易溶合金价格走势_易熔合金焊接方法
1.某化学兴趣小组按照下列流程进行“由镁铝合金制备硫酸铝晶体”的实验。 (1)镁铝合金中加NaOH溶液的离
2.镀锡铜提铅锡合金不伤铜?
3.铅合金为什么在空气中不生锈
4.钛镁合金跟仿红铜门哪个好
5.带钢中热镀锌普通上锌量是多少,热镀锌的原理是什么
某化学兴趣小组按照下列流程进行“由镁铝合金制备硫酸铝晶体”的实验。 (1)镁铝合金中加NaOH溶液的离
(1)2Al+2OH - +2H 2 O=2AlO 2 - +3H 2 ↑[2分] Mg? [2分]Al(OH) 3 [1分]? (2)Al 2 (SO 4 ) 3 =2Al 3 + +3SO 4 2- [2分]冷却结晶(降温结晶) [1分] (3)氢气的体积、镁铝合金的质量(温度、大气压强)(答到前2个条件给满分)[各1分,共2分] |
试题分析:(1)镁铝合金中铝与NaOH溶液反应,其离子方程式为2Al+2OH - +2H 2 O=2AlO 2 - +3H 2 ↑,所以X是镁,原子结构示意图为: 滤液为偏铝酸钠的溶液,加酸后生成氢氧化铝的沉淀,A为Al(OH) 3 (2)硫酸铝是易溶强电解质,完全电离,Al 2 (SO 4 ) 3 =2Al 3 + +3SO 4 2- ,由溶液得到晶体需经过蒸发浓缩、冷却结晶(或降温结晶)、过滤、干燥 (3)测定镁铝合金中各组成的质量分数须知道外界条件、氢气的体积(即量筒内排出水的体积)、合金的质量 |
镀锡铜提铅锡合金不伤铜?
要制作一个小型的电解设备以从铜中提取铅锡合金,并确保不损害铜本身,您需要遵循一定的化学原理和安全措施。请注意,这涉及到化学物质和电气设备,因此必须严格遵守安全规范。以下是一个基本的指南:
设备和材料
1 电源:一个可以控制电流和电压的直流电源。
2 电解槽:耐酸碱的容器,如玻璃或塑料容器。
3 电极:铜电极作为阳极,铅或锡电极作为阴极。
4 电解液:一种适合铜、铅和锡电解的溶液,比如硫酸铜溶液。
5 安全装备:防护眼镜、手套、实验室大衣等。
6 通风设备:确保操作区域良好的通风。
制作过程
1 准备电解槽:将电解液倒入容器中,不要过满。
2 安装电极:将铜电极连接到直流电源的正极,铅或锡电极连接到负极。
3 调整电源:根据所需的反应强度调整电流和电压。对于铅锡合金的电解,通常需要较低的电流和电压。
4 开始电解过程:打开电源,开始电解。铜阳极上的铅和锡将开始溶解,并在铅或锡阴极上沉积。
5 监控反应:定期检查电解过程,确保铜阳极不被侵蚀。
6 安全操作:全程使用防护装备,并确保良好的通风。
注意事项
电源安全:确保电源符合安全标准,避免水和电的直接接触。
化学品处理:处理化学品时要小心,尤其是在处理酸性或有毒物质时。
监控电极反应:注意观察铜电极的状态,确保铜不被侵蚀。
废液处理:电解完成后,正确处理废弃电解液,遵守当地环境保护规定。
总结
制作小型电解设备需要精确控制电解条件,并严格遵循安全准则。如果您不熟悉电化学或相关安全措施,请在专业人士的指导下进行。此外,确保了解和遵守所有当地法律和安全规定。
铅合金为什么在空气中不生锈
