05-现代表面工程学导论--热浸镀全解.ppt

现代表面工程学导论——5、热浸镀(Hot Dipping)篇 山东科技大学材料科学与工程学院 本章主要内容 第一节 概述 第二节 热浸镀原理 第三节 热浸镀锌 第四节 热浸镀铝 第一节 概述（Summary） 1.1 基本概念（Basic conception） 1、定义：热浸镀是将一种基体金属浸在熔融状态的另一种低熔点金属中，在其表面形成一层金属镀层的方法。 2、基体材料(Parent material)：钢 铸铁 镀层金属(Clad metal)：热浸镀层金属的熔点要求比基体材料低的多，因此，常限于采用低熔点金属及其合金，如锌（419.5℃）、铝（658.7℃） 、锡（231.9℃）、铅（327.4℃）及它们的合金。 目的：耐腐蚀性、耐磨损性、耐热性 Corrosion resistance wear resistance heat durability 1.2 热浸镀工艺与制品的发展 古罗马时代就有把金属容器浸入熔融锡中进行热镀的方法 13世纪后半期到16世纪中叶用热镀法在薄铁板上制成镀锡板 1742年由法国化学家把熔融锌镀在钢铁制品上 1837年英国人Grawford取得熔融法专利 1937年在美国建成第一条带钢连续热镀锌生产线 40年代在鞍山采用熔融法生产单张热镀锌钢板 1953年开始热镀锌钢管 1979年于武汉建成投产现代连续热镀锌生产线 热浸镀层的种类 1.3 热浸镀工艺的分类 1.3.1 热浸镀的工艺 预镀件? 前处理 ? 热浸镀 ? 后处理 ? 制品 Work ? fore-treatment ? dipping ? after-treatment ? product 1.3.2 热浸镀分类 根据前处理不同分： 1)熔剂法 Method of flux 2)保护气体还原法 Method of protective gas reduction 1)熔剂法热浸镀 溶剂法：最常用的方法。在热浸镀之前，在清洁的金属表面涂一层助镀剂，防止钢铁腐蚀。浸入镀液后，助镀层能迅速分解，并起到清除基体金属表面的氧化物、降低熔融金属表面张力的作用，以提高镀层质量。 溶剂法热浸镀的基本工艺流程 预镀件碱洗?酸洗?水洗?稀盐酸处理?水洗?溶剂处理?烘干?热浸镀?后处理?制品 2)保护气氛还原法热浸镀 森吉米耳法： a 将待镀钢材先通过煤气或天然气加热,将钢材表面残余的油污、乳化液等烧掉——钢材表面被氧化成氧化薄膜 b 进入还原炉，将钢材表面的氧化皮还原为适合热浸镀的多孔性海绵状纯铁 ——加热完成再结晶退火（720-800℃） c 在保护性气氛中，钢材被冷却到合适温度（470-480℃）后，进入镀锅 注：主要用于带钢热镀锌、铝和钢管镀锌等连续化现代化的大生产工艺 1.4 热浸镀层的性能与应用 镀层的形成主要依靠加热扩散的作用，所得镀层（渗层）与基体金属之间是形成冶金结合－－结合牢固，不脱落 。 合金层是由两种金属组成的金属化合物。这一部分的镀层有少量的基体金属相微量夹杂，因而使其结构与性能也与纯金属有所不同。 合金层较纯金属层要脆得多，且对镀层的力学性能也有害。因此，在热浸镀操作中要控制镀层厚度。 热浸镀的金属层一般较厚，因此能在某些腐蚀环境中长期使用(镀锌与镀锡等)，或作为抗特种介质腐蚀的防蚀镀层(如镀锡与镀铅—组合金制品等)。 第二节 热浸镀原理(Principle of Hot dipping) 1、热浸镀基本过程（图-2）： （1）介质中发生化学反应，以提供界面反应所需要的反应物 （2）反应物通过扩散输运至金属表面，此称为外扩散 （3）反应物中的某些粒子被金属表面吸附，并发生界面反应 （4）界面反应产生的活性原子为金属表面层吸收并向纵深迁移，达到一定的深度，此称内扩散 图－2 2、渗层形成条件 a 渗入金属必须能与基体金属 形成固溶体或者金属间化合物 b 渗入元素与基体金属必须保 持紧密的接触，即渗入元素可以在界面被吸附 c 必须保持一定的温度，使原子具有一定的扩散动力 d 生成的活性原子的化学反应必须满足一定的热力学条件 第三节 热浸镀锌(Hot-dip zincing) 1. 工艺过程(Technical process) 工业上的热浸镀锌可分两种：分批浸镀制程与连续浸镀工艺过程 1.1 分批浸镀工艺过程 1) 应用 Applition 应用在成型对象， 如螺拴，螺帽， 钢构，灯杆…..等。 2) 作业流程 对象在适当的表面清洁并浸助熔剂（Flux