时间：2023-03-13 21:42:51
关键词 锌镍合金 电镀 硫酸盐溶液 耐腐蚀性
中图分类号：TQ153文献标识码：A
0 前言
锌镍合金镀层，是一种高耐蚀低氢脆的优良镀层，特别适用于高温高湿及海洋性气氛条件，高强钢和弹性零件上电镀。目前，已有充分试验数据证明含Ni为8%~15%的锌镍合金镀层的耐腐蚀性比相同厚度的镀锌层高出六倍。⑦因此可以代替锌镀层用于要求耐腐蚀性高的零部件上，也可以代替镉镀层，不仅能保证耐腐蚀性能，而且污染小。另外它还具有优良的物理特性如硬度高、焊接性好、镀液简单等。所以锌镍合金镀层作为提高锌镀层保护能力的镀层具有广阔的发展前景。
1 实验
本实验在恒电流密度条件下，采用3mm 厚的铁板做阴极，DSA不溶性钛板做阳极，阴极铁板放于实验用镀槽中间，阳极钛板对称地放于铁板两端进行电镀。
1.1 铁板处理工序⑧
1.1.1 有机溶剂除油
常用的有机溶剂有汽油、乙醇、三氯乙烯、四氯化碳等。将铁块浸入上述有机溶剂中5~10分钟。
1.1.2 化学除油
化学除油溶液组成及操作条件见表1
表1
1.1.3 强腐蚀
强腐蚀溶液组成及操作条件见表2
表2
1.1.4 弱侵蚀
弱侵蚀溶液组成及才做条件见表3
表3
处理后的铁板用蒸馏水洗后才能入槽开始电镀。
1.2 镀液配方及操作条件
镀液用蒸馏水配制，试剂为分析纯。电镀完毕后，取出阴极铁板用水冲洗，再放入烘箱中干燥。1.3 镀层性质
镀层为光亮的银白色，致密，与基体的结合力好，厚度均匀（约7um）。电流效率高，深镀能力较强。
2 结果与讨论
2.1 三乙醇胺对镀层理化性质的影响
本实验中三乙醇胺对镀层理化性质的影响是通过改变镀液中三乙醇胺的浓度来实现的，如表4。
由表4中描述可知，三乙醇胺能缩短电镀时间，提高电流效率。随着镀液中三乙醇胺的浓度的增加，镀层的理化性质逐步提高，说明三乙醇胺是一种良好的配位剂，当三乙醇胺浓度达到一定值后，继续添加三乙醇胺反而会使镀层性质变差。
2.2 耐腐蚀性
本实验Zn-Ni合金镀层的耐腐蚀性是通过中性5%NaCl盐雾试验评估在6um厚的镀层表面出现白锈和红锈的时间来表示的。结果如表5。
表5
上述实验结果表明，纯锌镀层和锌镍合金镀层的耐蚀性均比铁强，是由于纯锌镀层和锌镍合金镀层的电极电位⑨比基体铁块要负，属阳极性防护材料，不会因孔隙或缺陷存在而加速基体腐蚀。另外，锌镍合金镀层与铁基体的电极电位差较小，其腐蚀速度比纯锌层慢许多，所以锌镍合金镀层的耐蚀性比纯锌镀层的耐蚀性强许多。
3 结论
本文研究结果表明，三乙醇胺对锌镍合金镀层的理化性质影响较大，实验时需合理控制用量及操作条件。锌镍合金镀层的耐腐蚀性比纯锌镀层好，完全可以代替镉镀层以保护铁基体不受腐蚀，发展前景广阔。
本研究获襄樊学院大学生科研基金资助
注释
① 何为.氯化物溶液中电镀锌镍合金[J].电镀与涂饰,1997.16(2):1-4.
② 赵婉惠,蔡报菊.锌镍合金电镀[J].材料保护,1988(3):59-60.
③ 曹浪,左正忠,田志斌,詹益腾.电镀锌镍合金的研究现状与展望[J].材料保护,2010.43(4):33-37.
④ 孔纲,卢锦堂,陈锦虹,许乔瑜,刘丽霞.电镀锌镍合金的盐水腐蚀行为[J].中国有色金属学报,1998.8(2):73-75.
⑤ 关兵.电镀锌镍合金工艺探讨[J].汽车工艺与材料,1996(1):19-22.
⑥ 熊刚,皱群.锌镍合金电镀的进展[J].电镀与涂饰,1992.11(1):64-69.
⑦ 黄昌明.电镀锌镍合金工艺[J].电镀与涂饰,1990(3):35-36.
⑧ 张景双,安茂忠,杨哲龙,屠振密.新镍合金电镀工艺及其应用[J].材料保护,1995.28(11):23-25.
⑨ 任正华.电镀锌-镍合金工艺[J].宇航材料工艺,1985(8):26-30.
关键词电镀；硅酸盐；钝化；工艺；机理；技术；
中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：
引言
金属的腐蚀给人类带来巨大的经济损失和社会危害。电镀锌是提高钢铁抗腐蚀能力的有效途径，但是锌镀层在潮湿的环境中，镀层极易发生腐蚀，从而失去防护作用。为进一步提高镀锌层的耐蚀性，提高其表面质量，延长其使用寿命，需对其进行钝化处理。传统铬酸盐钝化处理毒性大，污染环境和危害人体健康。
一、概述
电镀是金属防腐蚀常用技术之一。电镀锌是提高钢铁抗腐蚀能力的有效途径，目前广泛地应用于造船工业、机械工业、航空、建筑等许多领域中。但在潮湿的环境中，尤其在不通风的湿热环境中，镀层极易发生腐蚀，表面形成暗灰色或白色疏松的腐蚀产物—白锈，影响外观质量;时间长了会出现红锈，从而失去防腐效果。因此，在生产过程中，为了改善金属或镀层制品表面耐蚀性能和涂装性能，提高其表面质量，延长其使用寿命，一般都要对其进行适当的钝化处理。钝化处理属一种化学转化膜技术，它是通过化学或电化学等手段，使金属或镀层表面由活泼态转变成不活泼态的过程。
二、化学转化膜的定义
化学转化膜又称金属转化膜(钝化膜)。它是金属(包括镀层金属)表层原子与介质中的阴离子相互反应，在金属表面生成附着力良好的隔离层，这层化合物隔离层称为化学转化膜，而这个反应过程被称为金属的钝化过程。在本论文中采用的是化学处理液，使金属表面与溶液界面上产生的化学或电化学反应，生成稳定的化合物的薄膜处理技术。有人用下面反应式来严格定义和表达化学转化膜的产生:
式中，M表示表层的金属原子;Az一表示介质中价态为z的阴离子，e为电子。
化学转化膜同金属上别的覆盖层(如电镀层)不一样，它是基体金属与选定的介质起反应，生成自身转化产物(MmA。)。反应式中，电子是作为反应产物来表征的。这就表明，化学转化膜的形成既可以是金属/介质界面间的纯化学反应，也可以是在施加外电源的条件下所进行的电化学反应。对于前一种情形，反应式所产生的电子将交给介质中的氧化剂;在后一种情形下，电子将交给与外电源接通的阳极，并以阳极电流所形式脱离反应体系。化学转化膜的形成过程相当复杂，它可以是在不同程度上综合化学、电化学和物理化学等多个过程的结果。而该反应式只是用来定义，化学转化膜的一种表达方式。
三、镀锌及钝化试验工艺
3.1镀锌工艺的选择
镀锌电解液可分为碱性和弱酸性两大类，国内外常用的有无氰锌酸盐镀锌、氰化物镀锌、钱盐镀锌、氯化物镀锌、硫酸盐镀锌等，各种体系都有各自的优缺点。通过综合对比考虑，本论文拟采用氯化物体系进行电镀锌。这不仅是因为氯化物镀液具有成分简单，镀液稳定，使用维护方便。而且氯化物镀液是不含络合剂的单盐镀液，废水极易处理;镀层的光亮性和整平性优于其它镀液体系;电流效率高，沉积速度快;容易施镀于氢过电位低的钢材如高碳钢、铸件、锻件等。
氯化物镀锌溶液根据导电盐的不同又分为3种体系，分别是氯化氨体系、氯化钾体系和氯化钠体系。查阅大量资料对这三种体系做综合比较，如表1所示:
表1氯化物镀锌液的优缺点
经过综合对比，氯化钾体系镀液具有:导电性好，镀层脆性小，镀层结晶细致、光亮，配置成本低，镀液处理简单等优点，故本论文拟采用氯化钾镀液进行施镀，并对该镀层进行钝化工艺研究。
3.2氯化钾镀锌溶液组成
其中，电流密度选用1. S A/dm2，电镀时间为20分钟。.镀层厚度采用Hcc- 24涂层测厚仪进行测定，试样镀层厚度6一10 μm.
