## 一、热浸锌工艺
1. **预处理阶段**
- **脱脂**:热浸锌的第一步是脱脂,目的是去除金属表面的油脂和油污。通常采用化学脱脂法,将工件浸泡在含有氢氧化钠、碳酸钠等碱性成分的脱脂剂溶液中。例如,在温度为60 - 80℃的脱脂剂溶液中浸泡10 - 30分钟,使油脂与碱液发生皂化反应,分解为可溶于水的物质,然后用清水彻底冲洗,以清除残留的脱脂剂。
- **酸洗**:酸洗是为了去除金属表面的铁锈、氧化皮等杂质。常用的酸液是盐酸或硫酸溶液。比如,将工件浸泡在浓度为10% - 20%的盐酸溶液中,常温下浸泡10 - 30分钟。酸洗过程中,酸会与铁锈和氧化皮发生化学反应,如盐酸与铁锈反应:\(Fe_2O_3+6HCl = 2FeCl_3 + 3H_2O\)。为防止过度酸洗,酸洗溶液中会加入缓蚀剂,并且要严格控制酸洗时间。酸洗后同样需要用清水冲洗干净。
- **助镀**:助镀是热浸锌工艺中的关键步骤。将工件浸泡在氯化锌和氯化铵混合的助镀剂溶液中,时间约为1 - 3分钟。助镀剂会在工件表面形成一层锌 - 铵 - 氯复合盐膜,这层膜可以防止工件在浸锌过程中再次氧化,同时能改善锌层与基体金属的结合力。助镀后要进行干燥处理,一般采用热风吹干或自然晾干,确保表面无水分残留。
2. **热浸锌过程**
- **浸锌**:将经过预处理的工件浸入温度约为450 - 460℃的熔融锌液中。在这个温度下,锌液流动性好,能均匀覆盖工件表面。当工件浸入锌液时,锌和铁之间发生反应,形成锌 - 铁合金层,这是热浸锌层的重要组成部分,同时表面还会有一层纯锌层。浸锌时间根据工件的尺寸、形状和材质等因素而定,小型简单工件可能需要1 - 3分钟,大型或复杂形状的工件可能需要3 - 10分钟。例如,直径为10 - 20mm的钢管浸锌时间约为2 - 3分钟。
- **锌层调整(可选)**:在一些情况下,为了获得更均匀或更符合要求的锌层,可以在浸锌后进行锌层调整。例如,通过在特定的锌液成分或温度下进行短暂的二次浸锌,或者采用机械振动、气吹等方式来调整锌层的厚度和均匀性。
3. **后处理阶段**
- **冷却**:浸锌后的工件温度很高,需要进行冷却。可以采用风冷或水冷的方式。风冷是让工件在空气中自然冷却,速度较慢,但对锌层影响小,适用于对锌层质量要求较高的工件;水冷则是将工件放入水中快速冷却,速度快,但操作不当可能会导致锌层产生裂纹或脱落。
- **钝化(可选)**:钝化处理可以在锌层表面形成一层保护膜,进一步提高锌层的耐腐蚀性。常见的是用铬酸盐溶液进行钝化,将冷却后的工件浸泡在含有铬酸盐的钝化液中30 - 60秒,使铬酸盐与锌层表面发生化学反应,形成铬酸盐保护膜。不过,由于铬酸盐含六价铬,对环境和人体健康有危害,现在也在研究和应用无铬钝化方法,如用钼酸盐、钨酸盐等作为钝化剂。
- **检验与包装**:对热浸锌后的工件进行质量检验,包括锌层厚度(用磁性测厚仪或显微镜等设备测量)、外观(是否均匀、有无漏镀、锌瘤、毛刺等)、附着力(采用划格法或锤击法检查)等方面。检验合格后进行包装,根据工件的尺寸、形状和数量等选择合适的包装材料,如塑料薄膜、纸盒、木箱等。
## 二、冷镀锌工艺
1. **预处理阶段**
- **除油**:冷镀锌的预处理首先是除油,与热浸锌的脱脂类似,但方法可能更灵活。可以采用有机溶剂除油,如用汽油、煤油或三氯乙烯等有机溶剂擦拭或浸泡工件,去除表面的油脂。也可以使用化学除油法,如用碱性除油剂溶液,在常温或适当加热的条件下浸泡工件,使油脂分解并去除。
- **酸洗**:酸洗的目的和热浸锌一样,是去除铁锈和氧化皮。通常使用盐酸或硫酸溶液,不过冷镀锌酸洗时酸液浓度和酸洗时间可能与热浸锌有所不同。例如,冷镀锌可能使用浓度稍低的酸液,如8% - 15%的盐酸溶液,浸泡时间可能在5 - 20分钟左右。酸洗后也要用清水彻底冲洗工件,确保表面无酸液残留。
2. **冷镀锌过程**
- **电镀或化学镀**:冷镀锌主要有两种方式,电镀和化学镀。
- **电镀**:这是最常见的冷镀锌方式。将经过预处理的工件作为阴极,锌板作为阳极,放入含有锌盐(如硫酸锌)和导电盐(如硫酸钠)的电解液中。在直流电的作用下,锌离子在工件表面得到电子还原成锌原子,沉积在工件表面形成锌层。电镀过程中,电流密度、电镀时间等参数会影响锌层的厚度和质量。例如,电流密度一般控制在1 - 5A/dm²,电镀时间根据所需锌层厚度而定,通常在10 - 30分钟左右。
- **化学镀**:化学镀是利用化学反应在工件表面沉积锌层。例如,将工件浸泡在含有锌盐和还原剂(如次磷酸钠)的化学镀液中,在一定的温度和pH值条件下,锌盐与还原剂发生氧化还原反应,使锌沉积在工件表面。化学镀的优点是可以在形状复杂的工件表面获得均匀的锌层,但镀液稳定性和沉积速度等问题需要注意。
3. **后处理阶段**
- **钝化**:冷镀锌后的钝化和热浸锌类似,也是为了提高锌层的耐腐蚀性。不过冷镀锌钝化液的成分和工艺可能有所不同。可以采用铬酸盐钝化,也可以使用其他无铬钝化剂。例如,用三价铬钝化液进行钝化,将工件浸泡在钝化液中1 - 2分钟,使锌层表面形成一层保护膜。
- **清洗和干燥**:钝化后要用清水清洗工件,去除表面残留的钝化液,然后进行干燥处理。干燥可以采用自然晾干或在低温下烘干的方式,避免锌层变色或损坏。
- **检验与包装**:对冷镀锌后的工件进行质量检验,主要包括锌层外观(是否光亮、均匀)、厚度(用膜厚仪测量)、附着力等方面的检查。检验合格后进行包装,包装方式和热浸锌类似,根据工件的尺寸、形状和数量选择合适的包装材料。
热浸锌和冷镀锌在工艺上的主要区别在于镀锌的方式(热浸和电镀/化学镀),以及由此带来的预处理和后处理环节的一些差异,这些差异导致它们在锌层性能、外观、成本等方面也有所不同。