1.Pb(NO3)2+2HCl=PbCl2↓+2HNO3↑ 2.铅的不溶盐有PbCrO4(**),PbCl2(难溶于冷水),PbSO4等等。 3.醋酸铅是弱电解质 4 2PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + O2 + 2H2O PbO2本身加热分解也放出O2,当它与可燃物如P、S在一起研磨时即发火,所以用于制造火柴中。 铅是两性金属,既能生成铅酸盐,又能与盐酸、硫酸作用生成 Pbcl2和PbSO4的表面膜。因其膜几乎不再溶解,而能起到阻止继续被腐蚀的钝化作用。 铅 化学符号是Pb 原子序数为82。铅是一种软的重金属,它有毒性,是一种有延伸性的弱金属。铅的本色是青白色的,在空气中它的表面很快被一层暗灰色的氧化物覆盖。铅被用作建筑材料,用在铅酸蓄电池中,用作枪弹和炮弹,焊锡、奖杯和一些合金中也含铅。铅是所有稳定的化学元素中原子序数最高的。 铅是两性金属元素,它的主要氧化数为+2和+4。 (1)室温下,铅即与空气中的氧、水和二氧化碳作用,表面生成一层致密的碱式碳酸铅的保护膜而失去金属光泽。 4Pb+2O2+2CO2+2H2O === 2PbCO3.Pb(OH)2↓ (2)加热时,铅能与氧、硫、卤素等非金属直接反应生成氧化物、硫化物和卤化物。 2Pb+O2== 2PbO Pb+S== PbS Pb+X2==PbX2 (X=F,Cl,Br,I) (3)在空气存在下,铅能与水缓慢反应生成氢氧化铅: Pb+O2+2H2O === 2Pb(OH)2 (4)铅与酸反应都生成Pb(Ⅱ)化合物。 ①铅与稀盐酸或稀硫酸作用,因生成难溶的PbCl2和PbSO4而使反应终止: Pb+2HCl === PbCl2↓+H2↑ (白色) Pb+H2SO4 === PbSO4↓+H2↑ (白色) ②铅溶于热的浓盐酸或浓硫酸: Pb+3HCl ==H[PbCl3]+H2↑ Pb+3H2SO4 ==Pb(HSO4)2 + SO2↑+2H2O ③铅不与浓硝酸作用,与稀硝酸反应生成可溶的硝酸铅: 3Pb+8HNO3 === 3Pb(NO3)2+2NO↑+4H2O ④在有氧存在的条件下,铅可溶于醋酸,生成易溶的醋酸铅,这就是醋酸从含铅矿石浸取铅的原理: 2Pb+O2+2H2O === 2Pb(OH)2 2Pb(OH)2+2HAc === Pb(Ac)2+2H2O ⑤在强碱溶液中,铅能缓慢溶解,生成亚铅酸盐: Pb+2NaOH === Na2PbO2+H2↑ 或写成 Pb+NaOH+2H2O === Na[Pb(OH)3]+H2↑铅的“资格”够老的了,人们早在几千年前便已认识铅了。我国在殷代末年纣王时便已会炼铅。古代的罗马人喜欢用铅作水管,而古代的荷兰人,则爱用它作屋顶。 铅是银白色的金属(与锡比较,铅略带一点浅蓝色),十分柔软,用指甲便能在它的表面划出痕迹。用铅在纸上一划,会留下一条黑道道。在古代,人们曾用铅作笔。“铅笔”这名字,便是从这儿来的。铅很重,一立方米的铅重达11.3吨,古代欧洲的炼金家们便用旋转迟缓的土星来表示它,写作“h”。铅球那么沉,便是用铅做的。子弹的弹头也常灌有铅,因为如果太轻,在前进时受风力影响会改变方向。铅的熔点也很低,为327℃,放在煤球炉里,也会熔化成铅水。 铅很容易生锈——氧化。铅经常是呈灰色的,就是由于它在空气中,很易被空气中的氧气氧化成灰黑色的氧化铅,使它的银白色的光泽渐渐变得暗淡无光。不过,这层氧化铅形成一层致密的薄膜,防止内部的铅进一步被氧化。也正因为这样,再加上铅的化学性质又比较稳定,因此铅不易被腐蚀。在化工厂里,常用铅来制造管道和反应罐。著名的制造硫酸的铅室法,便是因为在铅制的反应器中进行化学反应而得名的。 金属铅的重要用途是制造蓄电池。