3.2.1铬酸盐钝化液的组成及工艺
试验中将硅酸盐钝化工艺与小哨电镀厂用的GR-10高耐蚀蓝白钝化工艺进行对比(以下均称为低铬酸盐钝化)，低铬酸盐钝化液的组成及操作工艺如下:
3.2.2钝化工艺流程
镀锌层钝化处理工艺流程如下:
试样除油一水洗一酸洗一水洗一活化一，水洗一电镀Zn一水洗~出光一水洗一钝化一水洗一吹干。其中，出光液为自配浓度约3%0稀HNO3溶液，出光时间55左右。
四、硅酸盐钝化工艺应用前景
4.1不同镀层硅酸盐钝化膜盐雾试验对比
采用中性盐雾试验方法，对锌镀层、锌铁合金镀层的硅酸盐钝化膜耐腐蚀性能进行检测，并比较其结果。表2为不同镀层硅酸盐钝化膜中性盐雾试验结果。由表2可知，Zn一Fe合金镀层硅酸盐钝化膜的抗出白锈时间略高于Zn镀层硅酸盐钝化膜，说明硅酸盐钝化工艺能够应用于Zn一Fe合金镀层中去，并且此工艺能显著提高Zn一Fe合金镀层的耐蚀性能，硅酸盐钝化工艺适用性好。
表2不同镀层硅酸盐钝化膜中性盐雾试验对比
4.2应用前景分析
针对镀锌层开发的硅酸盐钝化工艺，经过在Zn一Fe合金镀层中的试探性应用试验，得知硅酸盐钝化工艺能够成功应用于Zn一Fe合金镀层中，显著提高了Zn一Fe合金镀层的耐腐蚀性能，且其钝化膜耐蚀性高于镀锌钝化膜，可见，硅酸盐钝化工艺的适用性较好，能够在Zn一Fe合金镀层中直接应用。而因低铁含量(0.2%一0.8%)锌铁合金镀层具有优良的抗蚀性能、机械性能、焊接性能和漆膜的附着性能等优良性能，在日、美等发达国家已得到普遍应用，多用于汽车、机械、电子和电器各种部件;我国也在九十年代开始进行研究和开发，目前zn一Fe合金镀层在国内也开始应用于生产[64]。zn一Fe合金镀层作为镀锌层的升级工艺，有广泛的应用前景，有必要对其进行试验研究。将硅酸盐钝化工艺应用于低铁含量Zn一Fe合金镀层中，并针对Zn一Fe合金镀层对硅酸盐钝化工艺进行进一步改善，则钝化效果能得到进一步提高。另外，硅酸盐钝化工艺无毒无污染，符合绿色环保要求，其应用前景十分可观。
结束语
综上所述，镀锌硅酸盐钝化工艺稳定性能好，耐蚀性优于传统低铬钝化工艺，操作简单，成本低，无毒、无污染，可改善电镀锌行业环境污染的现状。因此，硅酸盐钝化工艺在代替传统含铬钝化、促进电镀行业实现绿色生产方面，具有广阔的应用前景。
参考文献
[1]柯伟.中国腐蚀调查报告[M].北京:化学工业出版社，2011
[2]李鑫庆，陈迪勤，宇静琴.化学转化膜技术与应用[M].北京:机械工业出版社，2010
[3]吴双成.高耐蚀性低铬钝化工艺的应用[J].材料保护，19%，29(3):33一34
[4]曾祥德.镀锌层铬酸盐钝化经验谈[J].材料保护，2002，25(9):44礴7
[5]李鸿宾.镀锌层表面硝酸饰盐钝化研究[硕士学位论文].沈阳:东北大学2002
[6]张景双，安茂忠等.电镀锌及锌合金镀层钝化处理的应用与发展[J]，材料保护，
关键词：电镀锌-镍合金；氰化镀镉；氢脆性；镉脆
引言
目前航空工业中钢制零件的防护一般采用的是氰化镀镉工艺，虽然有较好的防护性能，但存在氢脆性风险，与钛合金接触会产生接触腐蚀，同时镉的高致癌性和氰化物的高毒性对环境和人体造成极大危害，因此近几十年来，国内外为寻找适合的代镉镀层进行了广泛的探索和研究，开发了高耐蚀性能的锌基合金镀层，如：锌-镍、锌-铁、锌-钴等电镀合金工艺，其中锌-镍合金因具有优良的耐腐蚀性及低氢脆性而获得电镀界的广泛重视[1]。
锌-镍合金镀层是在无氰镀锌基础上发展起来的，是含有20%以下镍含量的合金镀层，电镀锌-镍合金工艺自20世纪初提出以来，经几十年的发展，已经出现了酸性、碱性多种电镀体系，镀层性能也有很大的提高，除接触电阻大于镉层外，锌-镍合金的耐蚀性更好，氢脆较低，不容易导致零件发生氢脆断裂，在其它性能方面，如：焊接性、延展性、附着力等与氰化镀镉相近甚至更好。广泛用在航空、航天及家电等行业中钢件的防腐保护层[2]，在空客A350、波音B747-8中已经可以代替氰化镀镉工艺。
1 电镀溶液对比
电镀锌-镍合金与电镀镉溶液的对比，发现电镀镉溶液中含有毒性极强的氰化钠及重金属镉，通过食物链进入人体，会引发人体呼吸困难、抽搐、晕厥、恶心、腹泻等现象发生，甚至导致死亡，危害人类健康；国际上正在逐步限制和禁止镉的使用。电镀锌-镍合金溶液相对无毒、环保，不但对环境的污染较小，而且废水、废气、废渣处理较为简单，成本较低，成为代替镀镉最理想的工艺。
2 镀层性能对比
2.1 物理性能对比
锌-镍合金镀层和镀镉层的性能相近，有较好的焊接性、延展性和耐蚀性，在大气及海洋环境下抗腐蚀能力较强；电镀锌-镍合金层的硬度可达HV220～270，远高于镀镉层（HV90～130），具有良好的耐磨性，在零件装配时不容易划伤。除此之外，锌-镍合金镀层熔点为750℃～800℃，远高于镀镉层的熔点：320.9℃，耐热性好，经190℃～200℃除氢烘烤后耐蚀性仍然优良，适合于发动机上使用。由于镉的熔点较低，高温下容易引起镀层熔融，在一定温度和应力的同时作用下，零件表面熔融态的镉沿着晶界扩散到零件内部，引起零件基体材料脆化而导致脆性断裂-镉脆[3]；这种脆化效应能在镀镉的零件上发生，也能在与镉镀层相接触的零件上发生，镉镀层通常允许的最高使用温度为230℃，对于强度较高的承力件和长寿命件，其允许使用温度应降低至200℃～210℃，使用超过230℃时，就禁止使用镀镉工艺。
2.2 镀层耐蚀性对比
2.2.1 在海洋性大气、海水及氯化物介质中，锌-镍镀层与镉镀层相同，都属于阳极保护性镀层，这种镀层在机械损伤的情况下，损伤处周围的镀层仍能有效地保护钢铁基体免遭腐蚀。
2.2.2 中性盐雾试验。
（1）试验的制备。采用8块试样规格为：150mm×100mm×1mm，材质为：4130-退火的板材，按每组4块试料分别在氰化镀镉槽和电镀锌-镍槽中进行单块分次电镀，8块试样的镀层厚度均为12～15μm，并且都在钝化溶液中进行钝化处理。
（2）中性盐雾试验。将符合（1）的两组试片放置在室温环境下老化24h，然后按照ASTM B117的要求，悬挂于温度为35℃±2℃的盐雾箱中，配合12Psi的空气压缩泵，在浓度为5%±1%的氯化钠溶液，pH范围为6.5～7.2中进行盐雾试验；分组记录试验数据，并按照数据绘制试样与试验锈蚀的时间（h）之间的曲线图，如图1所示。
从图1可以看出，镀层厚度为12～15μm的锌-镍合金镀层与镉镀层对比，锌-镍合金镀层出现白锈的时间是镉镀层出现白锈时间的4倍，锌-镍合金镀层出现红锈时间是镉镀层出现红锈时间的3倍；而且试验过程中发现，锌-镍合金镀层在出现红锈后，红锈的扩展速度较镉镀层要慢。
2.3 镀层氢脆性对比
由于锌-镍合金镀层具有柱状结构的特征，有利于氢的扩散，使在钢零件上电镀锌-镍合金后经除氢烘烤后，进入到基体金属的氢原子可以顺利的通过扩散向外逃逸，所以电镀锌-镍合金的氢脆危险性较镀镉的要小。
3 结束语
（1）文章通过对电镀锌-镍合金与电镀镉两种工艺的工艺流程、槽液成分、工艺参数进行对比，发现电镀锌-镍合金与电镀镉两种工艺的前处理及后续辅助处理几乎相当，但电镀锌-镍合金槽液比电镀镉的槽液维护较为简单、污染要小、毒性较低，较为环保；电镀锌-镍合金的电流密度较电镀镉的电流密度要低，更省电，成本较低。
（2）文章通过对电镀锌-镍合金镀层与电镀镉层两种镀层的硬度、耐热性、耐蚀性、氢脆性等进行对比，发现电镀锌-镍合金镀层比电镀镉层硬度要好、耐热性更强、耐蚀性更优、氢脆性更低。
（3）文章通过对电镀锌-镍合金与电镀镉生产工艺及镀层性能对比，电镀锌-镍合金无论从镀层性能、环保角度、经济效益还是产品质量等方面都优于电镀镉，使用电镀锌-镍合金工艺代替电镀镉工艺是完全可行的。
参考文献
[1]屠振密.电镀合金原理与工艺[M].北京：国防工业出版社，1993：212-218.
