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摘要：概述了鋼鐵基體防護(hù)技術(shù)的發(fā)展，綜合了鋅鐵合金電鍍方方面面的應(yīng)用，分析了代替熱浸鍍 鋅與裝飾電鍍底層的可行性，展現(xiàn)了鋅鐵合金工藝的廣闊應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：電鍍鋅 電鍍鋅鐵合金
1、前言
表面工程涉及面廣，從航空、航海、機(jī)械、電 子、冶金、交通、石化、建筑到人們生活的方方面 面無所不包。也就是說一切有表面、界面領(lǐng)域都在 此范圍。需要表面處理的材質(zhì)有金屬非金屬兩大 類，處理方法因材質(zhì)而異、本文就是黑色的金屬鋼 鐵結(jié)構(gòu)件與制件表面的電鍍防護(hù)新技術(shù)一一鋅鐵合 金的應(yīng)用展望進(jìn)行論述。這里還需指出：本文是作 者參加上世紀(jì)末的99年第六屆海峽兩岸表面精飾 聯(lián)誼會時為會議論文集撰寫的，未寄電鍍雜志發(fā)表 過。最近在世界華人文化協(xié)會、世界華人文化中 心、《海內(nèi)外經(jīng)濟(jì)縱橫》雜志社“關(guān)于共和國60 周年優(yōu)秀成果獎”評選的獲獎通知聯(lián)合字第2009 號中指出：《表面工程鋼鐵防護(hù)電鍍新技術(shù)應(yīng) 用與展望)論作，該文在學(xué)術(shù)界產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響， 為有關(guān)專家學(xué)者研究領(lǐng)域提供重要的依據(jù)和參考價 值，經(jīng)聯(lián)合專家評審委員會審核評定，該成果被榮 獲“共和國建國六十周年優(yōu)秀成果特別金獎”。 恍輝歲月》專題部于2009年12月關(guān)于人選枝; 輝歲月一共和國建設(shè)功臣經(jīng)典文庫》審批意見函，編辦審字第010189號文指出：您(指筆者)所惠 寄的參考論文(作品〗《表面工程鋼鐵防護(hù)電鍍新技 術(shù)應(yīng)用與展望已妥收。經(jīng)專題部專家審定您的此 篇文章觀點鮮明、論據(jù)充分，論證有力，具有較高 理論價值及實踐指導(dǎo)意義，決定全文入選恍輝歲 月一共和國建設(shè)功臣精典文庫)一書中，并獲優(yōu)秀作品特等獎，在此向您表示祝賀!
2、概述
鋼鐵腐蝕從表面開始。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年生 產(chǎn)的鋼鐵約有十分之一由于腐蝕成鐵銹而損失。美 國歷年公布的腐蝕調(diào)查表明，腐蝕造成的損失是驚 人的，從1975年的700億美元到1995年的3000 億美元。我國機(jī)電系統(tǒng)1990年調(diào)查27個省市約 400個機(jī)械企業(yè)，腐蝕損失達(dá)116億元：1996年石化系統(tǒng)作過調(diào)查統(tǒng)計，我國每年腐蝕損失約1800 億元。就這些數(shù)據(jù)表明，加強(qiáng)防護(hù)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，對持續(xù)發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)至關(guān)重要。有腐蝕腐蝕技術(shù)。鋼鐵腐蝕的防護(hù)，是在鋼鐵基體表面形 成保護(hù)層以提高耐蝕性能’這層保護(hù)有涂層與鍍層 兩大類。
傳統(tǒng)的涂層指油漆，它在遠(yuǎn)古時期稱為大漆， 應(yīng)用歷史長，經(jīng)久不衰。不過在操作上已從刷漆到 噴漆’在漆料上從液體到固體粉末又到各種防腐涂 料。盡管防護(hù)性能比原來的油漆有顯著提高，但由 于這些都是有機(jī)涂層，一旦孔隙或有裂紋時，腐蝕 介質(zhì)滲人基體，便會加速局部腐蝕，如果腐蝕物在 界面堆積，便導(dǎo)致基體和涂層分離剝落。因此有機(jī) 涂層難以滿足高防護(hù)性能要求，于是又出現(xiàn)了鋅和 鋁金屬的無機(jī)熱噴涂技術(shù)，這樣的涂層便滿足了長 效防護(hù)質(zhì)量的要求。現(xiàn)以有機(jī)和無機(jī)涂層實例作比 較：英國某大橋橋體的全部油漆工程用24個工人 不停地油漆，需三年才能完成，然后再重新開始， 每三年循環(huán)一次。也就是說，整個大橋每天都有油 漆工在進(jìn)行施工。美國某大型變電站全部鋼架鐵塔 均噴涂鋅一一鋁涂層，30年來涂層全部完好。我國 西安市五路口環(huán)形天橋1986年噴涂鋁涂層，至今 防護(hù)層仍完好無損。