据不完全统计,197l年,铅的世界年产量达308.3万吨,其中大部分是用来制造蓄电池。在蓄电池里,一块抉灰黑色的负极都是用金属铅做的。正极上红棕色的粉末,也是铅的化合物—一氧化铅。一个蓄电池,需用几十斤铅。飞机、汽车、拖拉机、坦克,都是用蓄电池作为照明光源。工厂、码头、车站所用的“电瓶车”,这“电瓶”便是蓄电池。广播站也要用许多蓄电池。 金属铅还有一个奇妙的本领——它能很好地阻挡X射线和放射性射线。在医院里,大夫作X射线透视诊断时,胸前常有一块铅板保护着;在原子能反应堆工作的人员,也常穿着含有铅的大围裙。铅具有较好的导电性,被制成粗大的电缆,输送强大的电流。铅字是人们熟知的,书便是用铅字排版印成的,然而,“铅字”并不完全是铅做的,而使用活字合金浇铸成的。活字合金一般含有5一30%的锡和10一20%的锑,其余则是铅。加了锡,可降低熔点,便于浇铸。加了锑,可使铅字坚硬耐磨,特别是受冷会膨胀,使字迹清晰。 保险丝也是用铅合金做的,在焊锡中也含有铅。 铅的许多化合物,色彩缤纷,常用作颜料,如铬酸铅是**颜料,碘化铅是金色颜料(与硫化锡齐名)。至于碳酸铅,早在古代就被用作白色颜料。考古工作者发掘到的古代壁画或泥俑,其中人脸常是黑色的。经过化学分析和考证,证明这黑色的颜料是铅的化合物——硫化铅。其实,古代涂上去的并不是黑色的硫化铅,而是白色的碳酸铅。只不过由于长期受空气中微量硫化氢或墓中尸体腐烂产生的硫化氢的作用,才逐渐变成了黑色的硫化铅。这件事一方面说明碳酸铅作为白色颜料的历史很悠久,另一方面也说明碳酸铅作白色颜料有很大的缺点——变黑。现在,我国已不大用碳酸铅作白色颜料,而是用白色的二氧化钛——俗称“钛白”。铅的最重要的有机化合物是四乙基铅,常用作汽油的防爆剂。以上是京广华艺水晶小窝为您收集的信息,希望对您有所帮助。
钛镁合金跟仿红铜门哪个好
钛镁合金门具有强度高而密度又小,机械性能好,韧性和抗蚀性能很好。另外:钛合金的工艺性能差,切削加工困难。 在热加工中,非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差,生产工艺复杂。 其主要成份是钛,但镁的含量也很多。1、有仿红铜,也有仿真铜树脂,是用于生产各种豪华别墅门、豪华工程门、防盗门等用的仿真铜漆铜材料主要有紫铜、青铜、黄铜等数种。紫铜的含铜量最高(三宝红铜,颜色紫红。青铜属铜锡铅合金,其颜色有深红、淡红或水红、青白、微黄等。黄铜指铜锌合金,其色有淡黄、金黄之分。?自然界中有一定数量的自然铜存在。未经人工羼杂其它物质的自然铜,即纯铜,也称红铜,它具有一定的金属光泽和延展性,很容易被人们重视和利用。2、红铜的成分是指红铜中含有的各种元素,也包括了杂质。红铜的比重可能很少听,不过红铜的密度一定是听过的。红铜其实就是纯铜、赤铜了。红铜的外观是红色的,也可以说是“紫红色”的。红铜的成分有着规定的含量,一般用“%”表示。红铜的成分主要有三类,每一个类别中又有很多元素。红铜的成分如下。1、固溶于铜的杂质及微量元素:铍、镁、钛、铬、锆、锰、铁、钴、镍、钯、铂、银、金、锌、镉、铝、镓、铟、硅、锗、锡、磷、锑、砷等,其中镍、锰、钯、铂、金还与铜无限固溶。2、很少固于铜,并与铜形成易溶熔晶的杂质及微量元素:包括铜、铋等。3、几乎不固溶于铜、并与铜形成熔点较高的脆性化合物的杂质及微量元素:包括氧、硫、硒、碲等。
带钢中热镀锌普通上锌量是多少,热镀锌的原理是什么
