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热镀锌、热浸镀锌和电镀锌（冷镀锌）一文全解
引言：
一直以来，幕墙的龙骨多采用热浸镀锌的钢管，但是行业内对于“热镀锌”、“热浸镀锌”、“电镀锌”、“冷镀锌”等到底是怎么回事也是众说纷纭。最近正好有一个项目，业主让解释清楚，于是查找相关文献、书籍、规范、网文等，特整理如下：

一、什么是热镀？
1、热镀的定义及基本特征
热浸镀（hot dip）简称热镀，是将被镀金属材料浸于熔点较低的其他液态金属或合金中进行镀层的方法。

钢铁材料热镀锌基本特征是在钢基体与锌镀层之间有合金层（alloy layer）形成，且当钢铁件表面从熔融的金属锌液中提出时，在此合金层表面附着一层熔融金属锌，经冷却凝固后形成金属锌镀层。

2、热镀的基体与镀层材料
钢铁材料是热浸镀的主要基体材料，因此，作为镀层材料的金属的熔点必须比钢铁的熔点低得多。

一般认为，适合于热浸镀锌的钢是低硅量的沸腾钢，美国的金属手册中指明要求硅含量wSi小于0.05％。
在国内有文献指出Q235钢中B类钢最适宜热镀锌，这类钢热浸镀锌后得到紧密、连续、均匀的金属间化合物组织。
连续铸钢技术的普及，给热镀锌带来了新的问题。这种新的钢种硅含量大于0.05％。因此说，如果不是低碳钢，或其中硅含量低或过高的工件，则使热镀锌工作很困难，但是可以通过其他工艺方法实现热镀锌。
镀层材料

常用的镀层金属有锌（熔点为419.5℃）、铝（熔点为658.7℃）、锡（熔点为231.9℃）和铅（熔点为327.4℃）等。与其他金属相比，锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属，属于低值防蚀电镀层，被广泛用于保护钢铁件，特别是防止大气腐蚀，并用于装饰。
3、镀覆技术
主要包括槽镀（或挂镀）、滚镀（适合小零件）、自动镀和连续镀（适合线材、带材）。

目前，国内按电镀溶液分类，可分为四大类：氰化物镀锌；锌酸盐镀锌；氯化物镀锌；硫酸盐镀锌。

二、什么是热镀锌？
1、热镀锌的定义
热镀锌也称热浸镀锌（galvanizing），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。

2、热镀锌层的形成过程
系指铁基体与最外面的纯锌层之间形成铁-锌合金的过程，钢制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）固溶体。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，当锌在固溶体中达到饱和后，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。

当钢制件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％。

3、热浸镀锌的整个过程：
以“干法”热镀锌为例分析，钢管涂上氯化锌、铵助镀溶剂在烘干炉上预热至150～200℃的温度后，进入温度为440～450℃的锌液（浴）之中去。

首先，在瞬间钢铁制件就吸收了大量的热量，使钢铁制件表面上的锌液突然受冷，使之在瞬间内凝固于钢铁制件表面，形成了一层固体外壳，由于热量的继续大量供给，这层外壳很快受热而熔化。

当钢铁制件表面温度与锌液温度达到平衡时，熔融的锌液就开始与钢铁相互作用。经过一段时间，使钢铁表面上就产生了铁-锌合金层；铁-锌合金层的外侧连接着纯锌层，当冷却后纯锌层结晶，在锌层内侧连接着钢基体。
因此，钢管表面镀锌的实际过程，是按下列步骤进行的：

固体铁溶解▶▶铁与锌结合成铁-锌合金化合物，产生了铁-锌合金层▶▶铁锌合金层的外侧连接着纯锌层，当冷却后纯锌层结晶，在锌层的内侧连接着钢基体。因此，热镀锌过程主要是由于扩散作用而形成镀锌层的过程。

