鋁在鋅液中有兩種形式存在,一種是溶解於鋅液中遊離狀態的鋁,另一種是與鐵鋅化合物反應,生成鐵鋁鋅化合物渣子,它是以固體形式存在的。可以說前者是鍍鋅過程的反應物,而後者是反應.以後的生成物。因此對鍍層形成和鋅渣上浮發揮作用的只是前者,即尚未反應的處於遊離狀態的鋁,一旦參與反應,生成了化合物就失去了應有的作用。而我們常規化學分析得出的是兩種形態鋁的總和,這樣的結果不能代錶能夠繼續參與鍍鋅過程化學反應的鋁的含量,所以有必要引入有效鋁的概念。
鋅液中的有效鋁指總鋁中除去已成為鋁鋅化合物的,以遊離狀態溶解於鋅液中的,對鍍鋅過程反應有作用的鋁的含量。
測定鋅液中有效鋁的含量的方法是:先同時分析出鋅液中的總鋁量和總鐵含量,然後根據總鐵含量推算出鋅渣中Fe2Al5的含量,併進一步推算出Fe2Al5中鋁的含量,從而從總鋁量中去除這一數量,便得到有效鋁的含量。
在理論分析上,有效鋁的計算是十分復雜的,在生產實際中可以做幾種假定,即不考慮鋅液中鋁的溶解度隨溫度的變化,取常規數據0.03%,而且鋅鍋中的鋁都超過0.135%,鐵鋅反應的化合物都是Fe2Al5Znx,則有效鋁的計算公式為x有效Al=x總A1-(xFe-0.03%)×0.85式中,x有效Al為鋅液中有效鋁的含量,%;x總A1為鋅液中總鋁的含量,%;xFe為鋅液中的含鐵量,%。
目前,國外對有效鋁的研究較為深入,已研究開發出了專門用於測量鋅液中有效鋁含量的測量探頭和軟件,該繫統能同時化驗出鋅液中的鋁含量和鐵含量,併測量出鋅液溫度,考慮了不同溫度下鐵的溶解度變化,可以較准確地計算出有效鋁含量,併確定出鋅渣的主要成分是FeZnl3、FeZn,還是Fe2A12Znx。
鋅鍋中有效鋁和總鋁變化曲線
是國外某公司的一組有效鋁和總鋁數據曲線。從圖中可以看出,鋅液中的總鋁量隨鋅渣的數量,即取樣位置的變化而發生的變化很大,而有效鋁的波動很小,能更好地反映出鋅液中鋁對產品的影響。因而,控制鋅液中的總鋁量只是一種比較原始的、粗糙的管理方法,很可能會形成誤導作用,最能反映實際的是有效鋁的含量。
根據理論分析和實際驗證,推薦鋅液中有效鋁的控制標准為:鍍鋅產品(GI)在約0.16%左右,而鍍鋅鐵合金產品(GA)在0.135%~0.14%之間。