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热镀锌理论
一、一、锌的金属扩散原理与镀锌层的形成过程
钢铁表面热镀锌是固态金属与液态金属间的反应和扩散过程。从上世纪初以来,有不少学者从事过这方面的理论研究,他们大都是从研究铁-锌反应动力学着手,找出决定扩散层结构的重要因素和各因素之间的相互关系,确定扩散层生长的规律。
研究证明,扩散层的厚度在给定温度之下主要取决于扩散时间,可由下式表示:
y2=2Pt
式中 y-----扩散层厚度,微米
t----扩散时间,时;
2P---系数,微米2/时
由式2-1可知,在给定温度下,扩散层的厚度将按照扩散时间呈抛物线的规律增加。
当难熔金属在易熔金属中溶解时,由于扩散层一面在增加,一面又在液体金属中溶解,情况就复杂了。这时,在所研究的扩散层界面上的浓度可能在变化。因而使增长规律偏离抛物线。只有当液态金属中的被熔物呈饱和状态时,或者当难溶金属在易溶金属中一般溶解不多时(例如,由于熔点相差太大),抛物线规律才保持正确。
在研究铁-锌的互扩散时,已证实符合抛物线的只有г相。因为这一相不与溶体金属直接接触,并具有最鲜明的边界(即边界上成分不变)。
在所有的情况中,y2与t保持着线性关系。每一抛物线的平均参数2P则取决于此直线与T轴间倾斜角的正切。有了各不同温度下2P的数值后,便可以研究扩散系数随温度变化的情形。
当固态难溶金属与液态易溶金属互相作用时,中间相层的形成次序并不随时符合于接触面上的平衡条件,实际在反应初期所形成的相,在结构上与成分上都不是该系中最易溶的相。对此,通过研究铁-锌反应已证实,在扩散层中间相(即镀锌层的合金层)的形成过程中有两种基本过程在进行:第一铁溶解在锌中,第二形成金属化合物。
1、 铁溶解在液态锌中的过程
热镀锌时,铁原子跑到了液态锌中形成了一定浓度的溶液。如果这种溶液的浓度低于该温度下的饱和浓度(镀锌时间短),则在该反应过程中就不产生固相。于是,当铁试样从锌液中取出时,其表面上的结晶或者是一种共晶(FeZn7+Zn),或者是共晶中夹着多余的均匀分布的FeZn7晶体。如果铁溶解在液体锌中的浓度大于该温度下的饱和浓度(镀锌时间长),则在反应过程中FeZn7晶体就应形成并且长大。显然,这一相的长大应从铁表面开始。同时,一些单个的FeZn7晶体会从铁表面上剥下而溶到液态合金中,常把单位时间内被溶解掉的物质量Dq/dt作为溶解速度。
2、 形成金属化合物Fe5Zn21的过程
形成金属化合物Fe5Zn21的过程,显然可以和第一种过程平行地、无直接联系地进行,因为在这里并非扩散过程,而纯粹是反应过程。研究证实,化合物Fe5Zn21并不是一开始便形成,而至少经一定时间后才出现。这段推迟的时间一般称为孕育期t,它的倒数1/t称为化合物Fe5Zn21的形成速度。
在给定的热镀锌条件下,镀锌层的合金层厚度及结构主要取决于以上所说的铁的溶解速度和金属化合物形成速度的对比关系。
如果铁在锌中的溶解速度等于或稍微大于Fe5Zn21的形成速度,则当试样浸入液态锌中时,在最早的一段时间内铁将在锌中溶解,并形成共晶与FeZn7晶体。之后不久,便形成化合物Fe5Zn21,它有力地阻止铁的进一步溶解。如果铁在锌中的溶解速度比Fe5Zn21的形成速度大得多,则由于与液态锌相接触的试样面上的铁很快地跑到溶液中,所以表面上形成Fe5Zn21的这一反应便大大减慢,这样,化合物Fe5Zn21就完全不会形成。如果Fe5Zn21的形成速度大于铁的溶解速度,则镀锌一开始Fe5Zn21便首先形成,并阻止了铁的进一步溶解。在这种情况下,镀锌层的合金层就可能只由一种Fe5Zn21晶体组成。实践证明,就是镀锌时间较短,也有可能形成这样的结构。
