工件在經(jīng)過脫脂、酸洗、清洗等生產(chǎn)工序處理后,在其表面上仍然會附有殘余的鐵鹽、殘酸等(焊接結(jié)構(gòu)件的“存液”現(xiàn)象也不可避免);在工件浸入鋅液前,工件潔凈的鐵基體表面,在這些殘余污物的作用下,還可能與空氣進行反應(yīng)生成薄的氧化膜(銹),就必須再一次進行除銹。為了防止這一現(xiàn)象的發(fā)生,酸洗到浸鋅工序之間采用助鍍液處理,也就是浸(浸漬或者涂覆)助鍍液,其作用是:
(1)進一步清除工件表面上殘留的鐵鹽及未除掉的氧化鐵等雜質(zhì)。
助鍍液對工件的鋼鐵表面起到清潔的作用,去除酸洗工件經(jīng)清洗后殘留在工件表面的鐵鹽或氧化物,使工件在浸鋅時具有最大的表面活性。這個作用主要是有氯化銨來完成的。 助鍍液在工件表面形成的復(fù)鹽鹽膜中含有結(jié)晶水,這種結(jié)晶水會產(chǎn)生兩種羥基酸,及氫氧化鹽類,它們可以分解、破壞工件浸鋅時在鋅液表面所形成的氧化鋅層,有利于生成Zn-Fe合金相層。這也是一些不設(shè)置烘干、而是利用加熱助鍍液提高其自干特性進行熱鍍鋅工藝的重要原因。
過量的鐵鹽帶入助鍍液的影響和鹽酸相似,將增加鋅灰的產(chǎn)生,另外一個影響需要根據(jù)鐵的氧化狀態(tài)而定。生產(chǎn)中往往在采用雙氧水除鐵后,緊接著加入苛性鈉或氨水來調(diào)整PH,并將pH控制在5左右,這種作法是為了保持助鍍液工藝性的穩(wěn)定。如果提高pH,將使二價鐵氧化成三價鐵。原氯化亞鐵轉(zhuǎn)換成氫氧化鐵,但氫氧化鐵在干燥階段又無法完全被烘干。生產(chǎn)中,烘干工序一般將工件的干燥溫度控制在80℃~100℃,即使是溫度達到150℃,包含在氫氧化鐵中的水,也無法完全被去除,所以這些殘留的水,仍將被帶入鋅鍋與鋅液反應(yīng)產(chǎn)生鋅灰,這也是熱鍍鋅生產(chǎn)中,無法避免產(chǎn)生鋅灰的原因。
如果提高工件的烘干溫度,殘留的水和助鍍液復(fù)鹽鹽膜中的結(jié)晶水,都會被去除,但這樣又會導(dǎo)致助鍍液失效,因為助鍍液復(fù)鹽鹽膜中的結(jié)晶水可以形成羥基酸,分解、破壞工件浸鋅時在鋅液表面所形成的氧化鋅層,利于生成Zn-Fe合金相層。導(dǎo)致助鍍液失效,因為助鍍液復(fù)鹽鹽膜中的結(jié)晶水可以形成羥基酸,分解、破壞工件浸鋅時在鋅液表面所形成的氧化鋅層,利于生成Zn-Fe合金相層
(2)進一步溶解并清除工件表面上的氧化鐵。
助鍍液復(fù)鹽鹽膜可降低工件表面在鍍前處理過程中發(fā)生進一步氧化的機會,利予減少工件浸鋅時產(chǎn)生的氧化鋅,即鋅灰。
(3)潔凈表面的工件浸入鋅液,有利于降低鋅液的表面張力,促使工件鐵基體與液鋅快速浸潤并反應(yīng),保證Zn-Fe合金反應(yīng)的順利進行,快速形成Zn-Fe合金相層,從而縮短合金反應(yīng)的時間,使鍍鋅層更為美觀。
(4)熱鍍鋅工件質(zhì)量缺陷除了因酸洗質(zhì)量不好造成的缺陷之外,助鍍液中的雜質(zhì)過高的含量也同樣對熱鍍鋅質(zhì)量造成缺陷。
助鍍液中不可避免地會隨著酸洗好的工件帶入一些諸如酸、鐵、灰塵等雜質(zhì),久而久之,助鍍液中雜質(zhì)含量便越來越高,這些雜質(zhì)又被工件帶進鋅液,使鋅液中的雜質(zhì)也越來越多,在工件浸鋅過程中產(chǎn)生“漏鍍”、表面光潔度不好、產(chǎn)生鋅灰鋅渣較多、鋅耗較大等諸多缺陷,進而使熱鍍鋅的生產(chǎn)成本增加。針對在熱鍍鋅生產(chǎn)中工件出現(xiàn)如“漏鍍”、表面光潔度不好、產(chǎn)生鋅灰鋅渣較多,鋅耗較大等諸多缺陷,一般常規(guī)的做法都是在鋅液上做處理,忽略了對工件在鍍前處理過程中各個工序的控制。
在熱鍍鋅生產(chǎn)中,助鍍的作用在于改善鐵與鋅在鋅液中的反應(yīng)速度和反應(yīng)質(zhì)量,進而可以獲得較佳的熱鍍鋅工件外觀,降低表面瑕疵率。
單質(zhì)氯化鋅或氯化銨溶液特性如下:采用單質(zhì)的氯化鋅或氯化銨來配制助鍍液,存在著一定的特性缺陷。例如,氯化銨氯化鋅復(fù)鹽溶液對鐵鹽的溶解能力要比氯化鋅高許多倍,單一的氯化鋅溶液對工件表面的活化作用比較高。它在濃溶液中能生成有明顯酸洗的配合酸,可溶解并清除工件表面上的金屬氧化物,常做焊接用的“熟鏹水”。
助鍍液對鐵鹽的溶解能力隨著氯化銨含量的增高而增強。氯化銨的揮發(fā)性很好,但其分解時會過量地放出HCl,HCl會提高鐵鹽濃度,因此純氯化銨也不宜采用。
所以,采用單質(zhì)的氯化鋅或氯化銨作為助鍍液的做法,是不妥的。溶液中含有的三氧化二鐵在不同成分助鍍液中的溶解度不同。
助鍍液氯化鋅含量對浸鋅性能有重要影響。氯化鋅含量偏高,復(fù)鹽鹽膜的沉積速度提高,但分散能力和深鍍能力降低;氯化鋅含量偏低,復(fù)鹽鹽膜的分散能力好,但沉積速度慢。