材料科学现代表面工程学导论热浸镀
第五章 表面涂覆技术-part2
c) 对光和热的反射性：镀铝钢材对光和热的反射能力与表
面形成的Al2O3膜有关，在500℃以下仍然保持很高的反 射率，此时镀铝钢板比不锈钢板表面温度低近50℃。适 合做炉子内衬。
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第二节 热浸镀
Al Fe2Al5＋FeAl3
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第二节 热浸镀
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第二节 热浸镀
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第二节 热浸镀
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第三节 堆焊
堆积层堆焊(Build up)：修复填充缺失磨损的体积。 隔离层堆焊(Buttering)：焊接异种材料或有特殊要求的材料时，为
保证接头质量和性能，预先在母材表面（或坡口面）上熔敷的一 定成分的金属层称隔离层。熔敷隔离层的工艺过程称隔离层堆焊
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第三节 堆焊
堆焊技术的进步一是体现在工艺方法上，例如由最初的手 工电弧堆焊、氧乙炔堆焊发展为埋弧堆焊、振动堆焊、气 体保护堆焊和等离子堆焊等；另一方面体现在堆焊材料 上，成分由原来的碳钢、低合金钢发展为多种性能的高合 金钢(如高速钢、高铬合金铸铁)、镍基合金，钴基合金、 铜基合金以及超硬碳化钨金属陶瓷。 汽车、拖拉机、工程机械、轧辊、轴类、工模具等易损零 件均大量采用堆焊工艺修复。修复旧件的费用较低，而使 用寿命往往比新件还高，如堆焊旧轧辊的费用是新轧辊的 30％～50％，而轧制金属量可比新轧辊提高3—5倍。因此， 广泛采用堆焊工艺修复旧件，对节约钢材，节省资金，弥 补配件短缺，提高经济效益等作用显著。
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氧乙炔焰堆焊 手工电弧堆焊 钨极氩弧堆焊
手工送丝 自动送丝 粉末堆焊
熔化极气体保护电弧堆焊 其中：自保护电弧堆焊 单丝 多丝 串联电弧 单 带 极 多 带 极 自动送粉 手工送粉 自动送丝 双 热 丝
埋弧堆焊
等离子弧堆焊 电渣堆焊
现代表面
1.电镀：是利用电解作用，即把具有导电性能的工件表面与电解质溶液接触，并作为阴极，通过外电流的作用，在工件表面沉积与基体牢固结合的镀覆层。
2.电刷镀：是电镀的一种特殊方法，又称接触镀、选择镀、涂镀、无槽电镀等。
其设备主要由电源、刷镀工具(镀笔)和辅助设备(泵、旋转设备等)组成，是在阳极表面裹上棉花或涤纶棉絮等吸水材料，使其吸饱镀液，然后在作为阴极的零件上往复运动，使镀层牢固沉积在工件表面上。
3.化学镀：又称“不通电”镀，即在无外电流通过的情况下，利用还原剂将电解质溶液中的金属离子化学还原在呈活性催化的工件表面，沉积出与基体牢固结合的镀覆层。
4．涂装：它是用一定的方法将涂料涂覆于工件表面而形成涂膜的全过程。
涂料(或称漆)为有机混合物，一般由成膜物质、颜料、溶剂和助剂组成5．粘结它是用粘结剂将各种材料或制件连结成为一个牢固整体的方法，称为粘结或粘合。
粘结剂有天然胶粘剂和合成胶粘剂6．堆焊：它是在金属零件表面或边缘，熔焊上耐磨、耐蚀或特殊性能的金属层，修复外形不合格的金属零件及产品，提高使用寿命，降低生产成本，或者用它制造双金属零部件。