到此为止,前面所讨论的都是钢铁在纯锌中热镀锌时所发生的过程。因为金属化合物Fe5Zn21与钢基间的结合力非常薄弱,所以的Fe5Zn21生成对镀锌层的粘附性是最不利的。
二、镀锌层的结构和性质
很久以来有不少学者从事铁—锌合金系统图的研究工作,直到本世纪三十年代末,主要由西拉姆(Schramm)的工作而使铁—锌状态图起了重大改变,这种状态图一直沿用至今(见图6-1)。
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2009-7-24 23:26
图6-1 铁锌合金系统图
由状态图可以看出,当镀锌温度在450~670℃的范围内时,所产生的相层,由铁开始其顺序如下:
(1) α固溶体,是锌溶入铁所形成的,当温度为450℃时,其含量约为6%。此层内含有冷却到室温时呈细小散布析出的г相;
(2) α+г的共晶混合物;
(3) г相,它是以化合物Fe5Zn21为基础的中间金属相;
(4) г+δ1的包晶混合物;
(5) δ1相,它是以FeZn7为基础的中间金属相;
(6) δ1相+ξ相的包晶混合物;
(7) ξ相,它是以FeZn13为基础的中间金属相;
(8) η相,它几乎是由纯锌组成的含有微量铁(0.003%)的固溶体。
在热镀锌生产中,实际获得的镀层,其结构不一定完全含有上述八个相层。实践证明,当镀件在锌液中浸没时间很短时,α固溶体根本不会形成。另外α+г共晶、г+δ1包晶、δ1+ξ包晶分别在623℃、672℃、530℃的温度下才能形成。所以在镀锌温度为450~470℃的范围内上述四个相层是不会形成的。而只可能形成г相、δ1相、ξ相、η相等四个相层。当浸锌时间极短时,例如5秒左右,г相也不会形成,η相几乎由纯锌组成又称纯锌层,锌铁合金层就只存在δ1相和ξ相。各相层的结构参数和性质见表6-1。热镀锌博客
表6-1 各种铁锌合金层的晶体结构和性质
相名称
分子式
铁的含量
晶体结构
显微硬度HD
性质
原子(%)
重量(%)
α
锌在铁中的固溶体
—
80~100
体心立方
150
г
Fe5Zn21
23.2~31.1
20.5~28
体心立方
大于515
脆性
δ1
FeZn7
8.1~13.2
7.0~11.5
六方
454
塑性
ξ
FeZn13
7.2~7.4
6.0~6.2
单斜
270
脆性
η
铁在锌中的固溶体
—
0.01~0.02
六方紧密排列
37
塑性
把低碳钢试样浸入450℃的锌液中,经两小时之后,将获得的镀层结构进行显微照相,发现镀锌层的结构是由若干顺序排列的组分所组成的。它们的排列顺序丝毫不差地符合于铁锌系统状态图上沿镀锌温度线的那一部分,见图6-2。
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2009-7-24 23:26
图6-2 锌层显微结构图
图中的г相紧靠钢基体,所以常称为粘附层,实际浸锌时间短时,它是不会形成的。而δ1相以两种形式出现,位于钢基的一侧晶体排列较密集称为δ1密相;而另一侧较为稀疏,称为δ1稀相。研究发现,δ1密相的晶体生成速度大于长大速度,因此晶体多而密集。但是δ1稀相的晶体生成速度小于长大速度,所以晶体少而大,并呈现栅栏态,由此称做栅状层,它表现较为稀疏。从状态图可知,直到0℃,这种δ1相都是很稳定的。
