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具有節(jié)能環(huán)保意義的新型鋼材防腐蝕方法——機械鍍鋅
據(jù)統(tǒng)計,世界上每年因腐蝕而報廢的金屬材料大約為金屬年產(chǎn)量的50%,因此,解決金屬材料,特別是鋼鐵材料的防腐蝕問題,是事關(guān)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的大問題。目前鋼鐵材料防腐蝕的有效方法為兩大類:一種是合金化,如不銹鋼,這種方法要消耗大量貴重合金元素,工藝成本很高;另一種是利用鍍層防腐,主要是鍍鋅。第二種方法在歷史上曾有滲鍍法和熱噴涂法,但滲鍍法生產(chǎn)周期長,表面質(zhì)量低,容易造成漏鍍;而熱噴涂法孔隙率高且鋅的利用率低,故已少用。目前,主要采用熱鍍法,電鍍法以及近年來發(fā)展起來的機械鍍鋅法。
熱鍍法是將鋼鐵材料經(jīng)預(yù)處理后浸入液態(tài)金屬鋅中,經(jīng)過鐵與鋅形成鐵鋅化合物,然后在鐵鋅合金層表面生成純鋅層。電鍍法是在直流電流作用下,讓電解液中的鋅離子還原并沉積在工件表面上形成鍍鋅層。這兩種方法在生產(chǎn)過程中都不可避免地涉及廢液處理、排放以及金屬蒸汽與金屬沉渣等導(dǎo)致環(huán)境污染的嚴重問題。特別是電鍍過程會產(chǎn)生大量的含有金屬鉻及氫氰根等劇毒物質(zhì)的廢液廢渣,對環(huán)境造成嚴重威脅,同時又會對鋼鐵材料本身引起氫脆。
機械鍍鋅是20世紀50年代發(fā)明,80年代進入工業(yè)應(yīng)用的一種新型表面處理防腐技術(shù)。其典型工藝是把經(jīng)過表面預(yù)處理的工件放入轉(zhuǎn)動的滾筒中,加入水和沖擊介質(zhì)(如玻璃丸);在轉(zhuǎn)動滾筒內(nèi)形成一個具有碰撞和搓碾作用的流態(tài)環(huán)境。根據(jù)預(yù)定的鍍層厚度加入鋅粉和活化劑,在化學(xué)藥劑和機械碰撞的共同作用下形成鍍層。由此可見,機械鍍鋅既沒有高溫下的化學(xué)冶金反應(yīng),也沒有外電場作用下的電解沉積效應(yīng),僅僅靠運動介質(zhì)使鋅粉與鋼材表面“冷焊”在一起,是一種完全不同于傳統(tǒng)工藝的全新工作原理?;谶@種工作原理,機械鍍鋅具有以下優(yōu)點:(1)清潔生產(chǎn),符合環(huán)保要求。所用原料無毒,全過程在室溫下操作,工藝用水可全部循環(huán)使用,無濺灑溢漏,不產(chǎn)生燃燒煙塵、有害氣體、金屬蒸汽。(2)生產(chǎn)成本低,符合節(jié)能要求。除動力電源外,不需要調(diào)控電源,也不需要加熱裝置,設(shè)備簡單,能耗低。(3)鍍層厚度及種類容易控制。鍍層厚度可根據(jù)需要通過控制加料量來進行控制。(4)無氫脆和退火軟化問題。避免了熱浸鍍和電鍍法的缺點。
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