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熱鍍鋅、熱浸鍍鋅和電鍍鋅（冷鍍鋅）一文全解
引言：
一直以來，幕墻的龍骨多采用熱浸鍍鋅的鋼管，但是行業(yè)內(nèi)對于“熱鍍鋅”、“熱浸鍍鋅”、“電鍍鋅”、“冷鍍鋅”等到底是怎么回事也是眾說紛紜。最近正好有一個項(xiàng)目，業(yè)主讓解釋清楚，于是查找相關(guān)文獻(xiàn)、書籍、規(guī)范、網(wǎng)文等，特整理如下：

一、什么是熱鍍？
1、熱鍍的定義及基本特征
熱浸鍍（hot dip）簡稱熱鍍，是將被鍍金屬材料浸于熔點(diǎn)較低的其他液態(tài)金屬或合金中進(jìn)行鍍層的方法。

鋼鐵材料熱鍍鋅基本特征是在鋼基體與鋅鍍層之間有合金層（alloy layer）形成，且當(dāng)鋼鐵件表面從熔融的金屬鋅液中提出時，在此合金層表面附著一層熔融金屬鋅，經(jīng)冷卻凝固后形成金屬鋅鍍層。

2、熱鍍的基體與鍍層材料
鋼鐵材料是熱浸鍍的主要基體材料，因此，作為鍍層材料的金屬的熔點(diǎn)必須比鋼鐵的熔點(diǎn)低得多。

一般認(rèn)為，適合于熱浸鍍鋅的鋼是低硅量的沸騰鋼，美國的金屬手冊中指明要求硅含量wSi小于0.05％。
在國內(nèi)有文獻(xiàn)指出Q235鋼中B類鋼最適宜熱鍍鋅，這類鋼熱浸鍍鋅后得到緊密、連續(xù)、均勻的金屬間化合物組織。
連續(xù)鑄鋼技術(shù)的普及，給熱鍍鋅帶來了新的問題。這種新的鋼種硅含量大于0.05％。因此說，如果不是低碳鋼，或其中硅含量低或過高的工件，則使熱鍍鋅工作很困難，但是可以通過其他工藝方法實(shí)現(xiàn)熱鍍鋅。
鍍層材料

常用的鍍層金屬有鋅（熔點(diǎn)為419.5℃）、鋁（熔點(diǎn)為658.7℃）、錫（熔點(diǎn)為231.9℃）和鉛（熔點(diǎn)為327.4℃）等。與其他金屬相比，鋅是相對便宜而又易鍍覆的一種金屬，屬于低值防蝕電鍍層，被廣泛用于保護(hù)鋼鐵件，特別是防止大氣腐蝕，并用于裝飾。
3、鍍覆技術(shù)
主要包括槽鍍（或掛鍍）、滾鍍（適合小零件）、自動鍍和連續(xù)鍍（適合線材、帶材）。

目前，國內(nèi)按電鍍?nèi)芤悍诸?，可分為四大類：氰化物鍍鋅；鋅酸鹽鍍鋅；氯化物鍍鋅；硫酸鹽鍍鋅。

二、什么是熱鍍鋅？
1、熱鍍鋅的定義
熱鍍鋅也稱熱浸鍍鋅（galvanizing），是鋼鐵構(gòu)件浸入熔融的鋅液中獲得金屬覆蓋層的一種方法。

2、熱鍍鋅層的形成過程
系指鐵基體與最外面的純鋅層之間形成鐵-鋅合金的過程，鋼制件表面在熱浸鍍時形成鐵-鋅合金層，才使得鐵與純鋅層之間很好結(jié)合。其過程可簡單地敘述為：

當(dāng)鐵工件浸入熔融的鋅液時，首先在界面上形成鋅與α鐵（體心）固溶體。這是基體金屬鐵在固體狀態(tài)下溶有鋅原子所形成一種晶體，兩種金屬原子之間是融合，原子之間引力比較小。

因此，當(dāng)鋅在固溶體中達(dá)到飽和后，鋅鐵兩種元素原子相互擴(kuò)散，擴(kuò)散到（或叫滲入）鐵基體中的鋅原子在基體晶格中遷移，逐漸與鐵形成合金。

而擴(kuò)散到熔融的鋅液中的鐵就與鋅形成金屬間化合物FeZn13，沉入熱鍍鋅鍋底，即為鋅渣。

當(dāng)鋼制件件從浸鋅液中移出時表面形成純鋅層，為六方晶體，其含鐵量不大于0.003％。

3、熱浸鍍鋅的整個過程：
以“干法”熱鍍鋅為例分析，鋼管涂上氯化鋅、銨助鍍?nèi)軇┰诤娓蔂t上預(yù)熱至150～200℃的溫度后，進(jìn)入溫度為440～450℃的鋅液（?。┲腥ァ?/p>

首先，在瞬間鋼鐵制件就吸收了大量的熱量，使鋼鐵制件表面上的鋅液突然受冷，使之在瞬間內(nèi)凝固于鋼鐵制件表面，形成了一層固體外殼，由于熱量的繼續(xù)大量供給，這層外殼很快受熱而熔化。

當(dāng)鋼鐵制件表面溫度與鋅液溫度達(dá)到平衡時，熔融的鋅液就開始與鋼鐵相互作用。經(jīng)過一段時間，使鋼鐵表面上就產(chǎn)生了鐵-鋅合金層；鐵-鋅合金層的外側(cè)連接著純鋅層，當(dāng)冷卻后純鋅層結(jié)晶，在鋅層內(nèi)側(cè)連接著鋼基體。
因此，鋼管表面鍍鋅的實(shí)際過程，是按下列步驟進(jìn)行的：