ξ相位于δ1相和纯锌层之间,它是呈柱状或束状,并且没有δ1相那么致密。在450℃时,ξ相形成致密层保护在δ1相之上;在490℃时,ξ相是连续形成的,锌可渗入ξ晶体之间,直接与δ1相起反应;在500℃时就完全不形成ξ相。在高温下镀锌时,这种ξ结晶首先部分地从合金层脱落下来,并漂入锌液中,所谓的漂走层就是由此得名的。在液态锌中这些ξ晶粒便形成了锌渣而沉入锅底,常常称作底渣。最外层的η相即纯锌层,它的形成和铁-锌状态图无关,其生成厚度只取决于气刀喷吹压力和带钢速度等因素,它是延展性最佳的一层。
一、
热镀锌博客镀锌
理论的发展
1、 热镀锌经典理论与生产实践的矛盾现象
长期以来人们一直认为,造成镀锌层粘附性不好,易发生锌层脱落的原因有两个:
(1)在钢基表面残留有未被还原的氧化物,从而干扰了正常铁-锌合金层的形成。因此,导致镀层的粘附性不良;
(2)操作条件不佳,例如,镀锌温度高、浸镀时间长、铝含量低等因素使铁锌合金层过厚,造成锌层脱落。
因此,在热镀锌操作中,总是十分强调炉体的密封性和炉内充分的还原条件,并且准确地控制各个生产因素,力争获得尽可能薄的铁-锌合金层。然而,在生产实践中会出现反常现象,即有些产品虽然铁锌合金层很薄而且钢基表面也无残留氧化物,但是其镀层的粘附性还不如另外一些具有较厚锌铁合金层产品的镀层。若改变一下操作条件,即在保持锌液中铝含量不变的情况下,减慢镀锌速度(即延长浸锌时间)、提高带钢入锌锅温度,就可以使这种产品的镀层粘附性得到改善。这种现象是和热镀锌经典理论相互矛盾。
2、 热镀锌层的粘附机理
热镀锌经典理论认为,在不加铝热镀锌时,希望γ相优先形成,因为此相是四方晶格,各向的扩散速度相等,所以扩散速度较慢,这样就能形成较薄的铁-锌合金层。在加铝热镀锌时,也认为能形成阻止扩散的铁-铝相层,从而获得了较薄的合金层。但是,在实际中发现,薄的铁锌合金层不一定都具有好的镀层粘附性。这就说明,铁锌合金层的厚薄绝不是决定镀层粘附力的唯一标准,而铁锌合金层的结构和含铝量可能起到更加重要的作用。
根据热镀锌理论的研究,镀层的附着力不取决于铁-锌合金层的厚薄,而取决于钢基和铁-锌合金层之间由Fe2Al5形成的中间层。
随着带钢入锌锅温度的提高和镀锌时间的延长,不仅铁-锌合金层的厚度会增加,而且中间层的铝含量也同时上升。在此情况下,镀层的粘附力一般有所提高。
合金层中吸铝量愈高,则镀层的粘附性愈好;合金层中的吸铝量不仅取决于锌液中的铝含量,而且在更大程度上取决于浸入锌液中的带钢温度。
凝固之后,这个过程一直进行到低于扩散和反应所需要的温度为止。因为锌的熔点比铝的熔点更接近锌液温度,因此,锌的扩散能力较大。所以,锌化合物或铁-锌化合物也向含铝的中间层扩散,或者以一定方式首先与中间层的铁-铝化合,形成铁-铝化合物和铁-锌化合物的凝聚层,并且作为相混合体而共生。
由于铝对铁比锌对铁有较大的热力学亲和力,所以在加铝法带钢热镀锌中,在温度和时间的影响下,总是优先在钢基表面形成铁-铝化合物,这个薄而均质的中间层能够牢固地附着在钢基表面,实际上它是起到粘附镀层的媒介质作用。
在热镀锌中,由于多种因素交织在一起,镀层的形成过程是错综复杂的。可以通过下列模拟过程扼要说明锌层形成的步骤。
