第三章 热浸镀技术

浅谈热浸镀⼯艺的特点及其发展前景1浅谈热浸镀⼯艺的特点及其发展前景班级：09030142学号：24 姓名：李⼴联系⽅式：153******** 摘要：⾦属腐蚀遍及国民经济各个领域，危害⼗分严重。

热浸镀是⼀种有效的⾦属表⾯防护⽅法，具有效率⾼、成本低、镀层质量好等优点，不仅显著提⾼⾦属材料表⾯的耐蚀性能，还具有良好的装饰作⽤。

本⽂介绍了热浸镀技术的发展、特点、原理和熔剂法、森吉⽶尔法两种主要⼯艺及其影响因素，并与电弧喷涂⼯艺对⽐让读者进⼀步了解热浸镀⼯艺，概括了热浸镀技术的研究进展和⼯业应⽤趋势。

关键词：热浸镀发展史⼯艺特点原理影响因素发展前景电弧喷涂⼯艺⽐较引⾔：作为⼯业建设中最重要的基础材料，钢材的腐蚀和磨损⼀直是困扰⼈们的主要问题。

由于腐蚀和磨损都始于⾦属表⾯，所以采⽤表⾯⼯程技术进⾏表⾯改性已成为材料科学最活跃的前沿领域之⼀，钢材表⾯改性后，可以延长钢材使⽤寿命、提⾼经济效益和社会效益。

近年来，新材料、新⼯艺在⼯业⽣产中得到⼴泛应⽤，热浸镀⼯艺因其低廉的价格、优良的性能，成为世界各国⾦属材料主要的防腐⽅法，⼴泛应⽤于⽯油、化⼯、冶⾦、机械、轻⼯、交通、建筑、电⼒、航空、海洋⼯程等领域[1]。

热浸镀⼯艺发展史：热浸镀简称热镀，是将被镀⾦属材料浸于熔点较低的其它液态⾦属或合⾦中形成镀层的⽅法。

据资料[2]介绍，最早出现的热浸镀是从镀锡开始的。

1931年美籍波兰⼈森吉⽶尔提出⽤保护⽓体还原法进⾏带钢连续热镀锌，被称之为“森吉⽶尔法”为现代热镀锌钢材奠定了基础20世纪50年代汽车⼯业的发展促进了各国浸镀钢板的迅速发展。

到60年代，热浸镀钢材的⽣产与应⽤⼏乎遍及所有⼯业发达的国家。

9 0年代以来国外建⽴了⼤量的热浸镀⽣产线，研究专家正努⼒探索低能耗、涂覆性能更优异的材料。

国内镀铝钢材的发展起步较晚。

8 0年代末，钢铁研究总院承担了钢带连续热镀铝的攻关任务．取得了⼀定的成果。

近⼏年来，飞速发展的⾼速公路、电⼒系统⾼压输电线及通讯铁塔对镀铝钢材的需求量剧增，⼏⼗家镀铝⼚应运⽽起。

挠性连接器底座热浸镀锌工艺流程1索引概述热镀锌也称热浸镀锌，是钢铁构件浸入熔融的锌液中获得金属覆盖层的一种方法。

近年来随着船舶制造业，高压输电、交通、通讯事业迅速发展，对钢铁件防护要求越来越高，热镀锌需求量也不断增加。

2热镀锌层防护性能通常电镀锌层厚度5～15μm，而热镀锌层一般在65μm以上，甚至高达100μm。

热镀锌覆盖能力好，镀层致密，无有机物夹杂。

众所周知，锌的抗大气腐蚀的机理有机械保护及电化学保护，在大气腐蚀条件下锌层表面有ZnO、Zn(OH)2及碱式碳酸锌保护膜，一定程度上减缓锌的腐蚀，这层保护膜(也称白锈)受到破坏又会形成新的膜层。

当锌层破坏严重，危及到铁基体时，锌对基体产生电化学保护，锌的标准电位-0.76V，铁的标准电位-0.44V，锌与铁形成微电池时锌作为阳极被溶解，铁作为阴极受到保护。

显然热镀锌对基体金属铁的抗大气腐蚀能力优于电镀锌。

3热镀锌层形成过程热镀锌层形成过程是铁基体与最外面的纯锌层之间形成铁-锌合金的过程，工件表面在热浸镀时形成铁-锌合金层，才使得铁与纯锌层之间很好结合，其过程可简单地叙述为：当铁工件浸入熔融的锌液时，首先在界面上形成锌与α铁(体心)固熔体。