[2]俞钢辉，冯力群.钢丝连续电沉积锌镍合金及其耐蚀性[J].上海钢研，1998（2）：14-17.
[3]李金桂.腐蚀控制设计手册[M].北京：化学工业出版社，2006：462-464.
关键词：电缆桥架;镀锌;热固性粉末静电喷涂;VCI双金属涂层;阳极氧化;达克罗
电缆桥架为由电缆托盘或电缆梯架的直线段、弯通、附件及支吊架等构成具有支撑电缆的钢性结构系统之全称（简称桥架）[1]。电缆桥架作为承载导线的一个载体，使得建筑物中的布线达到安全、经济和美观，便于维修，广泛用于民用和工业建筑。金属电缆桥架因此良好的机械强度及承载能力大而成为电缆桥架中的主体，但在大气环境别是一些较为恶劣的酸碱及潮湿的环境中，耐腐蚀性能则成为其使用与否所不能不考虑的重要因素。金属电缆桥架目前市场上使用的主要分为钢制电缆桥架和铝合金电缆桥架。钢制电缆桥架表面防护处理依据JB/T 10216-2013《电控配电用电缆桥架》主要可以分为热浸镀锌、电镀锌、热固性粉末静电喷涂、VCI双金属涂层;铝合金桥架的表面防护处理则为阳极氧化形成致密氧化膜。
1.镀锌
电缆桥架表面进行镀锌处理属于一种金属覆盖层防护，即用耐腐蚀性强的金属把易腐蚀的金属表面完全遮盖起来，以防止其腐蚀，是一种牺牲阳极来保护阴极金属的方法。其机理为：首先钢板表面被镀锌层完整地覆盖时，镀锌层表面由于大气腐蚀形成了锈层，保护了钢铁不受腐蚀;其次当镀锌层出现部分破损是，电位较负的纯锌层将对电位较正的合金层提供电化学保护而优先腐蚀;再次随着镀锌层继续腐蚀，纯锌层腐蚀殆尽，锌-铁合金层由于电位较铁为负，仍对基体铁进行电化学保护;最后当合金镀层作为电化学中的阳极消耗完之后，基体铁便进入了大气腐蚀过程。[2]镀锌处理按其工艺分为热浸镀锌和电镀锌。
1.1热浸镀锌
热浸镀锌的主要工艺为：碱洗除油酸洗除锈/活化600℃左右高温融化的锌液浸渍冷却干燥。热浸镀锌层按JB/T 10216-2013的规定在65μm以上，锌与铁的结合面形成了锌-铁合金，增强了锌层的附着力。热浸镀锌形成的锌层厚，具有良好的耐腐蚀性，适用于环境较恶劣的酸碱及潮湿的环境中，又因其外形美观，而被广泛应用。热浸镀锌也因其工艺繁杂，成本较高;对于板薄及较长的桥架，在热浸镀锌时容易产生变形等问题高，在电缆桥架的结构及镀锌工艺上加以改进。
1.2 电镀锌
电镀锌的主要工艺为碱洗除油酸洗除锈/活化电镀锌钝化干燥。电镀锌层按JB/T 10216-2013的规定在12μm以上，因而不适用于耐腐蚀寿命要求较高的场所。电镀锌与热浸镀锌相比工艺简单，成本较低。对电缆桥架的结构无特殊要求。电镀锌经钝化处理后能够显著地提高其耐腐蚀性能。
2.热固性粉末静电喷涂
热固性粉末静电喷涂的主要工艺也是在对表面进行碱洗酸洗等预处理后进行静电喷涂，最后进行固化处理。 静电喷涂是利用高压静电电晕电场原理，利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面，经加热，粉末熔融固化成均匀、平整、光滑的涂膜。喷涂材料一般为环氧塑粉、聚脂粉末或防腐粉末。涂层按JB/T 10216-2013的规定在60μm以上，具有良好的防腐蚀性能，且外形美观，甚至可按需要加工成各种颜色。由于金属与非金属的膨胀系数不同，使得与镀锌工艺相比热固性粉末静电喷涂层附着强度较低，附着力较小，使用过程中有可能出现涂层鼓泡，甚至局部涂层脱落，使基体铁锈蚀，导致更大面积涂层剥落。另有一点是涂层抗紫外线能力较差，不般不适合于室外及高原地区使用。
3.VCI双金属涂层
气相缓蚀剂（vapor phase inhibitor， VPI），又叫挥发性缓蚀剂 （volatile corrosion inhibitor， VCI）或气相防锈剂，能在常温下自动挥发出气体，依靠它所挥发的缓蚀分子或缓蚀基团在金属表面的作用，从而阻止金属锈蚀或降低金属大气腐蚀速度[3]。长期以来，钢铁用所想缓蚀剂的基本成份为有机胺及其盐类。现有企业先将锌镍合金与VCI一起在熔融状态下直接喷在钢板上，应用VCI产品释放出VCI分子，在封闭空间内形成了VCI气氛，VCI分子扩散迁移到涂层空间的每个角落，对涂层和金属基本进行抗蚀和阻蚀作用，使得涂层具有长效防护作用。VCI双金属涂层在沿海、潮湿环境中不易出现锈蚀现象，使得桥架使用寿命增长。现已开发的缓蚀剂在一定程度上对于人体还是环境都有一定的毒害性。
4.阳极氧化
阳极氧化技术在桥架制造中的应用主要是针对铝合金桥架而言。铝合金桥架因此材质轻，与空气接触能形成致密的天然氧化膜即Al2O3保护层，能阻止外界对基体铝的腐蚀，广泛应用于高层建筑和现代化厂房。 随着清洁生产和可持续发展要求的提出，对电缆桥架表面处理持术的要求也越来越高，现有的电缆桥架表面防腐处理技术对资源尤其是对环境的影响也引起人们的关注与思考。在不断改进现有工艺的同时，人类对新的更环保的处理工艺也在不断的探索。达克罗（锌铬膜）涂层工艺则是被作为一种绿色的环保型金属表面防腐处理工艺进入电缆桥架表面防腐处理行业。达克罗（锌铬膜）涂液主要是由三至五微米的鳞片状锌、铝粉及铬酐、有机还原剂助剂等组成的涂料，该涂料涂覆在被保护基体表面，经300℃高温固化后，即可获得6～8μm的有金属光泽的银灰色锌铬涂层[5]。该工艺无污染，抗腐蚀性能高而受到青睐，但同时它的耐磨性，无铬化也是今后科技所要突破的技术难关。
参考文献：
[1]JB/T 10216-2013电控配电用电缆桥架 [S].