(1)带钢表面的氧化铁皮,经过还原炉被还原为海绵状纯铁,其表面已处于活化状态。并且经退火炉的冷却段已把带钢冷却到所要求的入锌锅温度,例如480℃。
(2)带钢浸入锌液中,有两个过程同时发生,一是带钢的热量传递给锌液,同时导致自身温度下降,并基本与锌液温度保持平衡,例如460℃;二是Fe2Al5中间相层开始形成,并达到一定厚度。
(3)铁与液态锌间进行反应扩散,铁-锌合金层开始形成并继续长大。由于Fe2Al5中间层的阻止作用,使此扩散过程进行得比较缓慢。
(4)带钢离开锌锅,其表面带出的液态锌开始冷却,并一直冷却到锌的凝固点419℃。
(5)液态锌的凝固和结晶,并在表面形成一层致密的氧化膜。
(6)固态锌的冷却。
从上述镀层形成的过程中,完全可以看出步骤2是获得良好镀层的关键。因为在此区间将形成完整的镀层粘附媒介物——Fe2Zn5中间相层。
研究证明,中间层的形成需要一定的温度和时间,若提高锌液中的铝含量也可加速此层的形成。带钢热镀锌时,如果浸锌温度、时间和锌液含铝量三个条件不具备,则Fe2Zn5中间相层就不易形成,或者形成得不完整。这样,由于镀层缺乏粘附媒介质,所以铁-锌合金层就很薄,其镀层的粘附力也会很差,稍微弯曲即发生锌层脱落。这时,若改变操作条件,例如:提高带钢入锌锅温度、延长浸锌时间(即降低带钢运行速度)或增加锌液中铝含量,便会促使中间层的形成,当具备了完整的粘附媒介质时,则镀层的附着力才有可能获得改善。在不良的操作条件下,如锌液温度过高、浸锌时间过长或带钢离开锌锅没有及时冷却,铁、锌继续向含铝的中间相层扩散,这样在中间层厚度增长的情况下而降低了铝的浓度。如果锌或铁-锌超过了在含铝的中间层中的溶解度,便形成富锌固溶体,则粘附介质的作用就遭到了破坏,同时中间层失去了阻止扩散的作用。
因此对带钢热镀锌来说,镀层中的铝含量是衡量粘附强度的一个重要标准。但是,在钢基表面的中间层中含有较高的铝量,仅是获得良好镀层粘附力的必要条件,而不是充分条件。因为只有当锌在Fe2Al5中间层中的溶解不饱和而形成贫锌固溶体时,此层才能起到粘附作用和阻止铁、锌扩散的作用,并形成很薄的铁-锌合金层,此时,镀层粘附性较好。若锌在Fe2Al5中间层中的溶解度达到过饱和而形成了富锌固溶体时,这时中间层中铝的绝对含量虽然没有减少,但是铝的百分含量却有显著的下降,同时因为锌的过饱和而破坏了Fe2Al5中间层的均质性,由此便使中间层丧失了了粘附作用和阻止扩散的作用,并且形成了较厚的铁-锌合金层,此时,镀层的附着力也同时变坏。
四、锌液中各元素对热镀锌的影响
在加铝热镀锌中,锌液中所含的铝是对热镀锌影响最强烈的一个元素。关于这方面的知识已在前面讨论过。除了铝之外,还有其它的元素,通常以微量杂质存在于原料锌锭,对铁-锌合金层的形成和成长以及对镀层的厚度和塑性的作用都极其微小。有时,为了达到某种目的,专门向锌液中加入一定量的这类金属。它们能以不同的形式对热镀锌发生影响:可提高或降低锌液的熔点;可增加或减少锌液的表面张力和粘度;可扩大或缩小表面的结晶锌花;可使元素本身进入镀锌层的各相层中,并改变结晶相的组成、厚度和形成速度等。
1、 铅的影响
自然界中存在的总是铅、锌共生的矿床,在冶炼锌时,虽然经过多次精馏,但各级成品锌中仍然含有一定量的铅。值得注意的是,在热镀锌时总是特意向锌液中添加一些铅。在450℃的锌液中,铅的溶解极限为1.5%,如果超过此饱和浓度进一步加铅,则会导致锌锅底部出现铅层。