7．熔结：它与堆焊相似，也是在材料或工件表面熔敷金属涂层，但用的涂敷金属是一些以铁、镍、钻为基，含有强脱氧元素珊和硅面具有自熔性和熔点低于基体的自熔性合金，所用的工艺是真空熔敷、激光熔敷和喷熔涂敷等。
8.热喷涂:它是将金属、合金、金属陶瓷材料加热到熔融或部分熔融，以高的动能使其雾化成微粒并喷至工件表面，形成牢固的涂覆层。
热喷涂的方法有多种，按热源可分为火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂(超音速喷涂)和爆炸喷涂等。
经热喷涂的工件具有耐磨、耐热、耐蚀等功能。
9.塑料粉末涂敷:利用塑料具有耐蚀、绝缘、美观等特点，将各种添加了防老化剂、流平剂、增韧剂、固化剂、颜料、填料等的粉末塑料，通过一定的方法，牢固地徐敷在工件表面，主要起保护和装饰的作用。
10.电火花涂敷:这是一种直接利用电能的高密度能量对金属表面进行徐敷处理的工艺，即通过电极材料与金属零部件表而的火花放电作用，把作为火花放电极的导电材料(如WC、nC)熔渗于表面层，从而形成含电极材料的合金化涂层，提高工件表层的性能，面工件内部组织和性能不改变。
表面工程学各章要点
性能比较
单盐电解液 优点
成分简单，成本较低； 阴极电流效率很高； 废水处理方便； 可以使用较大的阴极电流密度。
络盐电解液 优点
阴极极化性能强，而且主要表现 为电化学极化，所以镀层结晶细致， 镀液分散能力好，氰化物电镀液是 典型的例子。
问题和对策
简单金属离子还原反应的交换电 流密度较大，阴极极化性能一般比 较小(镍，铁，钴例外)，因此，镀 层结晶较粗，镀液分散能力和覆盖 能力也较差，仅适用于形状比较简 单的工件。 选择适当的添加剂，可以使镀层 结晶得到明显细化，还可获取光亮 镀层。镀液分散能力和覆盖能力可 以改善。
附加盐的作用
增加溶液的导电性
如：硫酸盐镀镍电解液（主盐为 NiSO4）中加入Na2SO4 或 MgSO4， 酸性镀铜电解液（主盐为 CuSO4）中加入 H2SO4。
提高阴极极化作用
多数附加盐都有较小的提高阴极极化作用，从而使镀层结晶细化。对 此作用的解释是：由于金属离子（如上面所说的Na+离子）的存在及向阴 极的迁移，使阴极附近放电金属离子的浓度降低。
电镀液组成
1. 单盐溶液→SnSO4 ↘CuSO4 溶液中是简单金属离子Sn2+和Cu2+ 。 问题：→需要高的过电位，镀层质量不好→粗糙 2. 络和物溶液→金属离子与络和剂形成络和离子，如[Zn(NH3)4]2+ 络和后溶液的平衡电位向负方向移动，有利于电沉积进行。 如：ψZn2+/Zn=－0.736v ψ [Zn(NH3)4]2+ /Zn=－0.1.26v 但是，关于络和离子的本质与沉积机理至今仍不清楚 白猫黑猫→技术 3. 导电盐→不参加反应，↑溶液导电能力，↓槽端电压。如Na2SO4。 4. 缓冲剂→在弱酸、弱碱溶液中加入，可自行调节PH值，↑溶液稳定性。 5. 阳极活化剂→活化阳极，提高离子供给能力。 6. 添加剂→各种各样，视目的而定。 如：光亮剂、整平剂、润湿剂、细化晶粒剂等等。
现代表面技术重点
第一章表面技术概论1.表面技术：通过对材料基体表面加涂层或改变表面形貌、化学组成、相组成、微观结构、缺陷状态，达到提高材料抵御环境作用能力或赋予材料表面某种功能特性的工艺技术。
2.使用表面技术的目的：（1）提高材料抵御环境作用能力。
（2）赋予材料表面某种功能特性。
（3）实施特定的表面加工来制造构件、零部件和元器件等。
3.理想表面：没有杂质的单晶，作为零级近似可将表面看作一个理想表面，从理论上看，它是结构完整的二位点阵平面。
（实际不存在）清洁界面：经过注入粒子轰击、高温脱附等特殊处理后保持在6-10Pa超高10~9-真空下外来沾污少到不能用一般表面分析方法探测的表面。