这是基体金属铁在固体状态下溶有锌原子所形成一种晶体，两种金属原子之间是融合，原子之间引力比较小。

因此，当锌在固熔体中达到饱和后，锌铁两种元素原子相互扩散，扩散到(或叫渗入)铁基体中的锌原子在基体晶格中迁移，逐渐与铁形成合金，而扩散到熔融的锌液中的铁就与锌形成金属间化合物FeZn13，沉入热镀锌锅底，即为锌渣。

当工件从浸锌液中移出时表面形成纯锌层，为六方晶体。

其含铁量不大于0.003%。

4热镀锌工艺过程及有关说明4.1工艺过程工件→脱脂→水洗→酸洗→水洗→浸助镀溶剂→烘干预热→热镀锌→整理→冷却→钝化→漂洗→干燥→检验4.2有关工艺过程说明4.2.1脱脂可采用化学去油或水基金属脱脂清洗剂去油，达到工件完全被水浸润为止。

热浸镀锌层均匀性试验方法（硫酸铜试验）本附录规定了试样的镀锌层以硫酸铜溶液浸蚀的试验方法。

适用于镀锌层均匀性测定。

A.1 硫酸铜溶液的配制及用量A.1.1 硫酸铜溶液的配制：将36g化学纯硫酸铜（CuSO4.5H2O）溶于100mL蒸馏水中，加热溶解后，冷却至室温，加入氢氧化铜或碳酸铜（每公升硫酸铜溶液加入1g），搅拌混均后，静止24h以上，然后过滤或吸出上面的澄清溶液供使用，该溶液在18℃时，比重应为1.18g/㎝2，否则应以浓硫酸铜溶液或蒸馏水调整。

A.1.2 硫酸铜溶液的用量：按试样表面积不少于8ml/㎝2。

A.1.3每次配制的硫酸铜溶液可多次使用,但最多不应超过15次。

A.2. 试样准备A.2.1 应按材质、材料规格、产品形状选取有代表性的试样。

A.2.2 试样切成适当大小后，应与产品在同一工艺条件下镀锌。

A.2.3 试样测试面积不小于100㎝2。

钢板试样尺寸为100mm×100mm。

A.2.4 螺栓、螺母取原件做硫酸铜试验。

A.3 试验条件A.3.1 硫酸铜溶液应以不与硫酸铜产生化学反应的容器盛装，容器应有适当的容积，使硫酸铜溶液能将试样浸没，又能使试样与容器壁保持不少于25mm的距离。

A.3.2 试验时硫酸铜溶液的温度应为18℃±2℃。

A.4 试验规则A.4.1 试样表面处理：试样用四氯化碳、苯等有机溶剂除去表面油污，流水冲净后，以净布擦干，将试样两端露出基本金属处涂以油漆或石蜡。

A.4.2 试验方法：将准备好的试样，置于18℃±2℃的溶液中浸泡1 min，此时不得搅动溶液，亦不得移动试样，1 min后立即取出试样，以流水冲洗，并用软毛刷除掉试样表面黑色沉淀物，特别是要刷掉孔洞凹处沉淀物，以流水冲洗，然后用净布擦干后立即进行下一次浸蚀，直至试验浸蚀终点为止。

A.5浸蚀终点的确定A.5.1 经上述试验后，试样的基本金属上出现红色的金属铜时为试样达到浸蚀终点。

金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术指标及试验方法1. 引言1.1 背景介绍热浸镀锌是一种常见的金属表面处理工艺，通过在钢铁制件表面涂覆一层锌来提高其耐腐蚀性能和使用寿命。

随着工业发展和市场需求的不断增长，钢铁制件热浸镀锌层的质量要求也越来越高。

为了确保生产出符合标准的热浸镀锌层，制定了一系列技术指标和试验方法进行检测和控制。

钢铁制件热浸镀锌层的质量直接影响着产品的使用性能和生产效率，因此对其技术指标的研究和控制至关重要。

在实际生产中，各种因素如镀锌温度、时间、涂覆均匀性等都会对热浸镀锌层的质量造成影响，因此需要建立科学的试验方法和质量控制体系来确保产品质量稳定可靠。

本文将对钢铁制件热浸镀锌层的技术指标及试验方法进行系统的介绍和分析，以期为相关行业提供参考和指导。

通过对热浸镀锌工艺、金属覆盖层结构以及质量控制等方面的研究，不仅可以提高产品的质量和竞争力，还能促进行业技术的不断进步与发展。

1.2 研究目的研究目的是为了深入探究金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术指标及试验方法的相关知识，从而提高热浸镀锌工艺的质量和效率。

