一、热浸镀锌工艺概述

热浸镀锌是一种有效的防腐蚀处理工艺，广泛应用于钢铁制品的表面处理，以延长其使用寿命。它是将钢铁制品浸入熔融锌液中，使锌与铁发生反应，形成一层坚固的锌铁合金层，从而提供优异的防腐蚀性能。这种工艺在镀层的物理屏障与电化学保护相结合的保护特性上、镀层与基体的结合强度上、镀层的致密性、耐久性、免维护性和经济性及其对制品形状与尺寸的适应性上，具有无可比拟的优势。

二、热浸镀锌工艺原理

热浸镀锌的基本原理是利用锌的电化学保护特性。锌在电化学系列中位于铁的前面，因此在锌层破损时，锌会优先腐蚀，保护下面的铁基材不受腐蚀。镀锌层的厚度、均匀性以及附着力直接影响到防腐蚀效果。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，然后锌铁两种元素原子相互扩散，扩散到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%。

三、热浸镀锌工艺流程

1. 前处理
   • 去油：使用有机溶剂或碱性清洗剂去除钢铁表面的油污、灰尘和其他杂质。
   • 酸洗：将清洗后的工件浸入稀盐酸或硫酸溶液中，去除表面的氧化铁和锈蚀。可采用H₂SO₄15%，硫脲0.1%，40 - 60℃或用HCl20%，六次甲基四胺1 - 3g/L，20 - 40℃进行酸洗，加入缓蚀剂可防止基体过腐蚀及减少铁基体吸氢量。也可采用H₂SO₄15%，硫脲0.1%，40 - 60℃或用HCl20%，乌洛托品3 - 5g/L，20 - 40℃进行酸洗，同时加入抑雾剂抑制酸雾逸出。
   • 水洗：用清水彻底冲洗工件，确保酸洗剂完全去除，避免对后续镀锌过程造成影响。
   • 浸助镀溶剂（部分流程包含）：也称溶剂，可保持在浸镀前工件具有一定活性避免二次氧化，以增强镀层与基体结合，并加入一定量的防爆剂。
2. 干燥：水洗后的工件需进行干燥处理，以去除表面水分。可采用热风干燥或自然晾干的方式，确保工件表面无水分残留。
3. 烘干预热（部分流程包含）：为了防止工件在浸镀时由于温度急剧升高而变形，并除去残余水分，防止产生爆锌，造成锌液爆溅，预热一般为80 - 140℃。
4. 浸锌：将干燥后的工件浸入熔融锌液中，温度一般控制在450℃左右。浸入时间根据工件的厚度和形状，合理控制浸入时间，通常为几分钟到十几分钟不等。要控制好锌液温度、浸镀时间及工件从锌液中引出的速度（引出速度一般为1.5米/min）。温度过低，锌液流动性差，镀层厚且不均匀，易产生流挂，外观质量差；温度高，锌液流动性好，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，影响浸锌层质量并且容易造成色差使表面颜色难看，锌耗高。锌层厚度取决于锌液温度，浸锌时间，钢材材质和锌液成份。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，但也可在锌液中添加有除铁功能和降低共晶温度的合金并且把镀锌温度降低至435 - 445℃。
5. 取出与冷却
   • 取出后整理（部分流程包含）：镀后对工件整理主要是去除表面余锌及锌瘤，可用采用热镀锌专用震动器来完成。
   • 冷却：浸锌完成后，将工件取出，放置在冷却区自然冷却，一般用水冷，但温度不可过低也不可过高，一般不低于30℃不高于70℃。冷却过程中，锌层会逐渐固化，形成坚固的镀锌层。
6. 后处理
   • 去除锌渣：在取出工件后，表面可能会附着一些锌渣，需用刷子或喷砂设备清除。
   • 表面处理：可根据需要进行表面喷涂或涂装，以提高外观和防腐蚀性能；也可进行钝化处理，目的是提高工件表面抗大气腐蚀性能，减少或延长白锈出现时间，保持镀层具有良好的外观。如采用铬酸盐钝化（Na₂Cr₂O₇80 - 100g/L，硫酸3 - 4ml/L），但这种钝化液严重影响环境，最好采用无铬钝化。
7. 检验：检查镀层外观光亮、细致、无流挂、皱皮现象等，并且要定期对镀锌层的厚度、附着力进行检测。厚度检测可采用超声波测厚仪或磁性测厚仪进行测量；附着力测试可通过划格法或胶带法检测镀锌层的附着力，确保其牢固性。

四、热浸镀锌工艺的质量控制

在热浸镀锌过程中，质量控制至关重要。应定期对镀锌层的厚度、附着力和外观进行检测。

• 厚度检测：采用超声波测厚仪或磁性测厚仪进行测量，确保镀锌层符合标准要求。
• 附着力测试：通过划格法或胶带法检测镀锌层的附着力，确保其牢固性。
• 外观检查：检查镀锌层的均匀性和光泽度，确保无明显缺陷。

五、热浸镀锌工艺的设备与安全

• 设备：热浸镀锌工艺需要专用设备，包括清洗槽、酸洗槽、熔融锌槽和冷却区等。设备需要定期进行检查和维护，确保其正常运行。
• 安全措施：由于热浸镀锌过程中涉及到高温、强酸等危险因素，需要采取相应的安全措施。例如在酸洗过程中，加入缓蚀剂可防止基体过腐蚀及减少铁基体吸氢量，同时加入抑雾剂抑制酸雾逸出；在浸锌过程中要控制好温度等工艺参数，防止出现危险情况23。

六、热浸镀锌工艺的应用领域

热浸镀锌广泛应用于多个领域：

• 建筑业：用于制造钢结构、屋面板、护栏、管道等。热浸镀锌的产品具有优异的耐候性和耐腐蚀性，能够在恶劣的环境中长时间使用，提高建筑物的寿命。
• 汽车制造业：汽车在使用过程中会受到雨水、风沙等外界环境的腐蚀，热浸镀锌可以为汽车制造提供优异的防腐性能，延长车辆的使用寿命。
• 电力工业：电力工业中的输电线杆、电缆桥架等设备经常面临腐蚀的威胁。通过热浸镀锌处理，可以形成均匀、致密的锌层，有效地保护设备不受腐蚀，提高电力设备的稳定性和可靠性。