4、镀锌层对钢铁表面的保护作用
4.1 镀锌钢制件主要有以下几种状态：

4.1.1 当镀锌钢铁制件表面完好时，只发生锌的腐蚀，由于锌腐蚀的产物对锌有较好的保护作用，所以腐蚀速度非常慢，寿命是未镀锌钢制件的15～30倍。

热镀锌层与钢基体结合牢固、覆盖完全。镀锌层与钢铁基体之间的冶金结合正是热镀锌的独特之处，使热镀锌钢在加工、储存、运输和安装过程中具有很好的抗机械破坏能力。钢铁构件表面的所有的部分，包括内表面、外表面以及角落和狭窄的缝隙，都可以被镀锌层完全覆盖。
4.1.2 最常见的情形是镀锌钢铁件在使用中，表面发生划伤，或其他原因使镀层遭到局部破坏，钢铁从伤口中暴露在环境之中，如果镀层是非金属类的物质，暴露出钢基体很快就会被腐蚀掉，但镀锌钢制件特有的牺牲保护性能，使腐蚀速度变得很慢。

这是因为镀层中的锌与钢铁中的铁在潮湿的环境中组成了原电池，由于锌的标准电极电位只有-1.05V，低于铁的-0.036V，因而锌作为阳极被氧化，而铁作为阴极得到保护。由于锌腐蚀以后的生成物很致密，反应速度很慢，也就是说总体的耐腐蚀性能大幅度提高。这种防腐方法叫【牺牲防腐】。
4.1.3 一般情况下，镀锌钢件的腐蚀并不是表面的镀锌层全部均匀地被腐蚀掉的，而是在镀层与钢件基体结合较差的地方镀层首先被腐蚀掉，从而造成局部严重腐蚀失去使用性能的。

从这一点上讲，镀锌层的附着力，特别是整体的附着力的好坏比镀锌层的厚度更为重要。如果镀锌层局部附着力不好，即使镀锌层再厚，也会从附着力不好处开始锈蚀。这跟“水桶原理”差不多，这是热镀锌生产技术人员必须认识的问题。
4.2 热镀锌层可给钢铁基体提供以下三重防腐蚀保护：

4.2.1 隔离层保护

隔离保护层的两个重要性能是其对金属的附着力和自身的耐磨性。在这方面，热镀锌层提供了坚硬的、由金属键结合作用的隔离层，它可以完全覆盖钢铁表面，将钢铁与腐蚀的环境隔离开。

4.2.2 腐蚀产物层的保护

热镀锌层表面腐蚀后形成的腐蚀产物会产生体积膨胀，堵塞因镀层的选择性溶解而出现的不连续间隙，从而阻碍镀层的进一步腐蚀，使镀锌层在环境腐蚀介质中的腐蚀速度降低。

4.2.3 电化学保护

对于意外破坏而暴露出的任何小区域，如碰伤或刮痕等，由于锌的电位比铁更负，热镀锌层作为牺牲性的阳极被优先腐蚀，对钢铁提供阴极保护。

5、热镀锌有多好？
5.1 热镀锌工艺的优点

由于热镀锌工艺与其他金属防腐蚀方法相比，在镀层电化学保护性、镀层致密性、镀层耐久性、镀层免维护性、镀层与基体结合力、镀层经济性以及热镀锌工艺对钢制件形状、尺寸的适应性、生产的高效性方面具有其他工艺无法比拟、得天独厚的优势。

热镀锌钢材在使用中具有可成形性、可焊性、可涂装性以及良好的延展性等优点，热镀锌技术越来越向着大规模、低成本的方向发展。

5.2 镀锌层厚度及寿命

由于镀锌层的寿命主要取决于镀层的厚度，因此可以很容易地从外观观察其表面是否连续、光亮，以及采用磁性测厚仪就可方便准确地测定出其厚度是否符合标准要求。

大气暴露试验表明：镀层厚度为86μm的热镀锌层在重工业、海洋、郊外和城市地带的耐用年限分别为13年、50年、104年、30年。

一般而言，上锌量为600g/m2的镀锌层，其免维护的使用寿命为20～50年，对于建筑用基板不镀锌的彩板，其使用寿命为3～5年，而基板镀锌的彩板其使用寿命可达20～30年。

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