行加熱，其加熱溫度一般在440℃～460℃之間，不能太高，也不能太低，太低會導致鋅鍍層過厚，太高會導致鋅渣增加，使合金層的形成出現困難。將物品從鋅鍋中取出后，需要進行打灰操作，以提高熱鍍鋅的光滑度，在提出時要注意，基件在鋅鍋中提取的速度一定不能過快，否則鋅液不能夠回流到容器中，形成均勻的鋅層，在對熱鍍鋅進行冷卻時，需要在鍍層表面沒有發生顏色變化時快速入水，且水溫保持在30℃～60℃，同時為了減少熱鍍鋅的氧化需進行鈍化，需要用鈍化劑對基件進行浸泡，形成一層鈍化膜來防止腐蝕，另外對熱鍍鋅的外觀需要進行技術處理，符合《金屬覆蓋層鋼鐵制作熱鍍鋅層技術要求及實驗方法》的規定，使整個熱鍍鋅的操作更加的規范化。

（3）新鍍層鈍化應用。新鍍層鈍化可以提高抗腐蝕性，減輕對環境的污染，具有無毒、成膜性能好、鈍化膜性能好的特點，而且新鍍層鈍化制作成本低，整個過程簡單，易于操作，對于企業的應用有很高的價值。無鉻鈍化膜的外觀沒有什么明顯的特點，但是其看上去很厚實，而且膜層厚度比其它顏色的鈍化膜要厚，而且更加緊密，所以，無鉻鈍化膜的耐腐蝕性比較好，這種鈍化膜常用于軍品、汽車零件、辦公室用品等方面，與其他鈍化不同之處就在于無鉻鈍化膜加入了磷酸，但由于這項工藝并不成熟，所以需要對其進行再加工研究。低鉻藍色鈍化會產生大量的廢水，其鈍化膜層的質量相當于高濃度的鉻酸鹽化膜，而且其對于環境的污染小，只要稍微做一下處理，就可以進行排放。例如，在低鉻彩色鈍化的研究中，其鈍化液的配制主要有兩種方法，一種是將原來的鈍化液全部倒掉，然后重頭開始配制，一種是將原鈍化液剩余1/3，在進行配制，而且可以看出低鉻鈍化的酸性比較低，所以在鈍化之前需要加入濃度為2%～3%的淡硝酸，來提高鍍層的化學拋光作用，為了促進鈍化膜成膜和降低溶液PH值，可以在溶液中加入硫酸。PH值是低鉻鈍化中最重要的條件，再加入硫酸和硝酸進控制時，一定不可一次性加入過多，PH低會導致鈍化膜光亮度比較差，PH值高則膜層的結合力比較差。

4 總結

由上文可知，在熱鍍鋅工藝和新鍍層鈍化這兩項工藝中存在著許多的問題，需要進行一步步的實驗探索，才能不斷的進行改進，因此，在熱鍍鋅工藝和新鍍層鈍化工藝的研究時，首先要從環境的角度出發，進行綠色工藝，其次要考慮生產成本和具體的應用性能，做到低成本高效能，不斷的適應企業的需要。