编辑推荐
    适读人群 :热浸镀锌工程技术人员和操作者,相关专业在校师生和研究人员 《热浸镀锌手册》一书德国版在德国被用作职业培训的参考标准。内容经典,实用性强!
《热浸镀锌手册》一书全面系统地介绍了热浸镀锌工艺。读者在书中可以学习到镀锌层的腐蚀特征、镀层的形成,以及与热浸镀锌技术息息相关的工艺、设备方面内容;还能学习到热浸镀锌质量优化对工件的要求,以及热浸镀锌工件的后续保护涂层等相关内容。
《热浸镀锌手册》一书单独列出章节介绍了热浸镀锌的职业安全、环境保护、经济效益分析和质量管理。书中列举了200多个实例,进行了循序渐进的讲解,并提供了大量的参考数据。本书内容实用性强,可供从事热浸镀锌的工程技术人员和操作者使用,也可供相关专业在校师生和研究人员参考。
热浸镀锌是一种钢铁工件表面镀覆锌保护层的方法,热浸镀锌层能够增强材料的耐蚀性,提高材料的力学性能。许多现代化的建筑物如火车站、桥梁、金属屋顶等都是由大量的钢结构组成,这些建筑物需要在不利的影响因素下安全屹立几十年——热浸镀锌钢是其材质的最佳选择。
      内容简介
   本书以生产实践为基础,以目前欧洲热浸镀锌的技术现状和发展趋势为导向,系统全面地介绍了热浸镀锌技术。本书主要内容包括:腐蚀与防护、热浸镀锌的发展历史、表面预处理、热浸镀锌工艺原理、热浸镀锌工艺及设备、热浸镀锌厂的环境保护和职业安全、热浸镀锌工件的设计和制造、热浸镀锌企业的质量管理、镀锌层的腐蚀行为、热浸镀锌+涂装双重体系、热浸镀锌的经济效益、应用实例、热浸镀锌及镀锌层的缺陷。本书从工艺技术的环境友好型要求和先进性角度介绍了一些可实践的表面预处理方法、机械化或自动化的批量热浸镀锌生产线及车间布局,并基于未来防腐需求的角度考虑,介绍了热浸镀锌+涂装双重体系。本书内容实用性强,可供从事热浸镀锌的工程技术人员和操作者使用,也可供相关专业在校师生和研究人员参考。     
作者简介
   Peter Maass 德国专业防腐工程师,经济学博士。他领导德国热浸镀锌中央事务所达20年之久,后任德国热浸镀锌协会东北分会的主任。他作为主编的三版德国版热浸镀锌手册成了职业培训的参考标准。     
目录
   译丛序
译者序
英文版致谢
德文版第3版前言
德文版第2版前言
第1章腐蚀与防护1
1��1腐蚀1
1��1��1腐蚀的原因1
1��1��2腐蚀的类型2
1��1��3腐蚀现象2
1��1��4腐蚀环境2
1��2防腐蚀5
1��2��1方法5
1��2��2商业意义12
1��2��3腐蚀防护和环境保护13
1��3钢结构腐蚀防护的基本标准13
第2章热浸镀锌的发展历史15
参考文献20
第3章表面预处理22
3��1交付状态23
3��1��1基体材料23
3��1��2表面精整23
3��1��3钢的表面粗糙度27
3��2机械表面清理方法27
3��2��1喷砂(或喷丸)处理27
3��2��2滚筒抛光清理28
3��3化学清洗与脱脂29
3��3��1碱液清洗剂31
3��3��2生物清洗37
3��3��3酸洗脱脂38
3��3��4其他清洗方法40
3��4工件的漂洗40
3��4��1残留液41
3��4��2漂洗过程的计算42
3��4��3漂洗水的再循环利用44
3��5酸洗45
3��5��1基体材料及表面状态46
3��5��2盐酸酸洗48
3��5��3铸件的预处理63
3��5��4脱锌64
3��6热浸镀锌的助镀剂65
3��6��1ZnCl2、NH4Cl复盐助镀剂65
3��6��2ZnCl2、NaCl、KCl复盐助镀剂67
3��6��3助镀剂残留67
参考文献68
第4章热浸镀锌工艺原理74
4��1工艺的区别74
4��1��1带钢或钢丝的连续镀锌74
4��1��2批量镀锌76
4��1��3特殊的工艺79
4��2435~620℃区间热浸镀锌层的形成79
4��2��1基本概述79
4��2��2锌浴温度和浸镀时间对镀层厚度的影响82
4��2��3钢的热处理对镀锌(镀层生长)的影响85
4��2��4530℃以上的高温镀锌87