[2]陈海奇.浅析钢铁制品表面镀锌处理防止表面氧化的机理[J].中国科技财富，2011（24）
[3]张大全.气相缓蚀剂及其应用[M].北京：化学工业出版社，2007.5：9
[4]叶康民.金属腐蚀与防护概论（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1993：190-192
关键词：钢丝绳断丝锈蚀
中图分类号： TD526文献标识码： A
目前市场上钢丝绳多是由多层钢丝捻成股，再以绳芯为中心，由一定数量股捻绕成螺旋状的绳。钢丝绳起到承受载荷的作用，其性能主要由钢丝决定，并根据使用环境条件不同对钢丝进行表面处理。在工程上应用的钢丝绳规格型号总共有三种分类:
1、表面分类：光面钢丝绳，镀锌钢丝绳，涂塑钢丝绳；
2、用途分类:电梯钢丝绳,钻机打井打桩钢丝绳,旋挖钻机钢丝绳,起重机钢丝绳,吊索具钢丝绳,吊装用钢丝绳,吊车钢丝绳，塔机钢丝绳,电动葫芦行车钢丝绳,龙门架卷扬机钢丝绳,吊篮钢丝绳,建筑机械用钢丝绳,索道钢丝绳；
3、结构分类:点接触钢丝绳,线接触钢丝绳,面接触钢丝绳,多层股不旋转钢丝绳,三角股钢绳,多层股面接触钢绳,密封钢绳。
我省闸门常用的钢丝绳有6×19＋1，6×37＋1等两种，均为光面钢丝绳。上述表示钢丝绳规格的三组数字代表三种含义，第一组数字6代表钢丝绳有6股钢丝组成，如8股，第一组数字就应是8；第二组数字19或37代表钢丝绳每股有19或37跟钢丝拧成；第三组数字1代表钢丝绳中有一根油浸剑麻或棉纱纤维的绳芯。
一、光面钢丝绳
光面钢丝绳的光面是指表面处理工艺，一般是光面涂油的。光面钢丝绳是用没镀锌的钢丝捻制而成，为了防锈，捻制完成的同时钢丝绳要做浸油处理，这种钢丝绳整体含油多比较脏，钢丝绳不易生锈的。小股捻制的的时候，用一滑轮导入油池，然后导出油池倒向钢丝绳轴，钢丝绳整绳合成也是一样的方法，这种钢丝绳整体含油多，里外都是。擦净表面成铁的金属色总掩盖不住铁锈的存在，暴露无油的地方可看到黄铁锈。
钢丝绳绳芯分为钢芯和麻芯，钢芯主要有1*7,1*19,1*37,7*7。麻芯统称FC，国家标准主要有两种，一种为天然麻芯（NF），一种是合成纤维芯（PP），天然麻芯主要分为两种：黄麻和剑麻，黄麻成本低，剑麻成本高，支撑力和韧性比黄麻好。
二、镀锌钢丝绳
镀锌钢丝绳主要用于防腐防锈用的起重钢丝绳。镀锌钢丝绳分两类：冷镀锌钢丝绳和热镀锌钢丝绳。镀锌钢丝绳是用已镀过锌的钢丝捻制而成，因表面已镀锌，捻制完成后一般不再做浸油处理，钢丝绳整体含油极少，如有也只集中绳芯里。
1、镀锌钢丝绳工艺区别
电镀锌是通过外加电源，用电沉积的方式获得镀层，获得的镀层是由细密的纯锌晶粒所组成。冷镀锌（或者是电镀锌）是在常温下通过电镀或者其他方法镀的锌。从理论上讲，电镀锌可获得任意厚度的锌层。目前实用的电镀锌上锌量可达1200g／m2，一般电镀锌层上锌量也可达750g／m2。
热镀锌是靠物理的热扩散作用形成镀层，首先形成铁一锌化合物，相继在铁一锌化合物表面生成纯锌层。热镀锌上锌量最高值也不过593g／m2。
2、热镀锌钢丝绳和冷镀锌钢丝绳区别
热镀锌的耐腐蚀性能好，根据运行环境，可以用十至二十年，因为表面锌的含量虽然电镀锌高，但由于热镀锌的钢丝绳表面有一层锌铁合金，它的防腐能力远远高于冷镀锌的钢丝绳。目前市场一般都是电镀钢丝绳，因为热镀的贵，经销商卖热镀的利润低，卖相好，但是电镀锌钢丝绳在空气中的防腐能力也就是一年半载，防腐能力还不如光面涂油。从外观来区分的话，冷镀锌钢丝绳的外观比较亮，比较好看，但是热镀锌钢丝绳外观发乌。
3、镀锌钢丝绳用途范围
镀锌钢丝绳可用于高级建筑、车船捆绑、牵引、捆扎等领域、用于航运、海洋石油勘探、飞机操纵以及海洋捕捞、拖网、定置网、卷网等渔业方面。镀锌钢丝绳的绳芯以往常用剑麻及黄麻制造，但因这些材料在工作时容易吸附酸、碱、海水等腐蚀物，造成内层钢丝早期锈蚀断丝，已改用聚丙烯作绳芯。镀锌钢丝绳的捻制与普通圆股钢丝绳相同，但根据钢丝绳使用的工作条件，对原料钢丝的锌层厚度有不同的要求：直径0.2～5.0mm的特号和I号镀锌钢丝绳钢丝，镀层厚度可分为3组：薄镀层组上锌量为15～135g／m2，用于轻度腐蚀条件；中镀层组上锌量为60～200g／m2，用于中等腐蚀条件；厚镀锌组上锌量为75～260g／m2，用于严重腐蚀条件。
三、涂塑钢丝绳
表面涂覆塑料的钢丝绳叫涂塑钢丝绳，涂塑层材料主要有环氧树脂、聚脂、聚四氟乙烯、聚酸脂、聚丙烯、聚氨基甲酸乙脂、聚乙烯、尼龙、聚酸胺、聚碳酸脂等。涂塑层除要求有良好的力学性能和耐磨性之外，还应能很好地抵抗脂肪族及芳香族的酸性盐、有机与无机油及脂、碱、中性和酸盐溶液、酮和复醚等的腐蚀作用，其防腐性能低于镀锌钢丝绳。
四、结论
钢丝绳外观给人一种似乎很结实的感觉，但事实并不是这样，它在使用过程中必须格外小心，钢丝绳如同一台复杂的机器，搬运和使用要特别仔细。缺乏维护是钢丝绳寿命短的主要原因之一，特别是当机械在腐蚀性环境中工作，以及在某些由于与作业有关的原因而不能的情况下运转时更是如此。特别注意一些严重弯折、外层钢丝的严重磨损导致钢丝的松弛，以致有若干处断丝，应立即报废。
参考文献
[1]王倩. 钢丝绳故障检测与实验分析[D].北京工业大学,2013.
