重力法高速电镀锌工艺参数对镀层影响的研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:yuyu198995
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镀锌是钢铁材料上广泛使用的一种防腐手段。连续热浸镀锌因生产工艺局限性,镀层很厚,通常可达几十微米,造成了能源资源的浪费。高速电镀锌技术因其生产效率高、镀层厚度可控性好、节约资源能源、产品质量稳定、生产工艺环保等诸多优点而具有广阔的应用前景,国内高速电镀锌的生产应用已具初步规模,但相关工艺技术、理论还未成熟,需要在规范工艺参数对镀层性能的影响方面进一步深入研究。本文首先进行了常规静态电镀锌的研究,主要研究参数包括电流密度(1.5-3.5A/dm2)、主盐浓度(50~130g/L)、镀液温度(20~60℃)等。本人通过赫尔槽实验确定了静态电镀过程中电流密度的范围为1.5-3.5A/dm2;然后进行静态实验,结果表明:在电流密度为1.5-3.5A/dm2时,随着电流密度增大,镀层孔隙率上升,表面粗糙度变大,耐蚀性下降;在主盐浓度为50~130g/L时,随着浓度的增大,晶核形成增多,但晶核间排列错综复杂,镀锌层的表面粗糙度增大,耐蚀性下降。其次,依据高速电镀锌工艺原理,自制了模拟重力法高速电镀锌设备,该设备的主要参数为:钢板运动速度50-200m/min、电镀液流量20~120 L/min、电流范围0-100A,镀液以浓度为90 g/L的Zn2+和浓度为6g/L的游离酸组成,经小电流电解除杂后使用。实验借助场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、激光共聚焦显微镜、电化学工作站、盐雾试验箱等仪器详细分析了重力法高速电镀锌技术的工艺特点及镀层性能;利用模拟的重力法高速镀锌装置系统考察了电流密度(10~40 A/dmm2)、钢板运动速度(40~130 m/min)、基板类型等工艺参数对锌镀层结晶形貌、取向、织构、粗糙度及耐蚀性的影响,并根据实验结果分析阐述了各工艺参数的影响机理。结果表明:电流密度的增加,使锌层结晶致密的同时增大了(002)面衍射强度,电流密度超过30A/dm2时出现枝晶,导致粗糙度的增大和耐蚀性的下降,钢板速度的提高可进一步降低浓差极化,使镀层结晶致密,(10X)等锥形面衍射强度增大,钢板速度的增加有利于耐蚀性的提高和粗糙度的下降;此外,不同类型的基板对镀锌层的形貌和结晶取向也产生一定程度的影响。此外,为改善镀锌层质量、提高企业效益,实验利用FESEM及EDS、XRD等分析了重力法电镀锌生产线中镀锌板缺陷“黑斑”处的成分及可能形成的原因。
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