熱鍍鋅層也稱熱浸鍍鋅層，是指鋼鐵構(gòu)件浸入熔融的鋅液中獲得的金屬覆蓋層。

 

一、熱鍍鋅層的形成過程

 

系指鐵基體與最外面的純鋅層之間形成鐵-鋅合金的過程，鋼制件表面在熱浸鍍時(shí)形成鐵-鋅合金層，才使得鐵與純鋅層之間很好結(jié)合。其過程可簡(jiǎn)單地?cái)⑹鰹椋寒?dāng)鐵工件浸入熔融的鋅液時(shí)，首先在界面上形成鋅與α鐵（體心）固溶體。這是基體金屬鐵在固體狀態(tài)下溶有鋅原子所形成一種晶體，兩種金屬原子之間是融合，原子之間引力比較小。

 

因此，當(dāng)鋅在固溶體中達(dá)到飽和后，鋅鐵兩種元素原子相互擴(kuò)散，擴(kuò)散到（或叫滲入）鐵基體中的鋅原子在基體晶格中遷移，逐漸與鐵形成合金。而擴(kuò)散到熔融的鋅液中的鐵就與鋅形成金屬間化合物FeZn13，沉入熱鍍鋅鍋底，即為鋅渣。鋼制件件從浸鋅液中移出時(shí)表面形成純鋅層，為六方晶體，其含鐵量不大于0.003％。

 

二、鋅層的作用

 

1.隔離層保護(hù)

隔離保護(hù)層的兩個(gè)重要性能是其對(duì)金屬的附著力和自身的耐磨性。在這方面，熱鍍鋅層提供了堅(jiān)硬的、由金屬鍵結(jié)合作用的隔離層，它可以完全覆蓋鋼鐵表面，將鋼鐵與腐蝕的環(huán)境隔離開。

 

2.腐蝕產(chǎn)物層的保護(hù)

熱鍍鋅層表面腐蝕后形成的腐蝕產(chǎn)物會(huì)產(chǎn)生體積膨脹，堵塞因鍍層的選擇性溶解而出現(xiàn)的不連續(xù)間隙，從而阻礙鍍層的進(jìn)一步腐蝕，使鍍鋅層在環(huán)境腐蝕介質(zhì)中的腐蝕速度降低。

 

3.電化學(xué)保護(hù)

對(duì)于意外破壞而暴露出的任何小區(qū)域，如碰傷或刮痕等，由于鋅的電位比鐵更負(fù)，熱鍍鋅層作為犧牲性的陽極被優(yōu)先腐蝕，對(duì)鋼鐵提供陰極保護(hù)。

 

三、鋅層外觀質(zhì)量

 

1.鋅層應(yīng)連續(xù)、均勻、光滑；

2.鋅層應(yīng)牢固地附著在附件上，在有要求時(shí)應(yīng)進(jìn)行鋅層結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn)；

3.附件與膠合劑接觸的內(nèi)表面，其外觀質(zhì)量由相應(yīng)的附件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。線路絕緣子用附件其外露表面不允許缺鋅。其他絕緣子附件，其外表面缺鋅面積和對(duì)所有附件的鋅層碰損面積均應(yīng)符合表１規(guī)定；各種凸起的缺陷（如：鋅堆、鋅渣、溶疤和毛刺等）不應(yīng)影響附件的裝配和安裝連接互換。各種凸起的缺陷高度不應(yīng)大于1mm。

4.單位面積上的鋅層質(zhì)量和相應(yīng)的鋅層厚度以及“硫酸銅溶液法”通過次數(shù)，應(yīng)符合表2規(guī)定。鋅層最小厚度及其允許范圍，應(yīng)符合表3規(guī)定。

 

四、試驗(yàn)方法

 

1.用磁力測(cè)層儀測(cè)定鋅層的平均厚度（簡(jiǎn)稱磁力法）

 

試品處理與要求

試品應(yīng)從經(jīng)外觀和尺寸檢查合格后的同一批（以同一工藝方法加工的同一型號(hào)的產(chǎn)品分批）中隨機(jī)抽取。試驗(yàn)前應(yīng)將試品鋅層表面的油污、臟物等清除干凈。試品不應(yīng)有剩磁存在（例如:經(jīng)磁力法探傷的附件），如有剩磁，必須進(jìn)行去磁。

 

試驗(yàn)設(shè)備

推薦采用DHC-Ｉ型測(cè)層儀（磁阻式）或其它等效的測(cè)量?jī)x測(cè)量，其探頭直徑應(yīng)不大于2mm。

 