[2]陈厚桂,李晋,康宜华,武新军. 钢丝绳中缺陷的描述方法[J]. 机械工程学报,2009
[3]崔影. 对钢丝绳使用寿命的影响机制[J]. 金属制品,2013
[4]朱永刚,封文华. 钢丝和钢丝绳标准清理整顿概述[J]. 金属制品,1993
关键词：钢材、酸洗、轧机、镀锌、彩涂
改革开放以来，我国逐步成为工业大国，综合国力上升一个大的台阶，钢铁等重工业的发展居功甚伟，宝钢、鞍钢等比较突出，产品运用领域广泛，主要在建筑工业、水利桥梁建设、机械设备需求量较大。因此在钢材提炼到达成型要求，其中的技术水平要求比较严格，近些年比较突出的像舞阳钢铁公司等，主打的产品为特厚钢板，这在国际上都有知名度。
钢材一般是通过采矿炼铁开始，使铁元素在高炉中经过高温等处理从矿石中分离出来。其实，钢材就是铁材的升级版，它的主要区别在于含碳量以及其他杂志的多少，炼铁之后再经过氧化降低生铁中的碳与杂质元素的含量，使之达到标准规定的成分和性能，钢材的雏形就诞生了。
钢材是生产出来了，但是这些是不能直接出售的，这些需要根据客户的需要生产成为日常需要的商品进行出售，一般多为钢板、钢管、薄钢、中厚钢、铁丝等，这个一般根据企业本身来决定生产类型，我公司是主要生产板材、钢板、薄板等，一般采用的是酸洗-轧机-镀锌-彩涂等进行成型商品的处理加工。
1.钢材的酸洗过程。
1.1.对于热轧厂生产的热轧带钢板卷，是在高温下进行轧制和卷取的，带钢表面在相应的条件下生成的氧化铁皮，能够很牢固地覆盖在带钢的表面上，并掩盖着带钢表面的缺陷。
从轧钢的角度来讲，若将这些带氧化铁皮的带钢直接送到冷轧机去轧制将会带来许多问题：一是在大压下量的条件下进行轧制，会将氧化铁皮压入带钢的基体，影响冷轧板的表面质量及加工性能，甚至造成废品；二是氧化铁皮破碎后进入冷却轧辊的乳化液系统会损坏循环设备，缩短乳化液的使用寿命；三是损坏了表面光洁度和加工精度都很高并且价格昂贵的冷轧辊。因此，带钢在冷轧之前，必须清除其表面氧化铁皮，以保证所生产的冷轧带钢的表面质量。
从生产热镀锌钢板的角度来讲，采用热轧带钢直接进行热浸镀锌，也要同采用冷轧钢板一样，在镀锌前要使带钢具有洁净并有活性的表面。为了获得这样的表面，需要对热轧带钢进行处理以除去表面的氧化铁皮，通常的做法是进行酸洗处理。
1.2.较长时间在大气中暴露产生的修成处理，这种生产的氧化铁皮（FeO、Fe3O4、Fe2O3），不溶于水，只有在适当的条件下与强酸、碱发生分解反应，这样访客达到去处绣质的目的。在工业生产中进行酸洗化学处理时，还有的将钢材作为电极，通以电流来提高酸洗的质量和酸洗的速度，即所谓的电解酸洗方法。目前在钢铁的酸洗上主要使用的硫酸酸洗和盐酸酸洗的方法。
2.通过轧机进行钢材的压制工作。
经过炼铁、炼钢等过程产生的钢材只有通过轧机的系列设备进行成型压制才能符合客户的需求。轧机一般包括有主要设备﹑辅助设备﹑起重运输设备和附属设备等。轧机最初的原型是用来生产货币的，后来经过西班牙人、英国等改良就出现了现在的专业进行钢材产品的生产。
钢材产品的销售一定要保证质量问题，不然很可能产生较大的安全事故，长江三峡的建设，如果钢板没有较强的硬度、厚度，一旦发生事故，那将是一场大的灾难，另外钢筋等产品的压制过程中一定要强调密度问题，为保证人们的住房等安全问题，厂家在生产过程中一定要做好把关，我司是攀钢集团成都板材有限责任公司，严格要求质量第一，生产过程以及出厂前都必须做好严格的检查方可出售。
3.钢材的镀锌工艺。
钢材需要含碳量较少，但是在空气中、水或土壤中长时间的接触中还是很容易产生绣质，这样不仅影响生产，对运用领域同样存在事故安全问题，每年因腐蚀造成的钢铁损失约占整个钢铁产量的1/10，因此，为保护钢材长久使用以及零件之间的特殊功效，我司采用电镀锌的方式作为处理方法。
在进行镀锌前，要先进行粗面磨光、抛光、喷砂处理，水洗、除油、酸洗之后进行电镀，一般都是采用碱性氰化物来进行镀锌，因为光泽好，均镀及深镀能力好，温度范围宽，电流效率低，易渗氢等优点，镀锌之后还需要做一些之后的处理工作方可完善。
3.1.去氢处理，为了消除氢脆，对弹性材料、0.5mm以下的薄壁件及机械强度要求高的钢铁零件，镀后必须加热去氢。
3.2.钝化使锌表面生成一层稳定、致密的膜，提高其耐蚀性及装饰性。目前国内采用的钝化工艺有彩色钝化、白色钝化、黑色钝化、五酸草绿色钝化。
3.3.老化温度60～70℃，老化时间5～10min老化后钝化膜耐磨、牢固、呈草绿色。
4.彩色涂层钢板制造工艺流程
彩色涂层钢板是以冷轧钢板和镀锌钢板为基板，经过表面预处理（脱脂、清洗、化学转化处理），以连续的方法涂上涂料（辊涂法），经过烘烤和冷却而制成的产品。
常见的二涂二烘型连续彩色涂层机组工艺流程主要生产工序为：开卷预处理涂敷烘烤后处理卷取。
彩色涂层钢板基板类型：
4.1.热镀锌彩色涂层钢板
把有机涂料涂复在热镀锌钢板上得到的产品即为热镀锌彩涂板。热镀锌彩涂板除具有锌的保护作用外，表面上的有机涂层还起了隔绝保护、防止生锈的作用，使用寿命比热镀锌板更长。热镀锌基板的含锌量一般为180g/m2（双面），建筑外用热镀锌基板的镀锌量最高为275g/m2。
4.2.冷轧基板彩色涂层钢板
由冷轧基板生产的彩色板，具有平滑美丽的外观，且具有冷轧板的加工性能；但是表面涂层的任何细小划伤都会把冷轧基板暴露在空气中，从而使露铁处很快生成红锈。因此这类产品只能用于要求不高的临时隔离措施和作室内用材。
4.3.电镀锌彩涂板
用电镀锌板为基板，涂上有机涂料烘烤所得的产品为电镀锌彩涂板，由于电镀锌板的锌层薄，通常含锌量为20/20g/m2，因此该产品不适合使用在室外制作墙、屋顶等。但因具有美丽的外观和优良的加工性能，因此主要可用于家电、音响、钢家具、室内装璜等
4.4.热镀铝锌彩涂板
根据要求，也可以采用热镀铝锌钢板作为彩涂基板（55%AI-Zn和5%AI-Zn）。
关键词：金属防腐蚀 电镀 钢铁 环保
一、金属腐蚀的种类
1.化学腐蚀（金属与外部介质单纯因化学作用而引起的表面破坏。如金属表面与空气接触，生产氧化物就是化学腐蚀的一种）；2.电化学腐蚀（指当金属表面有电解质溶液存在时，由于电化学作用而引起的破坏）。
二、防腐蚀的种类
目前在工程中采用金属锌作为腐蚀涂层是应用最广泛的防腐技术，普遍应用的方法有电镀锌、热浸镀锌、粉末渗锌和达克罗涂层（就是锌铬涂层）等。
（一）从技术原理比较
电镀锌涂层为电化学沉积；热浸镀锌为锌加热到液体下热扩散涂层；电镀锌、热浸镀锌和粉末渗锌工艺原理发现的比较早。目前电镀锌、热镀锌在工程中应用最广泛。
（二）从防腐涂层综合性能比较：
电镀以氰化物镀锌和氯化铵为例，其优点：镀层结晶细致，光泽性好，镀层经除氢后不变黑，镀液具有较好均镀能力和深镀能力，允许使用阴极电流密度和溶液的温度范围较宽，对设备腐蚀性小，适合电镀形状复杂和镀层厚度20μm以上的零件。
缺点：电流效率较低（70%～75%左右）且随电流密度的升高其电流效率迅速降低，镀锌毒性大，易分解，对操作者健康不利，镀液不能镀铸铁件。
电镀反应原理:在氰化物的镀液中，锌离子与氯化钠及氢氧化物均形成络合物锌氰化钠（Na2[Zn（CN）4]）和锌酸钠（Na2[Zn（OH）4]）形成这两种络合物如下：
3ZnO+4NaCI+2NaOH+3H2O=Na2[Zn（CN）4]+2Na2[Zn（OH）4]
镀液在电解时反应如下：
阳极过程：锌氰化钠和锌酸钠均离解出锌离子，通电时，锌离子在阳极上吸收电子而沉积出锌，氢离子也吸收电子而析出氢。
Na2[Zn（CN）4]2Na++4CN-+Zn2+
Na2[Zn（OH）4]2Na++4OH-+Zn2+
Zn2++2eZn
2H++2eH2
阴极过程：电解时阴极发生锌的溶解，阴极上也有少量氢析出。