4��2��5镀层的结构分析87
4��2��6形层的整体理论92
4��2��7锌浴中合金元素对镀层形成的影响94
4��3液态金属致脆性(LME)97
参考文献98
第5章热浸镀锌工艺及设备101
5��1初步规划101
5��1��1初步研究101
5��1��2细化设计101
5��1��3报批的申请文件101
5��2车间布局102
5��2��1直线式布局102
5��2��2U形布局102
5��2��3操作空间106
5��2��4挂架、挂具、辅助装置107
5��2��5自动化批量热浸镀锌车间110
5��3预处理车间111
5��3��1预处理单元111
5��3��2酸洗间111
5��3��3预处理槽的供热113
5��3��4处理液槽罩盖115
5��4干燥炉115
5��5热浸镀锌炉117
5��5��1浸入式燃烧器(用于锌或锌-铝合金的陶瓷锅加热)117
5��5��2循环加热的热浸镀锌炉118
5��5��3表面加热的热浸镀锌炉118
5��5��4脉冲燃烧器加热的热浸镀锌炉118
5��5��5感应加热的热浸镀锌炉119
5��5��6电阻加热的热浸镀锌炉119
5��5��7通道感应加热的热浸镀锌炉121
5��5��8服务规划(锌锅)121
5��6锌锅124
5��7锌浴罩124
5��7��1固定式横向布置的锌浴罩125
5��7��2横向布置的锌浴罩(通过行车移动)126
5��7��3纵向布置的锌浴罩127
5��8后处理127
5��9卸载区128
5��10挂具返回系统128
5��11起重单元128
5��11��1热浸镀锌用起吊系统的调整、维护129
5��11��2设备概述129
5��12过滤设备131
5��13小件半自动化热浸镀锌生产线133
5��14采用陶瓷锅的热浸镀锌炉133
5��15用于小件的自动化热浸镀锌生产线135
5��15��1高精度螺栓的全自动热浸镀锌生产线135
5��15��2自动化机器人离心处理的小件热浸镀锌生产线137
5��16管材热浸镀锌生产线138
5��17振动器的应用138
5��18能量平衡140
5��19锌锅的运行、停止、更换和操作方法141
5��19��1锌锅和镀锌炉141
5��19��2锌锅的运行142
5��19��3最佳的操作143
5��19��4高效率的能耗和锌锅的服役寿命144
5��19��5停工145
5��19��6锌锅的失效146
参考文献146
第6章热浸镀锌厂的环境保护和职业安全147
6��1控制大气污染的规则和方法147
6��1��1规则147
6��1��2批准148
6��2热浸镀锌企业的通风设备149
6��3测量系统168
6��3��1排放的检测168
6��3��2工作区的检测168
6��3��3趋势测量168
6��4废弃物和残留物168
6��4��1一般注意事项168
6��4��2脱脂工序产生的含油废弃物、残留物170
6��4��3酸洗废液170
6��4��4废助镀液、助镀液处理残留物171
6��4��5浸镀过程中产生的废弃物或残留物171
6��4��6其他废弃物或残留物172
6��5噪声172
6��5��1一般注意事项172
6��5��2热浸镀锌厂的噪声防护174
6��6职业安全174
6��6��1一般注意事项174
6��6��2热浸镀锌厂的配备176
6��6��3操作规程、通用规程178
6��6��4个人防护装置178
6��6��5个人行为规则178
6��6��6有害物质的处理181
6��6��7工作场所的安全标志182
6��6��8法人代表的环境和劳动保护责任182
6��7环境保护的实际措施184
参考文献187
第7章热浸镀锌工件的设计和制造191
7��1一般注意事项191
7��2基体材料的表面质量要求192
7��2��1一般注意事项192
7��2��2不同类覆盖层的去除192
7��2��3表面粗糙度194
7��2��4壳层、鳞片、折叠层194
7��3待镀件的尺寸和重量195
