熱浸鍍鋅的由來
鍍鋅(Galvanizing)之字源
1.用熱浸的方法將鋅鍍在鋼制品表面以便防蝕之方法稱為"鍍鋅(Galvanizing)",或稱為"熱浸鍍鋅(Hot-dip Galvanizing)"。"Galvanizing"一字來源于意大利科學(xué)家Luigi Galvani(公元1737-1798年)之姓氏。Galvani于1791年發(fā)現(xiàn)用鋼鐵制成的夾子,夾住一塊已死去的青蛙腿時,青蛙腿會抽動。Galvani誤認(rèn)為系青蛙腿本身存有電流使之抽動。
2.過了幾年,另一位意大利科學(xué)家,AlessandoVolta(1745-1827)解釋青蛙腿系一導(dǎo)體,并指出Galvani發(fā)現(xiàn)了另一個新的可產(chǎn)電(流)的方法,即以不同的金屬相接或直放于酸液槽內(nèi),則其中一金屬會得一正電壓,而另一個得一負(fù)電壓(即電位差)。如再以一條電線連接兩金屬則可發(fā)現(xiàn)電線有電流通過。Galvani與Volta系人類首次發(fā)現(xiàn)可產(chǎn)生穩(wěn)定電流之科學(xué)家。從此很多科學(xué)家投入研究,而成為一門新的領(lǐng)域稱為"電化學(xué)(Electrochemistry)"。如電池與電解都是利用此原理制成。
3.為了紀(jì)念Volta之發(fā)現(xiàn)而將電壓稱為"Voltage",其單位則稱伏特(Volt)。另外將不同金屬之間因電位差(電化學(xué))產(chǎn)生電的流動現(xiàn)象稱為"GalvanicAction"用以紀(jì)念Luigi Galvani。將鋅熱浸鍍在鋼品表面而防鋼品腐蝕之方法,即利用鋅與鐵(不同金屬)之電位差,鋅之電子流向鐵而保護鐵之方法稱為Galvanizing,并專用為鍍鋅之稱呼。
1931年波蘭人Tardenz Sendzimir發(fā)現(xiàn)一套足以改變鍍鋅工業(yè)之制程,其方法為:冷軋后之鋼帶先在氧化氣氛中預(yù)熱,以去除在板面上之軋延殘油,也會在板面上形成一層薄氧化鐵。鋼帶再進入氫—氮之還原氣氛中高溫將氧化鐵還原,而使鋼帶表面達到適合鍍鋅之狀況。接著鋼帶必須冷卻控制以便在出爐時之溫度適合鍍鋅。1936年美國Armco鋼鐵公司Butler工場成功地工業(yè)化故稱為Armco—Sendzimir法,并于1938年取得美國專利。此制程亦稱為氧化性直燃式爐(Oxidizing Direct—Fired Furnace)。Sendzimir法之另一優(yōu)點在于不用助鍍劑(Flux)故可在鍍槽中加入鋁(Al)以抑制硬脆之鋅鐵合金層(Zn-Fe Alloy Layer)過度形成,可提高鋅之附著性與成形性。但因須在高溫下將鋼帶表面氧化層還原,故無法生產(chǎn)全硬板。鋼帶表面必須清凈才能促使鋅與鐵反應(yīng)而得良好之鍍層。助鍍劑之目的即在于防止雜質(zhì)與鐵銹之生成。最常用之助鍍劑為氯化鋅(ZnCl2)與氯化銨(NH4Cl)或兩者混合使用。可分濕式(Wet Flux)與干式(Dry Flux)兩種。
濕式助鍍劑系直接浮在鋅浴之上,除提供上述之功能外,更可與氧化鋅(ZnO,系鋅浴表面融鋅氧化形成之白粉物)反應(yīng)形成下列化合物,浮在鋅浴上方形成無害物質(zhì)。
2ZnO+2(ZnCl2·NH4Cl)→ZnCl2·ZnO+2ZnCl2·NH3+H2O↑
因此濕式助鍍劑浮在鋅浴上故無法在鋅槽中加鋁(Al)以抑制鋅鐵合金之形成。因為鋁比鋅活潑,在鋅槽中會與助鍍劑作用產(chǎn)生低熔點之氯化鋁(AlCl3)白煙消失。
2Al+3ZnCl2→3Zn+2AlCl32A1+6NH4C1→2AlCl3+6NH3+3H2
因此鋁含量減少且破壞助鍍劑而產(chǎn)生鍍鋅問題,故以濕式方式生產(chǎn)者,鋅鐵合金屬較厚,成形性及附著性較差。
鍍鋅防蝕原理
鋼材雖然具有強度高,便于加工,而且經(jīng)濟等優(yōu)點,但容易銹蝕也是其**缺憾,當(dāng)然最有效而且最經(jīng)濟的防蝕方法就是鋼材表面鍍鋅。鍍鋅防蝕之原理有二,一為「覆蓋隔絕」原理,二為「替代腐蝕」原理。覆蓋隔絕原理(Barrier Protection) 使鋼材不與空氣及水直接接觸,即可防止生銹。鍍鋅螺絲亦利用此原理制成。
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