Zn2++4CN- -2e=Zn(CN)4-
4OH—-4e=2H2O+O2
此外，氯化铵镀锌是目前应用较广的镀种，氯化物镀锌的镀液电流效率高达95%以上，镀液对操作者人员影响较小，不需要排风装置。氯化物镀锌的缺点：是对钢铁设备有较大的腐蚀性，钝化膜有时发生“变色”现象。氯化铵镀液废水较难处理，采用无铵氯化物镀锌可以改善。
热镀锌的优点：在不规则构件表面、凹槽、盲孔内都能获得均匀渗层，与基体结合强度高，具有一定韧性，硬度，可耐较大摩擦及冲击能力，耐腐蚀性好。操作简单，生产方便。
缺点：热浸镀锌污染严重，有锌废料和锌蒸汽等，严重损害操作者健康，在一定的程度上严重威胁者城市或者乡村的空气质量，属于高污染，高能耗的工业生产。
聚乙烯的优点：
（1）良好的阻燃性、防霉性能:聚合体中?氯#含量高,因此具有抑制）菌生长的性能。
（2）优异的防腐性能:高氯化聚乙烯树脂形成的漆膜,对水气、氧气、离子(Cl-,SO42-)的渗透率极低,约为醇酸树脂的1/200～1/300,过氯乙烯、氯磺化聚乙烯的1/2。
（3）耐候性较好:由于不含双键,对光化学反应及氧化降解不敏感,漆膜能经受户外大紫外光线、氧及冷热变化作用,漆膜稳定性好。
（4）与其他树脂的相容性较好:可以添加各种改性树脂如丙烯酸树脂、醛酮树脂、醇酸树脂等,改善涂膜的综合性能。
（5）施工性能好:为单组分涂料,可以微锈施工,干燥迅速;可以在低温下成膜,施工不受季节、温度限制;重涂性好;适用于任何钢铁和水泥表面。
（6）环保:生产树脂过程不产生CCl4,减少污染,保护臭氧层。
（7）耐热性不好:漆膜不耐高温,受热时易析出氯化氢气体,性能变坏,故使用温度受到限制(耐热温度一般不超过60?)。
缺点：纯高聚乙烯强度低、耐磨性差以及耐蠕变性不好,通常要在聚乙烯聚合物中添加一些无机颗粒，如石墨、二硫化钼、三氧化二铝、玻纤、碳纤维等来提高其力学性能；也可利用与其他聚合物如聚苯酯(PHB)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚全氟（乙烯/丙烯）共聚物(PFEP)等共混的方法来扩展其阻尼温度范围，提高其耐蠕变性。
应用：高压聚乙烯：一半以上用于薄膜制品，其次是管材、注射成型制品、电线包裹层等
中低、压聚乙烯：以注射成型制品及中空制品为主。
超高压聚乙烯：由于超高分子聚乙烯优异的综合性能，可作为工程塑料使用。
衬聚四氟乙烯的优点：1.长期使用温度-200℃-260℃，有卓越的耐化学腐蚀性，摩擦系数在塑料中最低，有很好的电性能，其电绝缘性不受温度影响，有“塑料王”之称。2.呈透明或半透明状态，结晶度越高，透明性越差。原料多为粉状树脂或浓缩分散液，具有极高的分子量，为高结晶度的热塑性聚合物。3.适于制作耐腐蚀件，减磨耐磨件、密封件、绝缘件和医疗器械零件1 K)。4.除熔融的碱金属外，几乎不受任何化学试剂腐蚀。例如在浓硫酸、硝酸、盐酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均无变化，也几乎不溶于所有的溶剂，只在300℃以上稍溶于全烷烃（约0.1g/100g）。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，对氧、紫外线均极稳定，具有优异耐候性。5.在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低，而且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高。
缺点：1.结晶料，吸湿小。2.流动性差，极易分解，分解时产生腐蚀气体。宜严格控制成型温度，模具应加热，浇注系统对料流阻力应小。3.粉状树脂常采用粉末粉末冶金法成型，使用烧结方法。烧结温度360℃-375℃，不可超过410℃。乳液树脂通常用冷挤出再烧结的工艺加工，可在物品表面形成防腐层。4.PTFE熔体粘度很高，容体粘度随剪切应力的增大而减小。
应用：1.聚四氟乙烯空气过滤膜：厚度在0.01mm左右，透气量60L/m2-80L/m2.s,具有表面光滑、耐化学物质、透气不透水、透气量大、阻燃、耐高温、抗强酸碱、无毒等特性，广泛用于化工、钢铁、冶金、炭黑、发电、水泥、垃圾焚烧等各种工业熔炉的烟气除尘过滤； 2.聚四氟乙烯净化过滤膜：厚度在0.02-0.03mm，泡点≥1kg/cm2 ( 5.3m/s 127Pa)，广泛应用于制药、生化、微电子和实验室耗材等领域；无尘车间、实验室、通风设备、净化设备、医疗电子等行业的空气净化；3.聚四氟乙烯服装膜：厚度0.03-0.05mm左右，透湿量≥10000g/m2.24h，静水压≧150kPa，广泛应用于运动服装，防寒服装，消防、公安、医护、防生化等特种服装；鞋帽、手套以及睡袋、帐篷等。4.聚四氟乙烯复合膜：将溶剂型PU以我司独有工艺淋膜到PTFE微孔膜表面，形成一种具有亲水拒油功能的微孔薄膜。具有耐腐蚀、耐高温、耐老化、高精度、超微滤等特性。广泛应用于服装面料、消烟除尘、净化除菌等领域。
玻璃钢的优点：
（1）绝缘、防酸、碱、盐等腐蚀，抗静电，不生锈，不易老化，使用寿命中长达50年以上。
（2）非磁性、无电腐蚀，防水性能好，可在潮湿环境或水中长期使用而不变质。
（3）强度高、是同等原度PE管6倍以上，重量轻，内壁光滑，电缆穿孔时摩擦系数小，不操作电缆。
（4）耐热、防冻、防火、属阻燃型。能在-35℃～139℃的温度下长期使用，遇火不燃烧。
（5)弯曲弹性模量好，抗冲击力强，解决了金属管易腐烂、无扭曲弹性的缺点。
（6)电缆过桥、过河时，使用玻璃钢导管更为经济、适宜。
（7)施工、安装极为简便，不必扎钢筋、浇注混凝土。
1 岸桥常见锈蚀部件及主要诱因
通过对岸桥实际使用情况进行跟踪，总结岸桥易锈蚀部件及主要诱因（见表1）。
2 岸桥现有防腐措施及其优缺点
岸桥金属表面的防腐处理直接影响岸桥质量及使用寿命。传统的金属表面防腐技术除油漆涂装外，还包括电镀锌及镍锌合金等电镀和热浸工艺。除传统防腐技术外，现有防腐技术还包括1970年左右出现的机械镀锌、真空浸锌和达克罗涂装等工艺以及1978年之后出现的狮炼涂装、美加力涂装等工艺。目前已商业化且应用较多的防腐技术包括电镀镍、电镀锌、热浸锌、机械镀锌、电着涂装、粉体涂装、达克罗涂装、狮炼涂装和美加利涂装等。随着技术的进步，防腐设计要求从2～3年（约200～)盐雾试验提高到10年以上（约）盐雾试验，基本能满足大型设备的使用年限。岸桥现有防腐措施及其优缺点如表2所示。
3 岸桥防腐新措施
3.1 油漆涂装防腐
岸桥95％以上的结构件通过油漆涂装来防腐。针对沿海港口盐雾大的海洋性气候，设计油漆涂装新工艺（见表3），使岸桥油漆涂层在海洋性气候环境下可保用10年以上，大大长于目前岸桥订造合同中普遍规定的3～5年的油漆保用期。
油漆涂装新工艺的主要特点表现为：
（1）比常规油漆涂装工艺多1层底漆，从而具有更强的防腐性能。底漆漆膜中含有较多的锌粉，为底材提供较好的阴极保护作用。
（2）漆膜具有优异的耐盐雾性能。岸桥金属表面经过“无机富锌底漆+环氧富锌底漆+环氧云铁中层漆”的工艺进行涂装后，经盐雾测试，漆膜表面无任何锈点或气泡。
（3）岸桥表面各涂层间有较好的附着力，其测试值高于标准2倍。
（4）新工艺规定油漆施工中的质量控制点如下：①底材表面处理须达到国际标准化组织ISO 8502-3：1992《涂料和有关产品使用前的钢底材处理——表面清洁度的视觉评价标准》中的Sa2.5级，表面粗糙度为40～；②喷涂前对施工中不易喷到的部位进行有效预涂，确保干膜总厚度；③在无机富锌油漆施工中保证漆膜混合均匀，无机富锌底漆干膜的厚度尽量控制在55～之间，油漆施工完毕后对漆膜表面进行定时洒水（每隔）以加速漆膜固化，待漆膜固化后才能进行下道油漆施工；④严格控制钢板油漆涂装（包括补漆）工艺，例如，对环境温度、湿度、各层油漆涂装时间等进行准确记录；⑤避免将小件随意焊接到主结构上，杜绝现场焊接打磨，以免产生浮锈。