7��3��1一般注意事项195
7��3��2锌锅尺寸、待镀件单件重量195
7��3��3体积庞大件、大尺寸件196
7��3��4悬挂197
7��4容器和管类结构件(中空件)197
7��4��1一般注意事项197
7��4��2管类构件198
7��4��3管件和容器类构件的外表面镀锌199
7��4��4容器199
7��5钢结构件200
7��5��1基材、基材厚度、应力200
7��5��2表面准备201
7��5��3搭接201
7��5��4自由孔和流孔202
7��6钢板和钢丝203
7��6��1钢板制品203
7��6��2钢丝制品205
7��7热浸镀锌钢构件半成品205
7��7��1要求206
7��7��2处理207
7��8扭曲和裂纹的避免207
7��8��1协调性207
7��8��2预防和补救208
7��8��3减小大型钢构件的扭曲和开裂209
7��9热浸镀锌前后的焊接211
7��9��1热浸镀锌之前的焊接211
7��9��2热浸镀锌之后的焊接213
7��10小件的热浸镀锌215
7��10��1方法215
7��10��2哪些零件是小件216
7��10��3外观和表面质量216
7��10��4产品216
7��11镀件的返工和镀锌层的修补217
7��11��1锌瘤、流痕217
7��11��2螺栓和铰链218
7��11��3缺陷和损伤218
7��12铸件的热浸镀锌219
7��13不镀锌部位的防护220
7��14标准和指南221
7��14��1DIN EN ISO 1461及其补充1(注释)221
7��14��2DIN EN ISO 14713223
7��14��3其他标准223
7��15缺陷及其避免224
7��15��1外部锈蚀224
7��15��2磨削火花224
7��15��3工件的开裂225
7��15��4钢基体表面的杂质层226
7��15��5热影响226
7��15��6矫正时发生的损坏226
7��15��7夹杂空气造成的镀锌层缺陷227
7��15��8未进行防腐处理的紧固件227
参考文献228
第8章热浸镀锌企业的质量管理230
8��1质量管理的必要性230
8��2重要的标准231
8��3按DIN EN ISO 9001/2000规定的QM体系结构233
8��4QM要素第4~8部分的简单描述233
8��4��1文件要求(第4部分)233
8��4��2管理的职责(第5部分)234
8��4��3资源管理(第6部分)234
8��4��4产品实现(第7部分)234
8��4��5测量、分析和改进(第8部分)235
8��5QM体系的简介238
8��6发展趋势239
致谢239
参考文献239
第9章镀锌层的腐蚀行为240
9��1腐蚀—化学性质240
9��1��1一般注意事项240
9��1��2水中腐蚀的基本原理241
9��1��3热力学基础244
9��1��4双金属腐蚀246
9��1��5耐热性247
9��1��6力学性能248
9��2大气环境下的腐蚀249
9��2��1一般事项249
9��2��2自然天气条件下的腐蚀250
9��2��3室内腐蚀254
9��2��4白锈的生成255
9��2��5排水引发的腐蚀257
9��3水中的腐蚀257
9��3��1饮用水257
9��3��2游泳池水258
9��3��3开放式水冷却系统259
9��3��4封闭的加热或冷却系统259
9��3��5废水259
9��3��6海水260
9��4土壤中的腐蚀262
9��4��1自腐蚀过程262
9��4��2电位和腐蚀速率之间的关系263
9��4��3原电池的形成和杂散电流的影响265
9��4��4交流电的影响265
9��5混凝土的防腐蚀265
9��6农业设施和农产品引起的腐蚀268
9��6��1建筑和仓棚设备268
9��6��2储存和运输268
9��6��3食品269
9��7非水介质中的腐蚀269
9��8缺陷位置的腐蚀防护措施270
9��8��1一般注意事项270
