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，但是行業內對于“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。最近正好有一個項目，業主讓解釋清楚，于是查找相關文獻、書籍、規范、網文等，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較低的其他液態金屬或合金中進行鍍層的方法。

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必須比鋼鐵的熔點低得多。

一般認為，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％。
在國內有文獻指出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、均勻的金屬間化合物組織。
連續鑄鋼技術的普及，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現熱鍍鋅。
鍍層材料

常用的鍍層金屬有鋅（熔點為419.5℃）、鋁（熔點為658.7℃）、錫（熔點為231.9℃）和鉛（熔點為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，被廣泛用于保護鋼鐵件，特別是防止大氣腐蝕，并用于裝飾。
3、鍍覆技術
主要包括槽鍍（或掛鍍）、滾鍍（適合小零件）、自動鍍和連續鍍（適合線材、帶材）。

目前，國內按電鍍溶液分類，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合。其過程可簡單地敘述為：

當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，當鋅在固溶體中達到飽和后，鋅鐵兩種元素原子相互擴散，擴散到（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、銨助鍍溶劑在烘干爐上預熱至150～200℃的溫度后，進入溫度為440～450℃的鋅液（浴）之中去。

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，由于熱量的繼續大量供給，這層外殼很快受熱而熔化。

當鋼鐵制件表面溫度與鋅液溫度達到平衡時，熔融的鋅液就開始與鋼鐵相互作用。經過一段時間，使鋼鐵表面上就產生了鐵-鋅合金層；鐵-鋅合金層的外側連接著純鋅層，當冷卻后純鋅層結晶，在鋅層內側連接著鋼基體。
因此，鋼管表面鍍鋅的實際過程，是按下列步驟進行的：

固體鐵溶解??鐵與鋅結合成鐵-鋅合金化合物，產生了鐵-鋅合金層??鐵鋅合金層的外側連接著純鋅層，當冷卻后純鋅層結晶，在鋅層的內側連接著鋼基體。因此，熱鍍鋅過程主要是由于擴散作用而形成鍍鋅層的過程。

4、鍍鋅層對鋼鐵表面的保護作用
4.1 鍍鋅鋼制件主要有以下幾種狀態：

4.1.1 當鍍鋅鋼鐵制件表面完好時，只發生鋅的腐蝕，由于鋅腐蝕的產物對鋅有較好的保護作用，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合牢固、覆蓋完全。鍍鋅層與鋼鐵基體之間的冶金結合正是熱鍍鋅的獨特之處，使熱鍍鋅鋼在加工、儲存、運輸和安裝過程中具有很好的抗機械破壞能力。鋼鐵構件表面的所有的部分，包括內表面、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境之中，如果鍍層是非金屬類的物質，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性能，使腐蝕速度變得很慢。

這是因為鍍層中的鋅與鋼鐵中的鐵在潮濕的環境中組成了原電池，由于鋅的標準電極電位只有-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。由于鋅腐蝕以后的生成物很致密，反應速度很慢，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合較差的地方鍍層首先被腐蝕掉，從而造成局部嚴重腐蝕失去使用性能的。

從這一點上講，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，這是熱鍍鋅生產技術人員必須認識的問題。
4.2 熱鍍鋅層可給鋼鐵基體提供以下三重防腐蝕保護：

4.2.1 隔離層保護

隔離保護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，將鋼鐵與腐蝕的環境隔離開。

4.2.2 腐蝕產物層的保護

熱鍍鋅層表面腐蝕后形成的腐蝕產物會產生體積膨脹，堵塞因鍍層的選擇性溶解而出現的不連續間隙，從而阻礙鍍層的進一步腐蝕，使鍍鋅層在環境腐蝕介質中的腐蝕速度降低。

4.2.3 電化學保護

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

5、熱鍍鋅有多好？
5.1 熱鍍鋅工藝的優點

由于熱鍍鋅工藝與其他金屬防腐蝕方法相比，在鍍層電化學保護性、鍍層致密性、鍍層耐久性、鍍層免維護性、鍍層與基體結合力、鍍層經濟性以及熱鍍鋅工藝對鋼制件形狀、尺寸的適應性、生產的高效性方面具有其他工藝無法比擬、得天獨厚的優勢。

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點，熱鍍鋅技術越來越向著大規模、低成本的方向發展。

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、光亮，以及采用磁性測厚儀就可方便準確地測定出其厚度是否符合標準要求。

大氣暴露試驗表明：鍍層厚度為86μm的熱鍍鋅層在重工業、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20～30年。