基本介紹
- 中文名：鋅花
- 外文名：spangles
- 影響因素：合金元素、冷卻速度等
- 原理：降低鋅液的凝固溫度
- 方法：在鋅液中加入其它元素法
- 學科：冶金工程
介紹,獲取方法及原理,鋅花分類,各種因素對鋅花形成的影響,
介紹
鋼板的熱浸鍍層表面在凝固時均出現鍍層金屬的結晶花紋，這種結晶花紋對鍍鋅板尤為明顯，呈現出美麗的鋅結晶的外觀，因而成為熱鍍鋅板外觀的重要特徵，通常稱此結晶花紋為“鋅花”（spangles）。
鋅花晶體最完整的形態為近似於雪花呈六角星形。通過對鋅花晶體結構研究發現，只有位於鋼板表面上帶枝狀的鋅晶體才能形成六角星形或雪花狀鋅花。如果晶臂不在鋼板平面內，六角星形狀就會改變。
獲取方法及原理
產生鋅花的原理是設法降低鋅液的凝固溫度。延長鋅花晶體的生長時間，便於鋅花的長大，高純度的鋅是不能生成鋅花的，因為其中缺少結晶核。熱鍍鋅鋼板表面有美麗的鋅花，這是它區別於其他鍍層板的顯著特徵之一。
在鋅液中加入其它元素法
當在鋅液中加入某種合金元素後，可以使其結晶過程延長，則表面鋅液在未達到其共晶溫度以前不會凝固。純鋅在419.5℃凝固，如果加入錫（0.5%以下）後，則錫-鋅共析合金在未降到198℃以前不會凝固。加入鎘後，則鎘-鋅共析合金在未降到264℃時不會凝固。如加入銻（0.3%以下）後，其銻-鋅共析合金在未降到409℃不會凝固。加入鉛後，其鉛-鋅共析合金在未降到317℃不會凝。因此，比純鋅的凝固時間都有不同程度的延長，使鋅花晶體的生長時間大大延長，便於鋅花的長大，所以可獲得較大的鋅花。
表面吹氣體法
在表面純鋅層將要凝固時，如果以蒸汽流或二氧化硫氣流通過其表面，使鋅花晶體得以順利生長，可得到較大的花紋。吹二氧化硫氣流的另一個目的是可形成緻密的氧化膜而提高鍍鋅層的耐腐蝕性。
鋼絲網法
這種方法只能用在鍍鋅薄板上，它是用磁性輥子使鋼絲網與鋅層表面接觸來達到此目的的。由於鋼絲網節結接觸之處首先受到冷卻，在該處首先生成結品的固體顆粒而成為結晶核，其餘未凝固的鋅液，即以此為結晶核開始向外結晶擴展生成鋅花。
噴水霧法
在鍍鋅鋼件表面上的純鋅液未凝固時噴以水霧（水與蒸汽或水與空氣的混合物）造成結晶核。未凝固的鋅液即以此為起點向外擴散而生成鋅花。
其它方法
除抗訴四種指明的方法外，如果能做到鍍件的表面平滑、鍍鋅層比較薄、控制溫度均勻下降及足夠的空氣中冷卻時間，都能獲得較大的鋅花。
鋅花分類
（一）大鋅花
以肉眼可以分辨的直徑大於3mm的鋅花稱為大鋅花，也有人稱為正常鋅花或自然鋅花。國際上公認的最佳尺寸為8~12mm。
在自然界中鉛和鋅為共生礦床，採用火法冶煉時，鉛液密度大在下部，鋅液密度小在上部，由此可進行分離。但鉛在鋅液中的飽和濃度為2%，所以粗鋅中有大量鉛成分。熱鍍鋅有150多年歷史了，當時沒有現代化的精煉技術，只有採用粗鋅進行熱鋅鍍生產，因鋅液中混進了鉛，故熱鍍鋅板一定會出現鋅花。因此長期以來就形成了熱鍍鋅板一定要有鋅花，沒有鋅花就不是熱鍍鋅板的錯誤觀點。實際熱鍍鋅板帶有鋅花沒有任何好處：第一，鋅層中含有鉛或銻會加快電化學腐蝕速度，使熱鍍鋅板使用壽命減少15%~20%；第二，有鋅花會使板面凹凸不平；第三，有鋅花不利於進一步塗層，因為一個鋅花會出現一個暗斑，反而影響美觀。目前歐美已開發國家已看不到大鋅花熱鍍鋅板，全部走向了無鋅花產品，只有東南亞不已開發國家中仍然保留有大鋅花品種。
（二）小鋅花
鋅花直徑1~2mm的鋅花稱為小鋅花。當熱鍍鋅板從鋅鍋出來之後，向沒有凝固的鋅層噴射水霧或鋅粉時，則一個水霧滴、一個鋅粉顆粒就會形成一個結晶中心，使單位面積鋅花數量增多而變小，所以鍍鋅板面就會形成用肉眼可分辨的小鋅花，傳統上把經此工藝生產出的產品稱為小鋅花。因為此工藝常常會造成鋅花不均、表面色澤不均，而且生產成本高，故此工藝目前套用不多。
（三）無鋅花
板面上用肉眼無法看到鋅花，稱為無鋅花，也稱之為零鋅花，這是通過控制鋅液化學成分來完成的。熱鍍鋅時只向鋅液中加一定含量的鋁，不加入鉛、銻、錫，即可生產出無鋅花產品。此工藝不增加設備，不增加生產成本，可以獲得均勻一致的表面外觀，所以此工藝已在全世界得到普遍推廣套用。
（四）光整鋅花
大鋅花不允許進入光整工序。小鋅花或無鋅花產品通過光整工序處理後，稱為光整鋅花。
各種因素對鋅花形成的影響
各種因素對鋅花形成的影響具體如下：
（1）合金元素的影響。熱鍍鋅時只有向鋅鍋中加入三種有色元素的一種，例如鉛（ Pb）、銻（Sb）、錫（Sn），熱鍍鋅板面才會出現鋅花。當要生產大鋅花熱鍍鋅板時，歐洲人習慣加鉛，美國人習慣加銻，因為錫的價格貴故都不選用。由於鉛對人體有毒害作用，並且表面光澤發暗，所以目前幾乎全部由加銻取代了加鉛。鋅花大小與加入量有關，含量越大鋅花越大，含量越小鋅花越小，例如要求鋅花直徑為8- 12mm時，則銻或鉛的加入量為0. 06%-0.12%。
（2）原板的影響。原板越厚，粗糙度越小，則鋅花越大。
（3）冷卻速度的影響。冷卻速度越慢，晶體生長時間就越長，則鋅花越大。
（4）結晶中心的影響。在鍍鋅層凝固過程中，鋅花的大小由結晶的晶核數目多寡而定：晶核越多，鋅花越小，晶核越少。
（5）鋅層厚度的影響。鋅層越厚，則凝固所持續的時間越長，所以生成的鋅花就越大。在吹氣法熱鍍鋅時，若吹氣壓力低於0.02MPa，則鍍層就像不噴吹一樣，雖然鍍層會出現波形和起伏現象，但表面鋅花是很大的。在鍍鋅層薄時，鋅層凝固很快，鋅花由於來不及長大，所以就只能形成小鋅花。實踐證明，若噴吹壓力大於0. 08MPa時，表面就幾乎沒有鋅花。