实际表面：暴露在未加控制的大气环境中的固体表面，或经过一定加工处理，保持在常温常压下的表面。
4.①弛豫：表面最外层与次外层原子之间的距离不用于体内原子间距。
②重构：表面原子的平移对称性与体内显著不同，位置变动大。
③偏析：表面原子从体内分凝出来。
④化学吸附：外来原子以化学键结合吸附于表面。
⑤化合物：外来原子进入表面，并与表面原子键合成化合物。
⑥台阶：表面不是原子结构的平坦，形成了台阶。
5.物理/化学吸附：第三章电镀与化学镀1.电镀：指在含有预镀金属的盐类溶液中，以被镀金属为阴极，经电解作用，使镀液中预镀金属阳离子在基体表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法。
2.镀层分类：①使用性能：防护性镀层、防护-装饰性镀层、装饰性镀层、耐磨和减磨镀层、电性能镀层。
②电化学性质：阳极性镀层、阴极性镀层。
③镀层组合：单层、多层、复合层镀层。
④镀层成分：单一金属、合金、复合。
3.金属电镀基本步骤：①液相传质： 镀液中的水化金属离子或络离子从溶液内部向阴极界面迁移，到达阴极的双电层溶液一侧。
②电化学反应：水化金属离子或络离子通过双电层，并去掉它周围的水化分子或配位体层，从阴极上得到电子生成金属原子(吸附原子)。
③电结晶：金属原子沿金属表面扩散到达结晶生长点，以金属原子态排列在晶格内，形成镀层。
01-现代表面工程学导论--绪论
喷涂等。
涂层技术的内容
1.电镀技术
2.有机涂层
3.热喷涂
4.物理气相沉积
1.电镀技术（化学镀、刷镀）
防腐蚀-------Zn、Cd、Cu、Ni、Ag、Au、Pt、 Rt、CuNiCr、SiC---Ni、Ni-P 抗氧化 耐磨损、耐腐蚀 减磨、防粘结、导电 装饰 复合镀层 非晶态镀层
2.有机涂层
表面技术
表面技术主要通过表面涂覆和表面改性技术来提 高材料抵御环境作用能力和赋予材料表面某种功 能特性。 表面涂覆：主要采用各种涂层技术。
表面改性技术：用机械、物理、化学等方法，改 变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结 构、缺陷状态或应力状态。
表面工程技术的目的和作用
表面工程技术的主要目的：就是在于通过表面处理 使材料表面按人们希望的性能进行改变。 具体说：表面工程技术是在不改变基体材料的成分、
如美国工程科学院早在几年前为美国 国会提供的2000年前集中力量加强发 展的9项新科学技术中，有关材料方面 的仅有材料表面科学与表面技术的研 究。
一、使用表面技术的目的
（1） 提高材料抵御环境作用能力。
（2） 赋予材料表面某种功能特性。包括光、 电、磁、热、声、吸附、分离等等各种物 理和化学性能。 （3） 实施特定的表面加工来制造构件、零 部件和元器件等。
表面技术倍受重视的原因
表面新技术的出现之所以受到重视，不仅仅在于 重要的学术价值，这是因为：
1） 材料物理、化学性能及其变化都从表面开始；
2 ）随着器件的微型化，表面 / 体相的原子比增大， 会出现许多新的特性；
3 ）材料表面的研究是许多高新技术的理化基础等。
世界各发达国家均对表面工程高 度重视：
应用实例2
现代表面技术复习重点(必考)
现代表面技术钱苗根，姚寿山，张少宗编著第一章表面技术概论1．表面技术的主要提高路径：施加各种覆盖层（电镀，化学镀，涂装，粘结，堆焊，熔结，热喷涂，塑料粉末涂覆，热浸镀，真空蒸镀，溅射镀，离子镀，化学气相沉积，分子束外延，离子束合成薄膜技术等）和表面改性技术（喷丸强化，表面热处理，化学热处理，等离子扩渗处理，激光表面处理，电子束表面处理，高密度太阳能表面处理，离子注入表面改性等）。
