熱鍍鋅，也稱為熱浸鍍鋅或熱浸鋅，是一種將鋼材浸入熔融的鋅液中以獲得金屬覆蓋層的方法。這種方法主要用于提高鋼鐵材料的耐腐蝕性，廣泛應(yīng)用于各種金屬結(jié)構(gòu)設(shè)施上，如鐵塔、電力設(shè)施、公路護(hù)欄等，此外，熱鍍鋅也用于緊固件、管道、機(jī)械零件等的防腐處理。

熱鍍鋅層防護(hù)性能

熱鍍鋅覆蓋能力好，鍍層致密，無有機(jī)物夾雜。眾所周知，鋅的抗大氣腐蝕的機(jī)理有機(jī)械保護(hù)及電化學(xué)保護(hù)，在大氣腐蝕條件下鋅層表面有ZnO、Zn(OH)2及堿式碳酸鋅保護(hù)膜，一定程度上減緩鋅的腐蝕，這層保護(hù)膜(也稱白銹)受到破壞又會(huì)形成新的膜層。當(dāng)鋅層破壞嚴(yán)重，危及到鐵基體時(shí)，鋅對(duì)基體產(chǎn)生電化學(xué)保護(hù)，鋅的標(biāo)準(zhǔn)電位-0.76V，鐵的標(biāo)準(zhǔn)電位-0.44V，鋅與鐵形成微電池時(shí)鋅作為陽極被溶解，鐵作為陰極受到保護(hù)。顯然熱鍍鋅對(duì)基體金屬鐵的抗大氣腐蝕能力優(yōu)于電鍍鋅。

熱鍍鋅層形成過程

熱鍍鋅層形成過程是鐵基體與***外面的純鋅層之間形成鐵-鋅合金的過程，工件表面在熱浸鍍時(shí)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(jiǎn)單地?cái)⑹鰹椋寒?dāng)鐵工件浸入熔融的鋅液時(shí)，首先在界面上形成鋅與α鐵(體心)固熔體。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)鋅在固熔體中達(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)工件從浸鋅液中移出時(shí)表面形成純鋅層，為六方晶體。其含鐵量不大于0.003%。熱鍍鋅抗腐蝕能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于冷鍍鋅（又稱電鍍鋅）。熱鍍鋅在幾年里都不會(huì)生銹，冷鍍鋅在半年里就會(huì)生銹。冷鍍鋅工藝用于保護(hù)金屬防止腐蝕，為此利用了鋅填料的涂料，在利用任何一種涂敷的方法將其涂在被保護(hù)表面，干燥之后形成鋅填料涂層，在干燥涂層中具有含量的鋅（達(dá)到95%）。鋼鐵在冷卻的條件下在表面鍍鋅，而熱鍍鋅是鋼管在熱浸的條件下對(duì)表面鍍鋅，它的附著力很強(qiáng)，不容易脫落，熱鍍鋅管雖然也出現(xiàn)銹蝕的現(xiàn)象，但在很長(zhǎng)的周期可以滿足技術(shù)、衛(wèi)生要求。

熱鍍鋅設(shè)計(jì)的鍍層厚度要求影響熱鍍鋅設(shè)計(jì)的鍍層厚度的因素主要有：基體金屬成分，鋼材的表面粗糙度，鋼材中的活性元素硅和磷含量及分布狀態(tài)，鋼材的內(nèi)應(yīng)力，工件幾何尺寸，熱浸鍍鋅工藝。現(xiàn)行的國(guó)際和國(guó)內(nèi)熱鍍鋅標(biāo)準(zhǔn)都根據(jù)鋼材厚度劃分區(qū)段，鋅鍍層平局厚度以及局部厚度應(yīng)達(dá)到相應(yīng)厚度，以確定鋅鍍層的防腐蝕性能。鋼材厚度不同的工件，達(dá)成熱平衡和鋅鐵交換平衡所需的時(shí)間不同，形成的鍍層厚度也不同。標(biāo)準(zhǔn)中的鍍層平均厚度是基于上述鍍鋅機(jī)理的工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)值，局部厚度是考慮到鋅鍍層厚度分布的不均勻性以及對(duì)鍍層防腐蝕性要求所需要的經(jīng)驗(yàn)值。因此，ISO標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)，日本JIS標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)在鋅鍍層厚度要求上略有不同，大同小異。通常電鍍鋅層厚度5~15μm，而熱鍍鋅層一般在35μm以上，甚至高達(dá)200μm。

熱鍍鋅鍍層厚度的作用和影響

熱鍍鋅鍍層的厚度決定了鍍件的防腐蝕性能。由美國(guó)熱鍍鋅協(xié)會(huì)提供的相關(guān)數(shù)據(jù)。用戶可以選擇高于或低于標(biāo)準(zhǔn)的鋅鍍層厚度。對(duì)于表面光滑的3mm以下薄鋼板，工業(yè)生產(chǎn)中得到較厚的鍍層是困難的，另外，與鋼材厚度不相稱的鋅鍍層厚度會(huì)影響鍍層與基材的結(jié)合力以及鍍層外觀質(zhì)量。過厚的鍍層會(huì)造成鍍層外觀粗糙，易剝落，鍍件經(jīng)不起搬運(yùn)和安裝過程中的碰撞。鋼材中如果存在較多的活性元素硅和磷，工業(yè)生產(chǎn)中得到較薄的鍍層也十分困難，這是由于鋼中的硅含量影響鋅鐵間的合金層生長(zhǎng)方式，會(huì)使ζ相鋅鐵合金層迅速生長(zhǎng)并將ζ相推向鍍層表面，致使鍍層表面粗糙無光，形成附著力差的灰暗鍍層。因此，如上述討論結(jié)果，鍍鋅層的生長(zhǎng)存在不確定性，實(shí)際生產(chǎn)中要取得某一范圍的鍍層厚度常常是困難的，熱鍍鋅標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的厚度是大量實(shí)驗(yàn)后產(chǎn)生的經(jīng)驗(yàn)值，照顧到了各種因素和要求，較為合理。

熱鍍鋅是一種有效的金屬防腐方法，通過將鋼材浸入熔融的鋅液中，形成一層堅(jiān)固的鋅鐵合金層，從而提供長(zhǎng)期的防腐保護(hù)。盡管熱鍍鋅工藝復(fù)雜且成本較高，但其優(yōu)異的耐腐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度使其在許多工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。