固體鐵溶解??鐵與鋅結(jié)合成鐵-鋅合金化合物，產(chǎn)生了鐵-鋅合金層??鐵鋅合金層的外側(cè)連接著純鋅層，當(dāng)冷卻后純鋅層結(jié)晶，在鋅層的內(nèi)側(cè)連接著鋼基體。因此，熱鍍鋅過程主要是由于擴(kuò)散作用而形成鍍鋅層的過程。

4、鍍鋅層對鋼鐵表面的保護(hù)作用
4.1 鍍鋅鋼制件主要有以下幾種狀態(tài)：

4.1.1 當(dāng)鍍鋅鋼鐵制件表面完好時，只發(fā)生鋅的腐蝕，由于鋅腐蝕的產(chǎn)物對鋅有較好的保護(hù)作用，所以腐蝕速度非常慢，壽命是未鍍鋅鋼制件的15～30倍。

熱鍍鋅層與鋼基體結(jié)合牢固、覆蓋完全。鍍鋅層與鋼鐵基體之間的冶金結(jié)合正是熱鍍鋅的獨(dú)特之處，使熱鍍鋅鋼在加工、儲存、運(yùn)輸和安裝過程中具有很好的抗機(jī)械破壞能力。鋼鐵構(gòu)件表面的所有的部分，包括內(nèi)表面、外表面以及角落和狹窄的縫隙，都可以被鍍鋅層完全覆蓋。
4.1.2 最常見的情形是鍍鋅鋼鐵件在使用中，表面發(fā)生劃傷，或其他原因使鍍層遭到局部破壞，鋼鐵從傷口中暴露在環(huán)境之中，如果鍍層是非金屬類的物質(zhì)，暴露出鋼基體很快就會被腐蝕掉，但鍍鋅鋼制件特有的犧牲保護(hù)性能，使腐蝕速度變得很慢。

這是因?yàn)殄儗又械匿\與鋼鐵中的鐵在潮濕的環(huán)境中組成了原電池，由于鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位只有-1.05V，低于鐵的-0.036V，因而鋅作為陽極被氧化，而鐵作為陰極得到保護(hù)。由于鋅腐蝕以后的生成物很致密，反應(yīng)速度很慢，也就是說總體的耐腐蝕性能大幅度提高。這種防腐方法叫【犧牲防腐】。
4.1.3 一般情況下，鍍鋅鋼件的腐蝕并不是表面的鍍鋅層全部均勻地被腐蝕掉的，而是在鍍層與鋼件基體結(jié)合較差的地方鍍層首先被腐蝕掉，從而造成局部嚴(yán)重腐蝕失去使用性能的。

從這一點(diǎn)上講，鍍鋅層的附著力，特別是整體的附著力的好壞比鍍鋅層的厚度更為重要。如果鍍鋅層局部附著力不好，即使鍍鋅層再厚，也會從附著力不好處開始銹蝕。這跟“水桶原理”差不多，這是熱鍍鋅生產(chǎn)技術(shù)人員必須認(rèn)識的問題。
4.2 熱鍍鋅層可給鋼鐵基體提供以下三重防腐蝕保護(hù)：

4.2.1 隔離層保護(hù)

隔離保護(hù)層的兩個重要性能是其對金屬的附著力和自身的耐磨性。在這方面，熱鍍鋅層提供了堅硬的、由金屬鍵結(jié)合作用的隔離層，它可以完全覆蓋鋼鐵表面，將鋼鐵與腐蝕的環(huán)境隔離開。

4.2.2 腐蝕產(chǎn)物層的保護(hù)

熱鍍鋅層表面腐蝕后形成的腐蝕產(chǎn)物會產(chǎn)生體積膨脹，堵塞因鍍層的選擇性溶解而出現(xiàn)的不連續(xù)間隙，從而阻礙鍍層的進(jìn)一步腐蝕，使鍍鋅層在環(huán)境腐蝕介質(zhì)中的腐蝕速度降低。

4.2.3 電化學(xué)保護(hù)

對于意外破壞而暴露出的任何小區(qū)域，如碰傷或刮痕等，由于鋅的電位比鐵更負(fù)，熱鍍鋅層作為犧牲性的陽極被優(yōu)先腐蝕，對鋼鐵提供陰極保護(hù)。

5、熱鍍鋅有多好？
5.1 熱鍍鋅工藝的優(yōu)點(diǎn)

由于熱鍍鋅工藝與其他金屬防腐蝕方法相比，在鍍層電化學(xué)保護(hù)性、鍍層致密性、鍍層耐久性、鍍層免維護(hù)性、鍍層與基體結(jié)合力、鍍層經(jīng)濟(jì)性以及熱鍍鋅工藝對鋼制件形狀、尺寸的適應(yīng)性、生產(chǎn)的高效性方面具有其他工藝無法比擬、得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。

熱鍍鋅鋼材在使用中具有可成形性、可焊性、可涂裝性以及良好的延展性等優(yōu)點(diǎn)，熱鍍鋅技術(shù)越來越向著大規(guī)模、低成本的方向發(fā)展。

5.2 鍍鋅層厚度及壽命

由于鍍鋅層的壽命主要取決于鍍層的厚度，因此可以很容易地從外觀觀察其表面是否連續(xù)、光亮，以及采用磁性測厚儀就可方便準(zhǔn)確地測定出其厚度是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

大氣暴露試驗(yàn)表明：鍍層厚度為86μm的熱鍍鋅層在重工業(yè)、海洋、郊外和城市地帶的耐用年限分別為13年、50年、104年、30年。

一般而言，上鋅量為600g/m2的鍍鋅層，其免維護(hù)的使用壽命為20～50年，對于建筑用基板不鍍鋅的彩板，其使用壽命為3～5年，而基板鍍鋅的彩板其使用壽命可達(dá)20～30年。

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