ⅩⅦ9��8��2修复方法271
9��9耐蚀性检测和质量测试272
9��9��1外观272
9��9��2镀锌层厚度272
9��9��3附着强度273
参考文献273
第10章热浸镀锌+涂装双重体系279
10��1基本规则、主要的应用领域279
10��2名词解释281
10��3双重体系的保护周期281
10��4工件结构设计的特殊性282
10��5保护涂层对镀锌层的质量要求283
10��6保护性涂层涂装时热浸镀锌层的表面预处理 284
10��6��1镀锌层表面的污染物284
10��6��2表面预处理方法284
10��6��3实际应用的表面预处理方法285
10��6��4双重体系工艺中表面预处理和保护涂层的分类288
10��7涂层材料、保护性涂层体系291
参考文献293
第11章热浸镀锌的经济效益296
参考文献300
第12章应用实例301
12��1建筑结构302
12��2市政工程305
12��3交通运输工程306
12��4运动与休闲设施308
12��5厂房建筑工程310
12��6采矿业311
12��7能源供给312
12��8农业领域313
12��9零部件与紧固件314
12��10环境保护领域315
12��11手工艺品315
12��12艺术品317
12��13带钢的连续热浸镀锌318
12��14结论318
第13章热浸镀锌及镀锌层的缺陷319
13��1镀锌层要求319
13��1��1设计319
13��1��2工件的属性319
13��1��3镀锌层的特征319
13��1��4镀锌层的厚度320
13��1��5修复320
13��1��6结合强度320
13��2钢结构表面镀锌层的评价标准320
13��3镀锌层或镀件的主要缺陷321
13��3��1工件的设计所引起的缺陷321
13��3��2工件表面覆盖物引起的缺陷323
13��3��3热浸镀锌过程中产生的缺陷324
13��3��4运输、储存和组装引起的缺陷325
13��3��5热浸镀锌工件的处理与组装327      
前言/序言
   德文版第3版前言
自1993年德文版《热浸镀锌手册》第2版出版以来已有一段时间,对其进行修订并出版第3版成为必要。在第3版出版之际,我们衷心感谢本书的所有作者,包括一些新作者。
与第2版相比,在对第3版进行修订时做了以下的更改和补充:
1) 采用了最新版本的欧洲和国际标准,尤其是采用了最新的DIN EN ISO 1461。
2)在表面预处理章节中,基于环境友好型要求的发展趋势补充了新技术内容。
3) 基于德累斯顿腐蚀保护研究所和莱比锡钢结构工程研究所的研究结果,以全新的基础解释了镀锌层的形成过程,并包含了高温镀锌的相关内容。
4) 对符合热浸镀锌要求以及职业安全和质量管理的工艺装备、设计、制造章节的内容进行了更新。
5) 在热浸镀锌的后处理部分补充了粉末涂层及其商业的重要性。
6) 所有的章节都考虑了扩大热浸镀锌产品的应用范围,如应用于车架。
    7)政府部门、行业协会和金属工人产业协会之间历经八年的激烈讨论,最终决定于2005年8月起将热浸镀锌作为一个整体划归为表面涂镀专业。所以,德国在第一时间成立了热浸镀锌专家认证协会。
我们希望德文版《热浸镀锌手册》第3版能继续满足专业人士的需求,并对热浸镀锌企业起到有益的参考作用。
欢迎广大读者对本书内容批评指正,我们将不胜感激。最后,我们衷心地感谢Wiley-VCH出版公司,尤其是Ottmar博士和Münz博士对本书的修订与出版工作给予很大的鼓舞和支持,并仔细地承担了一些编辑工作。
Leipzig,2007年12月
Peter Maaβ
Peter Peiβker
德文版第2版前言
1742年法国化学家Paul Jacques Malouin发明了热浸镀锌工艺,但直到1836年法国工程师Stanislas Sorel申请专利授权并实施后,热浸镀锌技术才首次应用于实践。几十年来,在冶炼和化学工程师的共同努力下,热浸镀锌工艺已发展成为高效的、现代化的工业技术。
