现代热浸镀技术

前言

第1章钢铁材料的腐蚀与防护1

1.1钢铁材料防护的重要性1

1.2钢铁材料的腐蚀1

1.2.1金属材料的腐蚀过程1

1.2.2金属腐蚀的类型2

1.2.3钢铁材料的腐蚀原理3

1.3钢铁材料的保护涂层4

1.3.1热浸镀层4

1.3.2电镀层4

1.3.3化学镀层5

1.3.4热喷涂层5

1.3.5扩散涂层6

1.3.6化学转化膜层6

1.3.7非金属涂层7

1.4锌涂层的耐蚀性8

1.4.1锌涂层电化学腐蚀原理8

1.4.2锌涂层对钢铁材料的防护作用9

1.4.3锌涂层在不同环境中的耐蚀性10

1.5锌涂层的工艺性能特点与应用13

1.5.1热浸镀锌层13

1.5.2电镀锌层21

1.5.3机械镀锌层22

1.5.4热喷涂锌层23

1.5.5渗锌层25

1.5.6富锌漆涂层26

1.5.7锌涂层的选择27

第2章热浸镀锌技术基础29

2.1锌的结构与性质29

2.1.1锌的结构29

2.1.2锌的热力学性质30

2.2热浸镀锌反应33

2.2.1铁锌相图及铁锌金属间化合

物相33

2.2.2铁锌金属间化合物相层的形

成过程34

2.2.3热浸镀锌层生长动力学36

2.3钢的化学成分对铁锌反应的影响39

2.4锌浴的化学成分对铁锌反应的

影响41

2.5含硅活性钢对热浸镀锌的影响46

2.5.1含硅活性钢的热浸镀锌反应46

2.5.2硅对铁锌金属间化合物相层

生长的影响作用47

2.6含硅钢表面状态对热浸镀锌层

影响50

2.6.1亚表面氧化50

2.6.2表面粗糙度51

2.6.3残余应力52

2.6.4表面晶粒位向53

2.6.5表面金相组织53

2.7高温热浸镀锌54

第3章热浸镀锌工艺55

3.1工艺分类及流程55

3.2挂件56

3.2.1挂件装置57

3.2.2挂件步骤59

3.3镀前处理60

3.3.1脱脂60

3.3.2除旧漆62

3.3.3酸洗64

3.3.4喷丸(砂)处理71

3.3.5溶剂助镀79

3.3.6烘干83

3.4热浸镀锌83

3.4.1热浸镀锌用锌的质量与检验83

3.4.2合金元素的添加85

3.4.3镀锌操作88

3.5镀后处理90

3.5.1离心法和螺纹刷光法90

3.5.2水冷90

3.5.3钝化90

3.5.4检测与修整91

3.5.5堆放及贮运91

第4章热浸镀锌新技术及发展

趋势94

4.1热浸镀锌合金技术94

4.1.1Zn-Al合金技术94

4.1.2Zn-Ni合金技术96

4.1.3Zn-Sn合金技术99

4.1.4Zn-Al-Sn-Bi合金技术100

4.1.5使用锌合金技术应注意的

问题101

4.2低铬与无铬钝化技术101

4.2.1三价铬钝化102

4.2.2无铬钝化105

4.3镀锌钢筋的研究与应用116

4.3.1钢筋混凝土环境116

4.3.2混凝土中钢筋的腐蚀117

4.3.3热浸镀锌钢筋的耐蚀性120

4.3.4热浸镀锌钢筋的力学性能121

4.3.5与环氧树脂涂层钢筋的比较122

4.3.6连续热浸镀锌钢筋技术122

4.4无烟助镀技术124

4.4.1常规助镀工艺应用现状124

4.4.2ZnCl2/KCl(NaCl)系助镀剂124

4.4.3Cu/Sn系助镀剂125

第5章热浸镀锌钢铁结构件的

设计128

5.1热浸镀锌钢铁结构件的材料选用

和加工128

5.1.1材料选择和镀层厚度128

5.1.2热浸镀锌结构件材料的组合129

5.1.3焊接结构件上的焊缝区镀层129

5.1.4热浸镀锌钢的力学性能130

5.1.5氢脆131

5.1.6镀件尺寸与重量131

5.2热浸镀锌钢结构件结构设计的有关

要求131

5.2.1排气孔的设计要求131

5.2.2进排液孔道的设计要求133

5.2.3防止变形的要求135

5.2.4其他的设计要求136

5.3典型热浸镀锌钢结构件的

设计137

5.3.1栏杆137

5.3.2矩形管构架137