試驗(yàn)方法

試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照測(cè)量?jī)x制造廠提供的規(guī)程或儀器使用說明書進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量點(diǎn)應(yīng)隨機(jī)均布于整個(gè)試品的鋅層表面，但試品的邊緣和棱角部位除外，其測(cè)量處數(shù)按表4規(guī)定：

試驗(yàn)結(jié)果判斷

單個(gè)試品的鋅層厚度實(shí)測(cè)算術(shù)平均值，以及全部試品的實(shí)測(cè)平均值達(dá)到規(guī)定值要求，則通過本試驗(yàn)。如二項(xiàng)均不合格，則應(yīng)加倍數(shù)量進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，二項(xiàng)均應(yīng)合格，則通過本試驗(yàn)。

如全部試品的實(shí)測(cè)平均值合格，而有一只或一只以上的單個(gè)試品的實(shí)測(cè)平均值不合格，則應(yīng)按本條抽取相同試品進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)。經(jīng)重復(fù)試驗(yàn)后，二項(xiàng)實(shí)測(cè)平均值應(yīng)合格，則通過本試驗(yàn)。如果單個(gè)試品的平均值合格，而全部試品平值不合格，則應(yīng)按“稱量法"進(jìn)行一次仲裁試驗(yàn)。如最小鋅層厚度不合格，則應(yīng)抽取相同試品數(shù)進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)。如合格，則通過本試驗(yàn)。

 

2.用去膜試驗(yàn)測(cè)定單位面積鋅層質(zhì)量（簡(jiǎn)稱稱量法）

 

試品處理與要求

試品應(yīng)從已經(jīng)外觀和尺寸檢查合格的同一批產(chǎn)品中隨機(jī)抽取(一般推薦為三只)。試驗(yàn)前應(yīng)將試品表面的臟物清除干凈。如有必要，試品須用不侵蝕鋅層的有機(jī)溶劑如三氯乙烯去油污。對(duì)較大的試品，允許切塊進(jìn)行試驗(yàn)，切塊的最小面積不小于200mm2。

 

去膜溶液制備

將約3.2g的三氯化銻或2g三氧化二銻溶解于500ml濃鹽酸(密度1.19g/ml)中，然后用蒸鎦水將該溶液稀到1000ml。制備好的溶液至少使試品的每平方厘米鋅層表面具有10ml溶液，但不多于20ml。

 

試驗(yàn)方法

試驗(yàn)時(shí)，先將準(zhǔn)備好的試品或切塊逐只稱量，其精度應(yīng)準(zhǔn)確到千分之一克。試品應(yīng)完全浸入與室溫相近的溶液中，直至鋅層完全溶解為止。溶解過程的終止，可視從溶液中排放的氣開始停止冒泡來確定。然后將試品放在流動(dòng)的水中沖洗，如有必要，刷去可能粘在表面上的任何殘留物，再?zèng)]入酒精中。取出立即加熱至約100℃烘干。待試品冷卻后，最后按上述精度的衡器稱量。

 

試驗(yàn)結(jié)果判斷

單位面積鋅層質(zhì)量m3=（m1-m2）/S，m1為去膜前試品質(zhì)量，m2去膜后試品質(zhì)量，S為試品鋅層表面積

試驗(yàn)結(jié)果判斷：如果m3等于或大于規(guī)定值時(shí)為合格。

 

3.用金相顯微鏡側(cè)量鋅層的平均厚度（簡(jiǎn)稱顯微鏡法）

 

試品被測(cè)斷面的制備

試品的被測(cè)斷面應(yīng)自被試品的有效鋅層部位(鋅層未受損傷的螺牙工作面)切割，然后將斷面磨平、拋光和侵蝕、在切割、研磨和拋光時(shí)，均應(yīng)垂直于被測(cè)鋅層斷面。研磨時(shí)所施加的壓力和磨料的硬度，應(yīng)與鋅層的硬度相適應(yīng)，施加壓力的方向應(yīng)與斷面垂直。研一定時(shí)間后，將工件轉(zhuǎn)動(dòng)90°角再磨，磨料顆粒度和施加的壓力由大至小，直至斷面完全磨平為止。然后在平面拋光輪上拋光，再用乙醇清洗并干燥，將斷面在腐蝕劑中進(jìn)行腐蝕，取出后用水沖洗，再用乙醇清理斷面并干燥。

 

試驗(yàn)方法及結(jié)果判斷

將制備好的被測(cè)斷面在金相顯微鏡上測(cè)量，測(cè)量應(yīng)嚴(yán)格按儀器制造廠提出的使用規(guī)程進(jìn)行。螺牙工作面上每相距一個(gè)螺距測(cè)量一點(diǎn)，共測(cè)三點(diǎn)，取三點(diǎn)的算術(shù)平均值，即為單個(gè)試品的實(shí)測(cè)鋅層厚度。鋅層厚度以鋅層外表至鋅層與鐵鋅合金交界面為界。

