热浸镀：提升防护能力，延长寿命的工艺技术

热浸镀简称热镀，是将工件经过表面预处理后，浸入远比工件熔点低的、与工件材料不同的熔融金属或合金中，在工件表面发生一系列物理和化学反应，取出冷却后，在表面形成所需的合金镀层。

热浸镀层金属常采用低熔点金属及其合金，一般为锡、锌、铝、铅及其合金。基体材料一般为钢、铸铁及不锈钢等。热浸镀工艺包括表面预处理、热浸镀和后处理3个部分。热浸镀前工件需要进行表面预处理，清除表面的油污和氧化皮，热浸镀后还需要后处理，进行化学处理、涂油或必要的整形。热浸镀的主要目的是提高工件的防护能力，延长使用寿命。

根据热浸镀工件前处理方法的不同，热浸镀工艺分为熔剂法和氢还原法两大类。熔剂法多用于钢丝及钢结构的镀层，该法是在钢件浸入镀锅之前，先在经过净化钢件表面涂一层熔剂，在浸镀时，此熔剂层受热分解或挥发，使钢表面外露与熔融金属直接接触，发生反应和扩散而形成镀层。熔剂法中，熔剂处理有两种方法：湿法（又称为熔融熔剂法）和干法（又称为烘干熔剂法）。湿法是将净化的钢材浸涂水熔剂后，不经烘干直接浸入熔融金属中热镀，但需在熔融的金属表面覆盖一层熔融的熔剂。干法是在浸涂水熔剂后经烘干，除去其中的水分，然后再浸镀。氢还原法多用于带钢的连续热镀层，这种方法的实质上表面氧化皮及铁锈不用酸洗，而是在还原气体气氛（H2和N2）中被还原成铁，然后进行热镀，由于干法工艺简单，镀层质量好，目前大多数钢结构的热镀锌生产均用干法。

热浸镀的覆盖层较厚，镀层分层，在基体金属与镀层金属之间有合金层形成，靠近工件的内层，成分接近工件；镀层表面的成分含镀层金属最多；内外层之间的中间层是合金层。与电镀法相比，热浸镀能获得较厚的镀层，在相同的腐蚀环境中，热浸镀层的使用寿命较长。但浸镀层厚度和均匀性不易控制，外观也不如电镀层好。

1）热浸镀锡

热浸镀锡的原理是在300℃时，铁与锡相互反应生成FeSn2，在热浸镀时，经过前处理的钢板进入含有氯化铵及氯化锌的溶剂层，形成铁锡合金。

热浸镀锡涂层具有良好的抗腐蚀性能，有一定的强度和硬度，成型性能好又易焊接、锡层无毒无味、耐有机酸腐蚀、表层光亮且不易变色。在热浸镀锡中添加1%～2%金属铋，有利于提高镀锡层的抗腐蚀性和镀层硬度，并降低锡的熔点。(www.xing528.com)

2）热浸镀锌

热浸镀锌的原理是当经过熔剂处理的工件浸入熔融锌槽时，工件表面的熔剂离开基体，固体铁溶解于熔锌中，铁基体与熔融锌反应生成铁锌化合物，在铁锌合金层上形成纯锌层。

在热浸镀锌过程中，熔融锌可以充分浸入经过良好处理的基体表面，形成铁锌合金层，覆盖整个工件表面，且合金层有一定韧性、硬度，可耐较大摩擦和冲击，与基体结合良好。镀锌层出锅后在空气中冷却时会生成氧化锌膜，当氧化控制适当，膜厚度适中时，这层致密氧化薄膜比锌层钝化后在大气、水及混凝土中的耐蚀性更好，但这种处理方法难以实现。工业上提高镀锌层的耐蚀性方法是铬酸盐钝化处理法和磷化处理法，这样可以改善镀锌层表面的结构成分，提高镀锌层的耐蚀性和使用寿命。

3）热镀铝

当液态铝与固态铁接触时，发生铁原子溶解和铝原子的化学吸附，形成铁铝化合物以及铁、铝原子的扩散过程和合金层的生长。所形成的镀铝层由两部分构成：靠近基体的铁铝合金层和外部的纯铝层。

钢材热浸镀铝后，耐热氧化性大大提高。例如碳钢件，不镀铝最高使用温度为550℃，镀铝后可耐1 000℃而不氧化。热镀铝层还有良好的耐蚀性，特别耐含有SO2，NO2，CO2等工业大气腐蚀性。热镀铝层对光、热有良好的反射性，因为镀铝层表面的致密有光泽的Al2O3膜，使其在经暴晒后也能保持很高的反射率。