5.3.3直径为7.6cm(3in)以上钢管的

组合构架138

5.3.4钢管梁柱、灯杆和电力杆138

5.3.5箱形部件139

5.3.6锥形标志杆139

5.3.7罐体或容器139

5.3.8螺纹件141

5.3.9间隙配合件142

5.3.10标记的打印142

第6章常规热浸镀锌设备144

6.1锌锅144

6.1.1锌锅材料144

6.1.2锌锅的尺寸和结构144

6.1.3锌锅的加热强度和生产能力146

6.1.4锌锅的使用146

6.1.5锌锅的安全运行148

6.1.6锌锅的使用寿命151

6.1.7锌锅停止运行、检查与修理153

6.1.8锌锅损坏时的应对措施154

6.2热浸镀锌炉155

6.2.1镀锌炉的筑炉材料155

6.2.2热浸镀锌炉的加热156

6.2.3热浸镀锌炉的加热系统157

6.2.4热浸镀锌炉的测温及控温调节

系统158

6.3前处理工艺槽159

6.3.1常用的耐腐蚀材料和涂料159

6.3.2脱脂(碱洗)槽160

6.3.3酸洗槽、溶剂槽和清洗槽160

6.4烘干槽或烘干平台161

6.5辅助设备162

6.5.1抽锌泵和捞渣器162

6.5.2锌液储存罐163

6.5.3溶剂处理装置163

第7章钢铁制件热浸镀锌标准及

质量要求165

7.1国内外热浸镀锌主要标准165

7.2热浸镀锌层的质量要求166

7.2.1镀层外观166

7.2.2锌层厚度167

7.2.3附着力170

7.2.4均匀性171

7.3热浸镀锌层的检验方法171

7.3.1试件抽样方法171

7.3.2镀层厚度测量方法172

7.3.3附着力试验175

7.3.4硫酸铜试验175

7.3.5镀件的脆性检验176

7.4热浸镀锌层外观缺陷及分析178

7.5热浸镀锌层的修复182

7.5.1允许修复的面积和修复层的

厚度182

7.5.2修复镀层的材料182

7.5.3镀层修复操作工艺183

7.5.4修复方法的选择183

第8章热浸镀锌的环保措施及环境

评价185

8.1热浸镀锌生产过程中产生的三废及

组成185

8.1.1热浸镀锌过程产生的废气185

8.1.2热浸镀锌过程产生的废液185

8.1.3热浸镀锌过程产生的固体

废料186

8.2热浸镀锌过程中的三废处理186

8.2.1废气的控制与处理186

8.2.2废液的控制与处理192

8.2100433B

本书介绍了当前广泛应用的热浸镀技术，并以热浸镀锌工艺为主线对钢结构件热浸镀锌过程各个环节涉及的基本问题进行了全面系统的介绍。本书内容包括钢铁材料的腐蚀与防护，热浸镀锌技术基础，热浸镀锌工艺，热浸镀锌新技术及发展趋势，热浸镀锌钢铁结构件的设计，常规热浸镀锌设备，钢铁制件热浸镀锌标准及质量要求，热浸镀锌的环保措施及环境评价，热浸镀铝、锡及铅。本书面向工业生产，侧重于实际应用，尽可能多地吸收一些新的技术成果，实用性强。

本书以热浸镀工艺和热浸镀层耐蚀机理为主线，在分析、总结国内外热浸镀层的研究现状及发展趋势的基础上，从海洋钢结构热浸镀层技术原理、工艺优化、制备流程、影响因素、试样制备、性能检测、耐蚀机理等角度详细阐述海洋钢结构热浸镀层腐蚀防护技术及其防护机理。主要内容包括热浸镀技术基础、热浸镀锌层影响因素、合金热浸镀层耐蚀机理、镀层海水腐蚀数学模型构建、镀层腐蚀监测系统研发、合金热浸镀层防腐蚀应用。

2021年8月20日，《钢材热浸镀锌锌渣回收处置利用技术规范》发布。

2022年3月1日，《钢材热浸镀锌锌渣回收处置利用技术规范》实施。

热浸镀锌（hot dipped galvanizing）的原理，简单的说即是将已清洗洁净的铁件，经由助镀剂的润湿作用，浸入锌浴中，使钢铁与熔融锌反应生成一合金化的皮膜。良好的热浸镀锌作业，应是各流程均在严格的管制下，彻底发挥该流程的功能。且若前一流程的操作不善，会造成后续流程的连锁不良反应，而大量增加作业成本或造成不良热浸镀锌产品。若前处理不良，则熔锌无法与钢铁正常完全反应，形成最完美的镀锌皮膜组织。若后处理不良，则破坏镀锌皮膜外观，降低商品价值等。