镀锡板是两面镀有商业纯锡的冷轧低碳薄钢板或钢带。它将钢的强度和成型性同锡的耐蚀性、锡焊性和美观的外表结合于一种材料之中。电镀锡板现在已有了品种非常广泛的系列产品,可供用户根据特定用途进行选择。钢基板可以镀上不同厚度的锡,对于通常使用的电镀锡板来说,也可以生产出两面上有不同厚度的镀锡层(差厚镀层)的产品,以适应某些容器对其内表面和外表面不同条件下的性能要求。还可以生产出多种精整表面产品以适应各种各样的用途。镀锡板要经过专门的钝化处理使其表面稳定化,并改善涂料附着性;其表面上还带有一层很薄的油膜以改善其储运和加工制造性能,这种油必须是灌装的食品允许的。由此组合成的镀锡板材料品种是很广泛的,使用户在选择使用材料时有很大的灵活性,能够为预定的最终用途正确地选择最合适的材料。锡具有抗腐蚀、耐变色、无毒、易钎焊、柔软和延展性好等优点。镀锡板具有以下特点。[1~3 0化学稳定性高。在大气中耐氧化,不易变色,与硫化物不起反应,与稀硫酸、稀盐酸、硝酸几乎不反应,加热时在浓硫酸、浓盐酸中缓慢反应。@锡的标准电位比铁正,对钢铁来说是阴极性镀层,因此只有在镀层无孔隙时才能有效地保护基体;但在密闭条件下,在有机酸介质中,锡的电位比铁负,具有电化学保护作用,溶解的锡对人体无害,故常制作食品容器的保护层。3锡的导电性好,易钎焊,所以常用于电子元件引线、印刷电路板及低压器件的电镀;铜导线上镀锡除提供可焊性外,还有隔离绝缘材料中硫的作用;轴承镀锡可密合和减小摩擦;汽车工业上活塞环镀锡及汽缸壁镀锡可防止滞死和拉伤。@锡在低于一13℃时,结晶开始变异,到-30℃将完全转变为一种非晶型的同素异形体(a锡或灰锡),俗称”锡瘟”,此时将失去金属锡的性质。但锡与少量梯或铋(0.2%~0.3%)共沉积形成合金可有效地抑制这种变异。俗称5锡同锌、镉层一样,在高温、潮湿和密闭条件下能生长“晶须””长毛”,这是镀层存在的内应力所致。小型电子元件电镀后通过加热消除内应力或电镀时与1%的铅共沉积可避免晶须造成短路事故。0镀锡后在232℃以上的热油中重熔处理,可获得有光泽的花纹锡层,可作为日用品的装饰镀层。
热浸镀钢结构件的设计
热镀锌钢结构件的材料选用和加工
设计人员决定采用热镀锌作为钢铁结构件防腐蚀方法时,应该首先了解热镀锌过程的基本步骤,了解热镀锌过程中的反应,钢结构件的成分对热镀锌镀层性能的影响,并在设计过程中合理选择钢结构件的品种,应用某些规则和借鉴成熟的实践经验(例如,ASTMA385标准《提供组合钢结构件的高质量热浸镀锌层的实践》中的一些内容),使所设计的钢结构件有良好的热镀锌工艺性,以保证能制造出质量最好的热镀锌钢结构件,并减少热镀锌的生产成本。从设计到热镀锌的全过程,设计人员、制造者和镀锌者之间应经常进行交流,及时和尽可能详细地相互传递设计与实施方案方面的信息,这样对获得最优质量的热镀锌钢结构件很有好处。热镀锌的基本工艺步骤是:脱脂、酸洗、浸溶剂、热镀锌、检验;这些基本步骤在各个热镀锌厂之间差别不大。基于热镀锌工艺上的特殊性,下面将介绍热镀锌钢结构件设计过程中材料的选择及确定加工工艺方法时要考虑的几个问题。
白锈的预防及处理
(1)白锈的预防
当镀件储存及运输需要紧密堆放在一起时,应该采取足够的预防措施来防止生成白锈。在镀件周围保持低湿度的环境和在堆积的镀件间保证足够的通风,可使白锈的产生减至最少。具体的预防措施如下。0可以采用表面处理方式来减少镀层白锈的产生。镀锌管和中空的镀件在镀锌后可涂一层清漆、像线材、板材和网材这类产品可打蜡和涂油,对热浸镀锌结构件水冷后即可进行铬酸盐或其他专用溶液的钝化处理。若镀件可以很快运走并安装,可不需任何后处理,实际上,热浸镀件需不需要进行表面处理主要取决于镀件的外形和可能的储存条件,紧密堆放或套入的镀件防白锈的能力差,特别是当它们不打开,连续存放几个星期以上时尤为如此。当然,如果镀锌结构件表面充分暴露,一般可不进行后处理。如果镀锌表面在6个月内要涂漆,则需选择适当的后处理工艺,以免影响锌层与漆的黏附性。