鍍層有熱浸鍍層與電鍍層之分，但都是金屬鋅 的鍍層。前者在高溫下將金屬鋅溶融成液態(tài)，此時工件浸人鋅液形成鍍層：后者是將金屬鋅的化合物溶解成水溶液，在電場作用下，通過電沉積形成的 鍍層。兩者的防護(hù)性能，前者熱浸鍍鋅遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于后 者電鍍鋅，因而廣泛用于防護(hù)性能要求很高的鋼鐵 結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域。
作為鋼鐵防護(hù)鍍層的電鍍有鋅、鎘、錫三種工 藝，主要是鍍鋅工藝。鍍鎊是各種電鍍中最早的工 藝，始于19世紀(jì)，到20世紀(jì)30年代，鍍鋅才有 鉻酸鹽鈍化，至此工藝走向完善，形成鑄酸鹽氰化 物鍍鋅體系，防護(hù)性能進(jìn)一步提高。在鍍鋅工藝的 酸堿兩類溶液中，堿性無氰鋅酸鹽與酸性的鉀鹽是 當(dāng)前國內(nèi)鍍鋅的主流。隨著時代的發(fā)展，許多產(chǎn)品 的防護(hù)性能要求更高也更嚴(yán)格，單金屬鋅鍵層已不 適應(yīng)新的要求，于是電鍍防護(hù)領(lǐng)域，出現(xiàn)了鋅鐵合 金取代鍍鋅的工藝。
鋅鐵合金的研究始于20世紀(jì)50年代。當(dāng)時國 外有人曾從氯化物鍍鋅液中得到鏡面光亮的鋅鐵合 金鍍層，想以此代替亮鎳層而達(dá)到節(jié)鎳效果，但所 用電流相當(dāng)高，低于6六時，所得鍍層粗糙不 平，難以應(yīng)用于生產(chǎn)。70年代由于汽車工業(yè)的高速 發(fā)展，日、美等汽車出口國，考慮到車體用的鍍鋅 鋼板滿足不了汽車在高寒所謂鹽砂地帶行駛的防護(hù) 性能要求，于是著重研究了在鋼鐵基體上鍍2 或20—燦合金，以此取代鋅鍍層來提高抗 蝕性。這一研究取得突破進(jìn)展，很快用于汽車工 業(yè)。國內(nèi)鋅鐵合金的研究是在兩次鎳危機(jī)沖擊下為 尋找代鎳層而開展研究的。70年代著手研究的鋅鐵 合金鍍液為焦磷酸鹽型。得到鋅鐵合金鍍層雖能作 鍍鉻底層，但需拋光或鍍銅后才能套鉻，工藝麻 煩，電源要求嚴(yán)格，鍍液也易于出現(xiàn)故障，因而未 用于生產(chǎn)。1988年國際市場鎳價成倍上漲.波及國 內(nèi)，這是第二次鎳沖擊，于是國內(nèi)再次出現(xiàn)鑄鐵合 金研究熱，并取得成功。本工藝就是此時研究， 1992年應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的。鋅鐵合金有酸堿兩類溶 液，堿性主要是鋅酸鹽體系，酸性主要是氯化物體 系。鍍層有高低兩種鐵含量，大于…為高鐵含量, 不能常規(guī)鈍化，小于IX為低鐵量，可常規(guī)鈍化，普遍認(rèn)為鍍層鐵含量0.2-0.87。的防護(hù)性能最優(yōu)異， 最佳值0.47。已形成共識。防護(hù)性能優(yōu)異，是由于鍍 層含有少量鐵，與鋅形成固溶體合金，在腐蝕環(huán)境 中，鋅鐵合金的電位仍比鐵負(fù)，但與鋅比，電位卻 比鋅正，在同等腐蝕條件下，與&電偶的電位 差，遠(yuǎn)比20-1^、211—1^、與IV的電位差負(fù)， 故前者腐蝕速度遠(yuǎn)大于后者。不僅如此，20-1^合 金鍵層的晶粒比純鋅層均勻、細(xì)小、更致密，在腐 蝕介質(zhì)中，必然比鋅層有更高的抗蝕性。與此同時， 由于合金鍍層中除鋅外，還有一定量的鐵析出而存 在于經(jīng)鈍化處理的鈍化膜中，鈍化膜在干燥收縮變 小時，裂紋難于達(dá)到鍵層表面，因而延緩了腐蝕進(jìn) 程，抗蝕性能提高叱有的文章指出：鋅鐵合金能提 高對漆膜的粘附能力，具有良好的焊接加工性、抗 蠕變性、易磷化性以及優(yōu)良的抗蝕性能其抗蝕性為 純鋅層的3-5倍!