單個(gè)試品和全部試品（一般推薦為三只試品）的實(shí)測(cè)鋅層厚度算術(shù)平均值，均達(dá)到規(guī)定值的要求則認(rèn)為試驗(yàn)合格。

 

5.用硫酸銅溶液試驗(yàn)鋅層的均勻性（簡(jiǎn)稱硫酸銅溶液法）

 

試品處理與要求

試品應(yīng)從已經(jīng)外觀和尺寸檢查合格的同一批產(chǎn)品中隨機(jī)抽取。試驗(yàn)前應(yīng)將試品表面的臟物清除凈，然后浸入適當(dāng)?shù)娜芤褐星宄杏臀?。再浸?%的硫酸溶液中15s，取出試品在流動(dòng)的水中仔細(xì)沖洗后用清潔的軟布擦干。對(duì)于缺鋅和碰鋅部位應(yīng)作出標(biāo)記。對(duì)于規(guī)定不要求鍍鋅或不作考核的部位，可用石蠟或共他適合的涂層覆蓋其表面；對(duì)于不要求鍍鋅或不作考核的管狀附件內(nèi)腔或某些孔，可用塞子塞緊封嚴(yán)。

 

硫酸銅溶液制備

在每100ml的蒸鎦水中加入35g化學(xué)純結(jié)晶酸銅，在每1000ml的硫酸銅溶液中加入約1g碳酸銅，或氫氧化銅，或黑色氧化銅，并充分?jǐn)嚢?。配制好的溶液靜置不少于24h。過濾或緩慢地傾倒出已澄清的溶液，棄去沉淀物。制備好的硫酸銅溶液，在20℃時(shí)其密度應(yīng)為(1.170士0.010)g/ml。

盛硫酸銅溶液的容器和試驗(yàn)用容器，應(yīng)以陶瓷、玻璃、搪瓷等不與硫酸銅溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的材料制成。試驗(yàn)用容器的內(nèi)腔尺寸應(yīng)保證在試品漫入溶液中時(shí)，試品的任何部位至容器內(nèi)壁的最短距離不小于25mm。每平方厘米的鋅層面積至少應(yīng)具有6ml的溶液。

 

試驗(yàn)方法

將準(zhǔn)備好的試品完全浸入溫度為(20±4)℃的硫酸銅溶液中1min，溶液應(yīng)始終保持在這一溫度范圍內(nèi)。浸漬時(shí)試品和溶液均不得攪動(dòng)，試品與容器壁之間不應(yīng)相互接觸。當(dāng)試品達(dá)到浸漬時(shí)間后應(yīng)迅速取出并立即在清潔流動(dòng)的水中沖洗，用毛刷刷去表面沉淀物，再用清潔軟布擦干，立即進(jìn)行外觀檢查。上述過程算作一次試驗(yàn)。

按照上述規(guī)定作完每只試品所規(guī)定的試驗(yàn)次數(shù)，溶液不應(yīng)繼續(xù)使用。除最后一次浸漬外，試品經(jīng)外觀檢查后均應(yīng)立即再漫入溶液中。

 

試驗(yàn)結(jié)果判斷

試品按規(guī)定次數(shù)試驗(yàn)完后，以目力觀察方法檢查，每次試品上均不應(yīng)有紅色金屬銅附著。如果有金屬銅附著，經(jīng)硬質(zhì)橡皮或不損壞鋅層的工具擦拭，擦去附著的銅，若露出鋅則認(rèn)為合格，若露出鐵基則認(rèn)為不臺(tái)格。而邊角或螺紋尖角上呈現(xiàn)的任何微小紅色金屬附著，允許存在。當(dāng)上述試驗(yàn)中有一只或一只以上試品達(dá)不到規(guī)定的試驗(yàn)次數(shù)，允許抽取加倍的試品進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，如經(jīng)重復(fù)試驗(yàn)仍有一只或一只以上試品達(dá)不到規(guī)定的試驗(yàn)次數(shù)，則該項(xiàng)試驗(yàn)不合格。

 

6.鋅層結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn)（銼刀試驗(yàn)）

 

將附件夾在臺(tái)鉗中，用粗銼刀銼鍍層的邊棱。銼刀與鍍層表面大約45°角，由基體金屬向鍍層方向銼，鍍層不得揭起或脫落。其試品推薦采用一只，如不合格，則應(yīng)抽取二只進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，如試驗(yàn)仍有一只不合格，則未通過本試驗(yàn)。