0镀件应该在干燥的、有良好通风环境的条件下被覆盖存放。3如果镀件只能露天存放,镀件应该从地面架高并用窄条隔离物分开,以便给所有镀件表面提供自由流动的空气。镀件应该倾斜放置以方便排水,如图3-5所示。镀件不应存放在潮湿的土壤上或腐烂的植被上。在船运时,如果镀1件表面可能发生冷凝,也推荐使用隔离物。另外,如果镀件在运输时要过高山,会冷却,然后再到低处暴露于比较暖和潮湿的空气中,在这种情况下就必须使用1隔离物。含松脂的木材不能用作隔离物或包装物,因为松脂本身就有腐蚀性。
热镀锌钢结构件的力学性能
热镀锌过程一般不会使低碳结构钢的力学性能发生大的变化。在国际铅锌研究组织的赞助下,英国BNF金属技术中心曾对世界上主要工业国家的19种钢结构件热镀锌前后的力学性能进行了研究,研究的钢种大致相当于我国标准CB/T700-1988《普通碳素结构钢》和GB/T1591-1994《低合金高强度结构钢》中所列的一些钢种。BNF的研究报告《结构钢及其焊件的热浸镀锌》中得出结论:“热镀锌过程不会影响任何一种被研究的结构钢的拉伸、弯曲和冲击性能。”值得注意的是,很多钢结构中的部件是用冷轧钢或通过冷作加工方法来制造的。冷变形能增加钢结构件在热镀锌后出现应变时效脆性的可能。一些应用情况也已证明,过度的冷作加工会导致热镀锌钢结构件出现应变时效脆性。室温时应变时效进行得相对较慢,而在热镀锌的加热过程中却进行得很快。任何形式的冷变形都会降低结构钢的塑性。冲孔、开槽、剪切、剧烈弯曲等冷加工操作,都可能导致应变时效敏感的钢产生脆性。设计热镀锌钢结构件时,应尽量避免采用剧烈的冷作变形,以防止钢结构件热镀锌后出现应变时效脆性。还有一些钢铁材料,随着工作环境温度的降低,其脆性会明显增加。而热镀锌会提高韧脆转变温度,在严寒气候条件下使用热镀锌钢结构件时要注意采取下列一些措施可防范或减少这些脆性的发生。
1选择碳含量低于0.25%的钢。
2选择韧-脆转变温度低的钢。以保证钢结构件热镀锌后的韧-脆转变温度仍低于镀件的使用温度,即在使用温度下材料仍处于韧性状态。
3)选择应变时效脆性敏感性小的铝镇静钢。@碳含量在0.1%~0.25%之间的钢结构件弯曲时,弯曲半径至少是截面厚度的三倍;如果弯曲半径不得不小于截面厚度的三倍,则弯曲后应该在600℃进行去应力退火,退火保温时间根据截面厚度按0.4h/cm计算。。剪切或冲孔会使切口或孔缘产生严重的冷变形区,还可能会产生撕裂缺口,因此热镀锌钢结构件应尽量避免此类操作。特别是对于厚截面的材料,最好选火焰切割或锯切。材料的厚度超过20mm时,应该用钻孔,不用冲孔;如果采用冲孔,w明项度为一工分:,在中题具)年,产,展这品的高合理,会产生大的冷变形区。当材料的厚度小于6mm时,冲孔后热镀锌前不必消除应力。制作一些重要场合下应用的构件时,建议在650℃以上的温度进行热变形成形。在ASTMA143《防止热镀锌结构钢产品变脆的实践及脆性检测方法》标准中,对冷作加工和消除应力工序提供了一些指导意见,值得借鉴。产品批量生产之前,最好对一定量的冷作成形工件试样进行热镀锌和测试,以评判钢结构件产生应变时效脆性的倾向和程度。
氢脆
氢脆是一种通常发生在高强度钢中的脆化现象。钢在酸洗过程中会吸收氢原子,被吸收的氢原子在钢内(钢的晶界、位错等地方)逐步聚集到一起时,就会产生氢脆。在镀锌温度下,氢会从钢中逸出,而使氢脆很少发生,尽管如此,还是应采取防范措施去避免它。对于高强度钢(特别是抗拉强度超过1050MPa的1钢)结构件,建议用喷砂代替酸洗除锈,以避免吸入氢原子。
钢结构件的尺寸与质量
热镀锌构件的最大尺寸受锌锅尺寸的限制。当钢结构件太大不能整体进入镀锌锅而有超过一半长度能浸入时,可以将构件分两段先后进行热镀锌。在大型热镀锌钢结构件设计时,工件的质量有时也要考虑。如钢结构件的质量超过镀锌厂的起重设备的起吊能力,则应考虑改变设计或与镀锌厂商讨解决起重设备能力不足的问题。