铅的存在也可降低锌液的粘度和表面张力,由此便能增大锌液对铁表面的浸润能力。在热镀锌时,向锌液中加铅,可使镀层表面获得美丽的大锌花,同时可改善锌液对钢板的浸润条件,从而缩短带钢的浸润时间
2、 铁的影响
当锌液温度为450℃时,铁在锌液中的最大溶解度(即饱和浓度)为0.03%,若铁量继续增加,则铁便与锌结合生成铁-锌合金,沉入锅底,即所谓底渣。此外,铁还易和铝结合生成底渣,减少有效铝含量,因此可使镀层粘附性变坏。另外,铁的存在可增加锌液的粘度和表面张力,从而恶化锌液对钢板的润湿条件,使镀锌时间延长。
3、 锑的影响
锌液中加入锑可获得美丽的锌花。
4、 其他元素的影响
除了以上元素外,还有一些其它杂质元素,它们中的多数是由于与锌矿石共生,在冶炼锌时没有除干净而留下的(如镉、锡、锑),有的是生产过程中不可避免带入的(如铁)。
锌液中的杂质元素含量对镀锌会造成一些影响,其主要是下列几个方面:
4.1 影响镀层的性质和结构。如增加或减少铁在锌液中的溶解速度(如镉、锑),使铁锌合金层变厚或减薄,增加或降低锌液的流动性使纯锌层减薄或加厚(如铁),增加锌的脆性,使镀层变脆(如砷);
4.2 改变锌层的抗蚀性,使锌层抗蚀性提高或降低;
4.3 改善镀层外观,使锌花的形状、大小、颜色发生变化;
五、钢基板中各元素对热镀锌的影响
1、 碳的影响
钢中含碳量愈高,铁-锌反应就愈强烈,铁的损失就越大,钢基参加反应愈强烈,即铁-锌合金层变得愈厚使镀锌层粘附性变坏。因此,适合热镀锌用的原板含碳量应在0.15%以下的低碳钢板。
2、 硅的影响
钢基中硅含量较高会给热镀锌带来困难。一般认为,含硅量较高的镇静钢是不能用来热镀锌的,故长期以来多半是采用含硅量小于0.07%的沸腾钢作为热镀锌原板。
经验证明,钢基中的硅含量高会引起镀锌层中铁-锌合金层ξ相剧烈增厚,形成灰色镀层,而使镀锌层粘附性变坏。
钢基板中含较高的硅对热镀锌所产生的不利影响已被公认,然而,其作用原理是相当复杂的,但一般认为,钢板中硅对热镀锌的影响主要取决于二氧化硅,而不是取决于游离态的硅。原因主要是硅的原子体积较小并且硅对氧具有较大的亲和力,在退火炉中很难被氢气还原,钢板在加热或在罩式炉中进行再结晶退火时,可引起硅的表面富集并发生下列化学反应:
Si + O2 = SiO2
Si +2FeO = SiO2 + 2Fe
这样不仅在钢板表面,而且在内部也会形成一层SiO2氧化膜,镀锌后即得到灰色镀层。观察金相组织发现,在灰色镀层中脆性的ξ相特别发达,从而导致铁-锌合金层的剧烈增长,造成了镀层粘附性下降。由此可见,钢板中SiO2是影响热镀锌的主要因素。
3、 钛的影响
钛是生产低合金高强度热镀锌板的主要添加元素,对镀锌过程并没有太大的影响,但对钢板的机械性能有一定的影响。由于钛与碳和氮具有较大的亲和力,它在钢中可以成为TiC和TiN的状态存在,因为碳和氮是引起钢材时效的主要元素,所以钢中含有钛就固定了氮和碳,对钢材的防老化具有重要的作用。
4、 锰、磷、硫
在低碳钢中一般含锰、磷、硫较少。实践证明,钢中锰和硫的含量对镀锌层结构的影响很小。而钢中的磷对热镀锌却有显著的坏影响。当含磷量在0.15%左右时,因η相变薄而ξ相和δ1相的成长很快。在η相变薄甚至完全没有η相的地方,镀层便会出现无光泽的斑点,并且使镀层的粘附性变坏。
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