结构工程的日益增加及其广泛应用,以及腐蚀防护领域的低维护或无维护成本要求,推动了热浸镀锌技术的发展和装备进步。
有关热浸镀锌技术的主要基础理论在1941年出版的Bablik教授(热镀锌工艺技术的知名专家)的经典著作《热浸镀锌》中已经详述。《热浸镀锌手册》一书的德文第1版由本文作者编写并于1970年出版,在第2版中将致力于让读者和从业者更多地了解热浸镀锌技术的发展历史和技术进展,希望有助于促进它的实践应用。
因为腐蚀是由环境的影响而引起的,所以腐蚀及其防护尤其是热浸镀锌技术,目前已成为产品质量管理和环境保护的一个组成部分。热浸镀锌技术作为抑制和防止腐蚀的最佳选择,它的主要作用是:
1)保护自然资源。
2)节约成本。
3) 提高生活质量。
4)提高安全性。
一些参考书籍在过去可能是由单独的作者独立撰写的,但考虑到热浸镀锌工艺、设备的复杂性,本书由不同学科领域的专家共同撰写完成。欢迎广大读者对本书内容批评指正,我们将不胜感激。最后,我们衷心地感谢给予我们各方面帮助的出版商。
Leipzig,1993年7月
Peter Maaβ
Peter Peiβker    
				
 
				
				
					《金属表面处理工艺解析》  本书是一部全面、深入探讨金属表面处理关键技术的专业参考书,旨在为工程师、技术人员、设计师以及对材料科学和工业制造有深入了解需求的读者提供详实的技术指导与理论支持。本书不侧重于单一的特定工艺,而是以更广阔的视角,系统性地梳理和阐述了金属表面处理领域内多种核心工艺的原理、应用、性能特点及发展趋势。  内容概述:  本书分为多个章节,每个章节都聚焦于一个重要的金属表面处理技术领域,并进行细致的分解和阐述。  第一部分:表面准备与清洗技术  在任何表面处理工艺中,有效的表面准备都是至关重要的第一步。本部分将深入探讨各种金属基材在进行表面处理前所需的清洗和预处理方法。     化学清洗: 详细介绍酸洗、碱洗、溶剂清洗、超声波清洗等不同化学清洗方法的原理、适用范围、清洗剂的成分与选择、工艺参数(温度、时间、浓度)的控制要点,以及对不同类型污染物(油污、氧化皮、焊渣、锈蚀等)的去除效率。特别会探讨不同金属合金对特定化学清洗剂的反应性,以及如何避免对基材造成损害。    机械清洗: 涵盖喷砂、抛丸、打磨、拉丝等机械清理技术。分析不同磨料(如砂粒、钢丸、玻璃珠)的材质、粒径、形状对表面粗糙度、清洁度以及后续涂层附着力的影响。讨论不同设备的选型、操作参数的优化,以及如何针对复杂形状的工件进行有效清理。    电化学清洗: 阐述电化学脱脂、电化学酸洗等工艺的机理,分析电流密度、电解液成分、处理时间等关键因素如何影响清洗效果,并讨论其在精细表面处理中的应用。  第二部分:物理气相沉积 (PVD) 技术  PVD 技术是一类在真空环境下,通过物理方法在基材表面形成薄膜的工艺。本书将深入剖析几种主流的 PVD 技术。     真空蒸发镀膜: 介绍电阻加热蒸发、电子束蒸发等方法,讲解其工作原理、设备构成、蒸发源材料的选择,以及如何控制膜厚、均匀性和密度。    溅射镀膜: 详细阐述直流溅射、射频溅射、磁控溅射等技术的原理,分析靶材的种类、溅射气体(如氩气)的作用、等离子体的形成与特性、偏压的作用,以及如何通过调整工艺参数获得所需性能的薄膜(如硬质合金、氮化钛、氧化物等)。    离子镀(IP)与离子束辅助沉积(IBAD): 阐述这些技术的独特之处,例如如何利用离子轰击增强膜的致密性、附着力以及改变化学计量比,并讨论其在制备高附加值功能性薄膜中的应用。    PVD 薄膜的性能与应用: 讨论 PVD 薄膜的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、装饰性、导电性、光学特性等,并列举其在工具、模具、电子器件、光学元件、医疗器械、航空航天等领域的典型应用案例。  第三部分:化学气相沉积 (CVD) 技术  CVD 技术是利用气相反应物在基材表面发生化学反应,生成固态薄膜的工艺。本书将深入讲解 CVD 的核心原理与应用。     