通过对热浸镀锌工艺的理解和分析，可以更好地把握金属覆盖层的结构特点，为钢铁制件的防腐保护提供更有效的解决方案。

研究钢铁制件热浸镀锌层的技术指标和试验方法，可以为企业生产提供可操作的标准和检测手段，确保产品质量符合国家标准和客户要求。

通过本次研究，旨在为相关行业提供全面的技术资料和指导，促进行业的发展与进步，推动钢铁制件热浸镀锌工艺的标准化和规范化，为行业可持续发展做出贡献。

1.3 意义在现代工业制造中，钢铁制件广泛应用于建筑、汽车、家电等领域，因此对其表面防腐蚀性能要求越来越高。

研究钢铁制件热浸镀锌层技术指标及试验方法，不仅有助于提高产品的质量，降低产品的维护成本，还可以促进相关行业的发展和创新。

深入研究和掌握钢铁制件热浸镀锌层的技术指标和试验方法具有重要的理论和实践意义。

2. 正文2.1 热浸镀锌工艺热浸镀锌工艺是一种常用的防腐蚀工艺，通过将钢铁制件浸入熔化的锌液中，使其表面覆盖一层锌层，从而达到防止氧化、提高耐腐蚀性能的目的。

热浸镀工艺流程-概述说明以及解释1.引言1.1 概述热浸镀工艺是一种常见的表面处理技术，通过将金属材料浸入熔融的金属溶液中，使其表面形成均匀、致密、耐腐蚀的镀层。

热浸镀工艺具有广泛的应用领域，包括汽车工业、建筑领域、电子设备制造等。

热浸镀工艺的流程包括表面准备、预处理、浸镀、冷却、清洗等多个步骤。

首先，需要对待镀物的表面进行清洗和脱脂处理，以去除表面的污垢和油脂。

接下来，将待镀物浸入预处理液中，进行除锈、除氧和活化处理，以提高镀层与基材之间的结合力。

在预处理完成后，将待镀物浸入熔融的金属溶液中，如锌、镍、铝等。

待镀物在金属溶液中浸泡一段时间后，金属溶液中的金属元素会在其表面析出，形成均匀且致密的镀层。

浸镀后的待镀物需要经过冷却过程，以确保镀层的稳定性和良好的表面质量。

最后，浸镀完成的待镀物需要进行清洗，以去除残留的金属溶液和其他污染物。

清洗过程通常采用酸碱中和、水冲洗等方法，以确保镀层的纯净度和质量。

热浸镀工艺流程具有工艺简单、成本较低、镀层质量优良等优点。

它不仅能够提高金属制品的耐腐蚀性能，还能增加其外观美观度和使用寿命。

随着工艺技术的不断发展，热浸镀工艺在各个领域的应用前景非常广阔。

1.2 文章结构文章结构部分的内容应该是对整篇文章的框架进行介绍和解释。

在这个部分，可以提供以下信息:文章结构部分介绍了整篇文章的组织和框架。

它主要包括以下几个方面：1. 引言部分（Introduction）：主要概述了热浸镀工艺流程的背景和重要性。

这一部分会介绍热浸镀工艺流程的一般概念和应用领域。

2. 正文部分（Main Body）：包括了热浸镀工艺流程的详细说明。

其中，2.1节将概述热浸镀工艺流程的一般步骤，2.2节将详细描述每个步骤的具体操作流程和要点。

通过这一部分，读者将能够了解热浸镀工艺流程的整个过程。

3. 结论部分（Conclusion）：总结了热浸镀工艺流程的特点和应用前景。

3.1节对热浸镀工艺流程进行了简要总结，指出了其优点和局限性。

热浸镀工艺与应用1 前言热浸镀简称热镀，是将被镀金属材料浸于熔点较低的其它液态金属或合金中形成镀层的方法。

热浸镀锌是当今世界上应用最广泛的钢材防腐方法之一；热浸镀铝工艺难度较大，但是也实现了工业化生产；热浸镀铝锌合金是近年来发展迅速的新型镀层之一。

热浸镀具有工艺简便、性能可靠、成本低廉、生产效率高、便于机械化生产、能迅速施加镀层等优点；热浸镀镀层美观，耐蚀性好。

因此热浸镀在钢材防腐方面得到广泛应用。

如钢板(管)，型材，桥梁，铁塔，海洋栈桥，钻井平台和井架，民用建筑等。

2 热浸镀工艺的特点前处理：将镀件表面的油污（碱洗或高温除油）、氧化物（酸洗）等清除干净；热浸镀：镀件洁净的基体表面浸入熔融金属液体中形成镀层；后处理：对制品进行化学处理（如钝化）和物理处理（如涂油防护整形等）。