3.2 紧固件防腐
（1）M14及以下尺寸螺栓材质应使用防腐等级较高的316L不锈钢材质；
（2）螺母下增设垫片，避免螺母与钢板直接接触，以防止在旋紧螺母时破坏表面油漆。
3.3 结构件防腐
（1）对易锈蚀部位采取箱体密封措施，对易锈蚀部件的设计应以方便检查、维护和更新为标准之一；
（2）设置排水装置，保证漏水孔畅通，避免局部积水。
3.4 梯子、平台及栏杆防腐
（1）踏步及走道格栅使用玻璃钢材质。该材质在满足使用强度的前提下，具有质量轻、不易产生浮锈的优点。
（2）栏杆使用实心圆钢；梯子、栏杆及平台经整体热浸锌加工后再涂油漆，以增加防护；斜梯和直梯使用装配式，以减少焊接点。
3.5 电气、液压元器件防腐
户外罩壳、电缆槽、托架、接线箱、接头、油箱等均采用316L不锈钢材质，以增强其防腐性能。
【关键词】锌镀层；耐蚀；纳米氧化铈；金属基复合材料
锌镀层用于防止钢铁制品的锈蚀，已有200多年的历史，至今，它在钢铁材料防蚀涂层中仍占有重要的地位。锌镀层的使用寿命取决于镀层的耐蚀能力，镀层的耐蚀能力越强，则镀层的使用寿命就越长。随着日益发展的科技与经济的需要，如何更好的改善镀层的耐蚀能力对镀层材料提出了更高的要求。
一、土元素在镀锌防腐蚀应用研究中的进展
随着对稀土材料的开发研究，人们逐渐认识到其优越性，并将其应用在不同领域。20世纪80年代，hinton和wilson首次研究了稀土对纯锌的缓蚀作用，发现1.0g/l的cecl3可使纯锌的腐蚀速率降低到原来的1/10，使电镀锌的腐蚀速率降低到原来的1/2，腐蚀试验完毕后纯锌和电镀锌表面形成了一层黄色的膜。之后，hinton进一步研究了纯锌和电镀锌表面的稀土转化膜的成分和结构，发现膜中主要组成物质是ceo2和zn，并且ce是以四价形式存在于膜中的。昆明理工大学的郭忠诚副教授在1996年第5期的《金属学报》中发表过一篇《稀土对复合镀工艺及镀层性能的影响》，研究了稀土对ni-sic复合镀工艺及镀层性能的影响。结果表明，添加适量的稀土能显著地提高复合镀层中微粒的含量、硬度和耐磨性。
已有研究表明，加入稀土氧化物ceo2所产生作用如下：
1．稀土元素细化微观组织结构，减小第二相树状晶体间距和涂层夹杂物含量；
2．稀土元素的加入对减少涂层金属材料在基体上的扩散是很有效的；
3．稀土元素可以增大衍射角，降低晶体面间距和点阵常数；
4．稀土元素的加入提高抗腐蚀性能，钝化显著提高，腐蚀速率明显降低。
但是，稀土元素对于降低镀层腐蚀速率幅度与人们的期望值相比还略显不足，故此工艺也未能在生产中获得广泛应用。
二、纳米金属基复合材料的优越性分析
在镀层中添加纳米微粒改善锌镀层的耐蚀性，是在纳米技术之上建立起来的新方法。纳米微粒具有很多独特的物理及化学性能包括表面效应，体积效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道效应和一些奇异的光、电、磁等性质。纳米材料这种非凡的特性赋予了这种方法广泛的发展前景，值得进一步深入研究。材料的分子尺度或纳米尺度设计是目前高性能复合材料研究的前沿科学。roy和kormameni等于1984年首次提出了纳米复合材料（nanocomposite）的概念，即复合物的分散相至少有一相的一维尺度在100纳米以下。由于纳米复合材料的基体相和分散相的界面面积特别大，如果能把分散相和基体相性质充分的结合起来，将大大改进和提高材料的性能。纳米颗粒在基体相中的作用不仅仅是补强，还能赋予基体很多别的性能。如由于其粒子尺寸小，透光性好，将其加入塑料中可以使塑料变得很致密。在半透膜中添加纳米材料后，不但透明的程度增加，韧性、强度也有所改善，且防水性大大增强。经过测试，纳米复合材料的性能优于同组分的常规复合材料。因此，制备纳米复合材料是获取高性能材料的有效方法之一。纳米复合材料按基体材料类型可以分为3种：金属基纳米复合材料、陶瓷基纳米复合材料、聚合物基纳米复合材料。金属基纳米复合材料是由纳米级的金属或非金属粒子均匀地弥散在金属及合金基体中而成，较之传统的金属基复合材料，其比强度、比模量、耐磨性、导电、导热性能等均有大幅度的提高。从国内外文献报道情况来看，目前，世界各国所发展的纳米复合材料多局限于聚合物材料中，而采用纳米粉体改性整体金属材料方面所做的工作却比较少。这是因为对于金属材料基体而言，尚无特别好的分散方法对团聚状态的纳米粉体进行分散。纳米金属基复合材料是一个尚未开发的处女地，是很有前景的一种新材料，这也是本课题需要解决的难点。
三、纳米氧化铈/锌金属基复合材料的制备和应用
金属基纳米复合材料的制备比聚合物基纳米复合材料要复杂和困难得多，这与金属的固有物理、化学特性有关。目前，制备金属基纳米复合材料的主要难点在于：
1．巨大的表面所产生的表面能使具有纳米尺寸的物体之间存在极强的团聚作用而使颗粒尺寸变大。如何能将这些纳米单元体分散在金属基体中构成复合材料，使之不团聚而保持纳米尺寸的单个体以充分发挥其纳米效应是合成金属基纳米复合材料必须解决的首要问题。然而迄今为止尚无十分有效的分散方法对团聚状态的纳米粉体在金属基体中进行分散。
2．为保证与纳米增强相能进行良好的复合，基体金属必须具有足够的流动性、成型性。但基体金属一般均具有较高的熔点，因此，金属基纳米复合材料在高温制备时势必会发生严重的界面反应、氧化等有害的化学反应如何严格控制界面反应是制备高性能金属基纳米复合材料的又一关键所在。
3．金属基体与纳米第二相之间浸润性差，甚至不浸润，必须设法对纳米微粒进行适当的表面处理以改善与（下转第61页）(上接第62页）基体的浸润性。
本课题拟制备纳米氧化铈/锌金属基复合材料，纳米稀土粉末由于其粒度非常细小、比表面能特别大，通常处于团聚状态，如果将其直接加入到热镀锌镀液中，其团聚现象将更为严重，而且还会产生偏聚。为此，拟采用粉末冶金方法先制备出纳米ceo2/zn复合材料，作为中间体将纳米ceo2带入热镀锌镀液中。但对于常规粉末冶金法而言，混合物的均匀性很大程度上取决于两种粉末粒度的差别，纳米ceo2粉末与纯锌粉末的粒径相差很大，这就决定了粉末混合物的均匀性较差；而且纳米ceo2颗粒又呈团聚状态，所以很难实现纳米ceo2颗粒在锌基体中的弥散均匀分布。为解决这个问题，关键是先制备出均匀的纳米ceo2/zn复合粉末。高能球磨作为一种材料制备的重要工艺方法，日益受到国内外材料科学界的重视。特别是在纳米材料科学与技术领域，有关高能球磨法制备纳米金属、纳米金属间化合物材料、纳米复合材料、非晶材料、纳米陶瓷等的研究很多，并取得了很大的进展。作者采用高能球磨法成功制备出纳米ceo2颗粒弥散均匀包覆、镶嵌在锌颗粒之上的纳米ceo2/zn复合粉末，并通过xrd、sem详细研究了粉体的组成、微观形貌（具体制备方法和结论将在另一篇文章中介绍），这意味着如以这种稀土金属基纳米复合材料作为中间合金代替单纯的锌合金，用在钢铁件表面实施热浸镀，可显著提高锌镀层的耐腐蚀性能，另外，高能球磨法制备工艺简单，成本低廉，容易实现大规模工业化应用。
四、结论
纳米ceo2/zn金属基复合材料在锌镀层中的应用可以使锌镀层的防腐能力得到质的飞跃，这在纳米涂层材料的开发应用方面提出了一种新思路，具体的实施还有待于进一步研究，但在锌镀层方面的应用毫无疑问有着极为广泛的应用前景。 【参考文献】
[1]骆心怡，何建平，朱正吼．纳米氧化铈颗粒对电沉积锌层耐蚀性的影响[j]．材料保护，2003，36(1).