CVD 工作原理与机理: 详细解析气相反应物在基材表面的吸附、扩散、反应、脱附等过程,以及热力学和动力学在薄膜生长中的作用。    主流 CVD 工艺: 重点介绍低压化学气相沉积(LPCVD)、大气压化学气相沉积(APCVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等技术的特点、设备配置、工艺流程以及适用的反应气体。    CVD 薄膜材料与性能: 探讨 CVD 技术能够沉积的各类薄膜材料,如碳化物(如SiC)、氮化物(如SiN)、氧化物(如SiO2)以及纯金属或合金薄膜。分析其薄膜的晶体结构、化学成分、表面形貌,以及由此带来的优异性能,如高硬度、耐高温、耐腐蚀、绝缘性、半导体特性等。    CVD 应用领域: 深入阐述 CVD 在半导体制造(如绝缘层、沟槽填充)、硬质涂层(如刀具、模具)、耐高温涂层、光纤制造、防腐蚀涂层等领域的广泛应用。  第四部分:电化学沉积(电镀)技术  电镀是一种利用电化学原理,在导电基材表面沉积一层金属或合金膜的技术。本书将全面覆盖电镀的方方面面。     电镀基本原理: 讲解电化学反应、电解质溶液的作用、电流密度、电位、极化等基本概念。    常见电镀工艺: 详细介绍镀镍、镀铬、镀铜、镀锌、镀锡、镀银、镀金等不同金属的电镀原理、镀液的组成(主盐、导电盐、光泽剂、添加剂等)、工艺参数(温度、pH值、电流密度、搅拌)的控制,以及针对不同基材的预处理要求。    合金电镀: 探讨多种合金电镀的可能性,例如镀锌镍合金、镀镍铬合金等,分析合金成分的控制、镀层性能的提升以及其在特定工业领域(如汽车、电子)的应用。    无氰电镀: 介绍环保型无氰电镀液的开发与应用,分析其优缺点及发展前景。    功能性电镀: 讨论具有特殊功能的电镀层,如耐磨镀层、防腐蚀镀层、导电镀层、装饰性镀层等,并分析其性能特点和应用。    电镀过程的质量控制与检测: 强调镀层厚度、均匀性、附着力、孔隙率、硬度、耐腐蚀性等关键指标的检测方法与标准。  第五部分:有机涂层与转化膜技术  除了金属涂层,有机涂层和转化膜也是重要的表面处理方式。     有机涂层: 介绍各种类型的有机涂料(如粉末涂料、液态涂料),讲解其成膜原理、性能特点(如耐候性、耐化学品性、装饰性),以及喷涂、浸涂、辊涂等施工方法。    转化膜: 重点阐述磷化处理(磷酸盐转化膜)和铬酸盐转化膜的原理、工艺流程、不同类型的转化膜(如锌系磷化、铁系磷化、无铬转化膜)的特点,以及其在提高涂层附着力和防腐蚀性能方面的作用。    阳极氧化处理: 针对铝及铝合金,详细介绍阳极氧化(硬质氧化、彩色氧化)的原理、工艺流程、电解液的选择、氧化膜的结构与性能,以及其在装饰、防护和功能性方面的应用。  第六部分:表面处理的绿色化与智能化发展  在可持续发展和工业升级的背景下,本书的最后部分将关注表面处理技术的发展趋势。     环保型表面处理技术: 探讨水性涂料、低VOC涂料、无氰电镀、低能耗的清洗方法等环保技术的应用。    智能化与自动化: 讨论如何利用自动化设备、在线监测系统、大数据分析和人工智能来优化表面处理过程,提高效率和产品质量。    新材料与新工艺: 简要介绍纳米涂层、陶瓷涂层、激光熔覆等前沿技术在表面处理领域的探索与应用。  本书特点:     系统性强: 涵盖金属表面处理的多个重要技术领域,形成一个完整的知识体系。    深入浅出: 既有扎实的理论基础,也包含丰富的实践操作指导,适合不同层次的读者。    内容详实: 对各项工艺的原理、参数、应用、优缺点等进行详细阐述,力求全面。    面向应用: 强调技术在实际工业生产中的应用,结合典型案例进行说明。    前瞻性: 关注行业发展趋势,介绍绿色化、智能化等前沿技术。  目标读者:  本书适合材料科学与工程、机械工程、化学工程、工业设计、制造工程等领域的学生、研究人员、工程师、技术员、生产管理人员,以及对提高金属制品性能、延长使用寿命、提升产品附加值感兴趣的专业人士。通过阅读本书,读者将能够系统地掌握金属表面处理的关键技术,为解决实际生产问题、进行技术创新提供有力的支持。