根据热浸镀的前处理方法不同，热浸镀工艺可以分为熔剂法和保护气体还原法：（1）熔剂法是利用熔剂的化学作用对己经除油、除锈的钢材在浸入镀液前保护其表面不再氧化并对其进一步活化，保证镀液与洁净的钢基体表面浸润，并通过化学反应和扩散，形成合金层。

该法设备简单、成本低、操作简便易学、生产灵活，可进行批量生产也可进行单件浸镀，可根据产品批量随时调控连续浸镀或间断浸镀，且浸镀产品范围广，适应多种品种规格的产品，因此，在我国极具推广价值，有必要进行深入研究。

（2）保护气体还原法又称森吉米尔法，是现代带钢连续热浸镀采用的最普遍和最广泛的一种工艺。

该法生产速度快、效率高、镀层结合力好、无污染等优点，另外，还原型生产线高温辐射加热的温度高，退火时间长，可以生产加工良好的产品；但设备比较复杂，投资大，技术难度大，适合单一产品的批量生产。

由于我国多数热浸镀厂家资金相对薄弱，工艺水平达不到该法的要求，因而极大地限制保护气体还原法在我国的发展。

3热浸镀层的种类因为热浸镀层金属的熔点要求比基体材料低得多，所以热浸镀常常限于采用低熔点金属及其合余，如锡、锌、铝、铅及其合金，其中应用最为广泛的镀层金属是锌，近年来为了提高镀层的耐蚀性能或机械性能，以适应不同的应用场合，开发了多种锌基合金镀层。

热浸镀概述热浸镀是一种常用的防止钢件腐蚀技术，所谓热浸镀就是将一种基体金属浸在熔融状态的另一种低熔点金属中，在其表面形成一层金属保护膜的方法。

常用的热浸镀层种类有镀锌和镀铝两种。

1 热浸镀镀层的形成及结构以镀锌为例，热浸镀时，钢铁表面与锌液发生一系列复杂的物理化学过程，诸如锌液对钢基体表面的浸润、铁的溶解、铁原子与锌原子之间的化学反应与相互扩散。

其中由铁与锌结合形成的铁-锌合金层(即金属间化合物)的过程最为重要。

这些在同一系统中成分都均匀的部分称作“相”。

这些均匀的物质为液态时称做溶液(用L表示)；为固态时存在三种形式，即固溶体、金属间化合物和机械混合物。

1.1 铁-锌二元合金状态图合金状态图是根据合金的冷却曲线绘制而成的，它不考虑时间因素，即在足够的时间内达到相的平衡，它表示合金成分任意的浓度，处于任意的温度下，保持着平衡状态时的每个相的种类和相之间比量关系。

因为它表示着不同相的平衡关系，所以也可以称作平衡图或相图。

图1(a)所示为2002年版本的铁-锌二元合金状态图，由图中可以看出，从钢基体(ɑ-Fe)起，按锌浓度增加的方向(从左向右)，在782℃以下随着温度的降低，形成Fe-Zn 合金依次为：Г1、Г2、δ、ζ相。

(a)铁-锌二元合金状态图(b)富锌端放大图图1 铁-锌二元合金状态图及富锌图放大图镀层各合金相的排列顺序为：Г1、Г2、δ、ζ、η。

表层的η相是镀件从锌液中提出时，附着在ζ 相上的纯锌层(含Fe量极微的固溶体)。

传统理论认为(Г1 +Г2)是一个薄层相，当浸镀时间较短时通常不会形成Г相。

δ相呈柱状形态，是垂直于基体或Г相界面，成栅栏状，故又称栅栏层。

ζ相位于δ相与纯锌层η相之间，它呈柱状或针束状，但没有δ相那么致密，在热浸镀锌过程中，随着时间的延长ζ结晶会部分地从合金层上脱落下来，并漂于锌液中，故被称为漂移层；在液态锌中这些ζ晶粒由于密度大于纯锌(液态锌)而沉于锌锅底部，称为底渣，漂浮于锌液中的称为浮渣，统称为锌渣。

挠性连接器底座热浸镀锌工艺流程索引概述热镀锌也称热浸镀锌，是钢铁构件浸入熔融的锌液中获得金属覆盖层的一种方法。

近年来随着船舶制造业，高压输电、交通、通讯事业迅速发展，对钢铁件防护要求越来越高，热镀锌需求量也不断增加。

μm。

电位相互扩散，扩散到(或叫渗入)铁基体中的锌原子在基体晶格中迁移，逐渐与铁形成合金，而扩散到熔融的锌液中的铁就与锌形成金属间化合物FeZn13，沉入热镀锌锅底，即为锌渣。