[2]黄新民，吴玉程，郑玉春．纳米颗粒对复合镀层性能的影响[j]．兵器材料科学与工程，1999，22(6).
[3]邓姝皓，龚竹青，陈文汩．电陈积纳米晶体材料的研究现状与发展[j]．电镀与涂饰，2001，20(4).
[4]郭忠诚，王敏，刘洪康，王志英．电镀法制取耐磨耐蚀复合镀层的性能研究[j]．机械工程材料，1998，22(1).
关键词：热镀锌；锌渣；锌液；锌锅；Al含量
1 概述
随着热镀锌板代替电镀锌板不断进入家电板市场，用户对家电镀锌板的表面质量要求也不断提高，镀锌产品表面质量成为各镀锌板厂家竞争的关键。沙钢同信镀锌机组采用的是改良森吉米尔法工艺，产品定位于建筑板和家电板。由于镀锌家电板产量不断提高，锌渣不良品缺陷一直比较高，占到不良品率的20%以上。为了解决镀锌板锌渣表面质量缺陷对产品质量所造成的影响，本文对镀锌家电板锌渣缺陷产生的原因进行了系统分析和研究，提出解决镀锌板表面锌渣缺陷的控制方法。
2.2 锌渣的分类
锌锅中Zn含量在99%以上，由表一可知，Fe2Al5、ZnO、Al2O3密度低于Zn（7.3）降上浮；FeZn7、Fe5Zn21、FeZn13由于密度接近或超过Zn密度，这三种物质将悬浮或下沉。故锌锅中的锌渣可大致分为三种，浮渣Fe2Al5、ZnO、Al2O3；悬浮渣FeZn7；底渣Fe5Zn21、FeZn13。
由上述可知，锌渣的生成与锌锅中的Fe有直接关系，如果锌锅中没有Fe或者Fe含量较低，那么锌渣的生成会大大降低。控制锌渣生成的关键还是控制锌锅中Fe的含量。
2.3 锌锅中Fe的产生
锌锅中Fe产生有原材料Fe粉残留、锌锅中设备的腐蚀、带钢入锌锅发生的反应等。但就带入量而言，主要还是带钢入锌锅是Fe的铁损（如图四所示）。
Fe的溶出影响因素有：POT温度、成分、材质、入POT带钢温度。
首先，Fe2Al5层的以极快的速度形成，阻止Fe进一步的析出。
其次，溶出的Fe与POT中的Al、Zn发生反应生成dross。影响因素有：局部产生成分偏差，温度的变化，Fe的溶解度变化。
最后，Dross附着。影响因素有：POT内的流动性、ROLL的转动、INGOT的投入、dross的捞取、inductor的运转、带钢的表面状态等。
2.4 锌渣产生原因分析（详见图八）
锌渣的产生无外乎Fe的进入与FeZn合金的析出。
3 锌渣的附着
锌渣产生是无法避免的，我们只能按图八，控制其产生的多少。另一个关键的控制就是要控制其在带钢表面的附着。分析锌渣附着在带钢表面的原因有大致两点：带钢与锌锅辊系的接触时锌渣压入、带钢与锌液接触时锌渣进入（详见图九）。
3.1 与锌锅辊系的接触
在锌渣附着缺陷中有稳定辊压入锌渣、沉没辊压入锌渣。以沉没辊锌渣（图十）为例，其产生原因就是在沉没辊槽倒角处Al含量富积，生产大量的锌渣，沟槽来不及排渣，与带钢接触时，将锌渣压入带钢表面。
3.2 与锌液的接触
此类锌渣的附着成为一般锌渣附着，但产生原因分为两种。
①带钢与锌液接触时，由于温度差、成分的波动等原因，在接触区域会产生锌渣的析出（及接触区域内锌渣含量较高），从而使锌渣卷附着在钢板表面。
②锌液的晃动也可能将原有锌锅内已经生产的锌渣，附着到带钢版表面。
故控制锌渣的附着，除了控制锌渣的产生外，还要注意沉没辊如锌锅时的烘烤工艺；沉没辊、稳定辊的加工质量、表面质量；可根据各条镀锌线的实际特点实验测试沟槽设计、锌锅沉没辊辊面喷涂、封孔技术使沉没辊辊面寿命得到了较大提高，同时减少了沉没辊辊面的锌渣粘结。尽一切可能减小锌液的波动，可采用液位自动控制系统（自动加锌、自动锌液泵抽取）；感应体尽量低功率控制；捞取渣时标准方法等。
4 锌渣的控制
①Al含量上升，POT温度下降，Fe溶出减少。可设计锌锅铝含量0.18%-0.22%、入锌锅带钢温度480±5度、锌锅温度452±2度。但要注意随着锌液温度的降低和Al含量的增加，锌渣颗粒的数量和尺寸会提高，这不利于形成良好的板面质量（浮渣：Fe2Al5；选浮渣：100μm以下 FeZn7、FeZn13、Fe5Zn21；底渣：100μm以上FeZn7、Fe5Zn21）。
②POT温度与Al含量波动最小化，Fe析出减小。
③POT内锌液的流动模式与带钢表面的状态决定附着程度。镀锌附近流动对小化与带钢表面均一化。
④检修或停线时间较长时，添加高铝锌锭，使用N2对锌锅进行吹扫，让铝充分与FeZn合金进行置换，生产浮渣上浮后再捞取，且沉静3小时以上再投入生产。
⑤正常生产时浮渣中氧化锌含量较多，Fe2Al5含量较低，故Fe含量百分比下降。停线时吹扫后底渣转化为浮渣较多，锌渣中Fe2Al5合金较高，故铁含量较高。
因此，上述说明，停线后使用N2对锌锅进行吹扫，能有效地降低锌锅中的Fe含量，净化锌锅成分。
5 结论
通过以上措施，沙钢同信镀锌板的产品表面质量得到了有效的提升，成功开发出家电用热镀锌板，并为以后发展汽车用热镀锌提供了有力的理论与实践的支持。
参考文献：
[1]李九岭.带钢连续热镀锌（第二版）[J].冶金工业出版社，1987：19-28.
[2]潘勋平.热镀锌带钢镀层锌渣缺陷形成分析及改进技术[J].宝钢技术，2004（3）：24-27.