当工件从浸锌液中移出时表面形成纯锌层，为六方晶体。

其含铁量不大于0.003%。

热镀锌工艺过程及有关说明工艺过程工件→脱脂→水洗→酸洗→水洗→浸助镀溶剂→烘干预热→热镀锌→整理→冷却→钝化→漂洗→干燥→检验有关工艺过程说明脱脂可采用化学去油或水基金属脱脂清洗剂去油，达到工件完全被水浸润为止。

酸洗可采用H2SO4 15%，硫脲0.1%，40～60℃或用HCl 20%，六次甲基四胺1～3g/L，20挥发可流动性好，锌液易脱离工件，减少流挂及皱皮现象发生，附着力强，镀层薄，外观好，生产效率高；但温度过高，工件及锌锅铁损严重，产生大量锌渣，影响浸锌层质量，锌耗大，甚至无法施镀。

在同一温度下，浸镀时间长，镀层厚。

不同温度，要求同样的厚度时，高温浸镀所需时间长。

一般厂家为了防止工件高温变形及减少由于铁损造成锌渣，都采用450～470℃，0.5～1.5min。

有些工厂对大工件及铸铁件采用较高温度，但要避开铁损高峰的温度范围。

为了提高在较低温度下热浸镀液的流动性，防止镀层过厚，并提高镀层外观，常常加入。

锌灰锌渣不仅严重影响到浸锌层质量，造成镀层粗糙，产生锌瘤。

而且使热镀锌成本大大升高。

通常每镀1t工件耗锌80～120kg，如果锌灰锌渣严重，其耗锌量会高达140～200kg。

控制锌炭主要是控制好温度，减少锌液表面氧化而产生的浮渣。

国内有些厂家用耐火砂、炭灰等覆盖。

国外采用热传导率小、熔点高、比重小、与锌液不发生反应，既可减少热量失散又可防止氧化的陶瓷或玻璃球覆盖，这种球状物易被工件推开，又对工件无粘附作用。

附录A（资料性附录）产品热浸镀设计A.1 总则任何需要精饰的制件的设计，不仅必须考虑制件的功能及其制造方法，而且还应考虑精饰所带来的限制性。

图A.1～A.11表明了一些重要的设计特点，其中一些针对于热浸镀。

A.2 表面准备设计和所用的材料应允许进行良好的表面准备，这对于生产出优质的镀层是绝对必要的。

必须完全除去表面污垢，其中包括不能酸洗去除的油、脂、油漆、焊渣和飞溅物等，以及类似不洁物如防飞溅剂等。

必须避免清漆、蜡、油漆、油和脂基的痕迹。

表面应无缺陷，以保证镀层具有良好外观和服役性能。

铸铁表面露出的石墨影响熔融金属的润湿而且退火铸件的表面层可能含氧化硅粒子，都应予以除去，以获得质量良好的热浸镀层。

建议在铸件退火之前和之后都进行喷砂处理。

A.3 与设计考虑有关的工艺过程热浸镀锌浴和相关设备应具备足够的制件热浸镀锌的能力。

对于现有的锌浴而言，如果制件的尺寸过大，可将制件的一部分先浸入，然后在长度或深度方向调头再进行浸镀，以得到完整的镀层。

热浸镀过程中的所有操作都应该是安全的。

通常可利用螺栓孔、起重吊耳（见图A.9）辅助进行一般的操作。

制件可以放置在夹具或吊架上，在这种状况下热浸镀后，可能会有一些明显的接触痕迹。

浸镀操作中，一般是将工件垂直移出锌浴，但是内部有锌液需要排出的制件可倾斜一定的角度。

整个处理工序中，所有的工件表面都会经历从空气中到进入预处理剂再到进入锌浴的过程，气泡会妨碍其所在区域的预处理，造成漏镀；密闭空间里的液体在约450℃的热浸镀温度下会汽化，产生的压力能使工件变形或产生爆炸；过量的锌可能降低附着性，影响外观并造成浪费。

一些制件，例如，热交换器和气罐，可能只进行外部热浸镀（见图A.11）。

这需要特殊技术和设备（例如，将制件浸入锌浴时要采取防止制件上浮的措施），应向专业热浸镀人员咨询。

A.4 设计要点推荐采用的热浸镀件的设计要点见图A.1～图A.11。

警告：具有封闭空间的工件严禁进行热浸镀，或者必须开排气孔，否则会出现严重的爆炸危险。