第二章表面科学的某些基本概念和理论1．固体材料的界面有三种：表面（固体材料与气体或液体的分界面）；晶界，或亚晶界（多晶材料内部成分、结构相同而取向不同晶粒或亚晶之间的界面）；相界（固体材料中成分、结构不同的两相之间的界面）2．表面的两种对象：清洁表面（是指不存在任何污染的化学纯表面，即不存在吸附、催化反应或杂质扩散等一系列物理、化学效应的表面）、实际表面（暴露在未加控制的大气环境中的固体表面，或者经过一定加工处理保持在常温和常压下的表面）。
3．清洁表面在几个原子层范围内的偏离三维周期性结构的主要特征有：表面弛豫、表面重构和表面台阶结构。
4．实际表面的一些重要情况：①表面粗糙度，是指加工表面上具有较小间距的峰和谷所组成的微观几何形状特征；②贝尔比层和残余应力，具有较高的耐磨性和耐蚀性；③表面氧化和吸附、沾污，吸附有物理和化学吸附。
第三章电镀和化学镀1．电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法。
2．电镀液的组成及作用：主盐，提供金属离子；络合剂，形成络合物，提高阳极开始钝化电流密度；附加盐，提高电镀液的导电性；缓冲剂，稳定溶液酸碱度的物质；阳极活化剂，提高阳极开始钝化的电流密度，从而保证阳极处于活化状态而能正常的溶解；添加剂，显著改善镀层的物质。
3．电镀溶液的分散能力是指电镀液中所具有的使金属镀层厚度均匀分布的能力，也称均镀能力；镀液的分散能力越好，在不同阴极部位所沉积出的金属层厚度就越均匀。
现代表面工程技术电镀和化学镀剖析PPT学习教案
3．判定方法：
1）色泽均匀，不可有深浅色，异色（如变黑，发红，发 黄），镀金不可有严重色差。 2）不可粘有任何异物（毛屑，灰尘，油污，结晶物） 3）必须干燥，不可沾有水分 4）平滑性良好，不可有凹洞，颗粒物 5）不可有压伤，刮伤，刮歪等各种变形现象及镀件受损 之现象 6）不可有裸露出下层之现象，关于锡铅外观，在不影响 可焊性的情况下允许有少许（不超过5%）麻点，麻坑。 7）镀层不可有起泡，剥落等附着力不良现象 8）电镀位置依照图纸规定执行，在不影响使用功能的前 提下，可由QE工程师决定适当放宽标准 9）对于有疑异的外观不良现象，应由QE工程师定极限样 版和外观辅助标准
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纳米镜面喷镀
纳米镜面喷镀已通过ROHS、环保检测、盐 雾试验的检测，绝对能达到国家的标准， 它弥补了电镀、水镀的不足，具有不含重 金属、使用简单、成本低,投资少、不受基 材的限制、颜色多种多样等特点，可广泛 应用于工艺品、塑料制品、陶瓷制品、汽 车摩托车配件、木材、卫浴产品、窗帘杆、 佛像、圣诞用品等行业。可做镀金、镀银、 仿古,表面都是镜面高光效果。
因此可得出下列结论：靠近阴极处的金属离子急 剧减少。由于在较短的时间内, 基质金属的 沉积速度较快, 输送到阴极并嵌入镀层中的 速度赶不上基质金属的沉积速度。因此, 为 了提高镀层质量和效率, 可以根据不同的镀 层金属溶液, 对脉冲电源的频率和脉宽进行 适当调整实现对峰值电流的改变。
电镀作用
利用电解作用在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和 基体材料不同的金属覆层的技术。电镀层比热浸层均匀， 一般都较薄，从几个微米到几十微米不等。通过电镀，可 以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层， 还可以修复磨损和加工失误的工件。镀层大多是单一金属 或合金，如钛靶、锌、镉、金或黄铜、青铜等；也有弥散 层，如镍-碳化硅、镍-氟化石墨等；还有覆合层,如钢上的 铜-镍-铬层、钢上的银-铟层等。电镀的基体材料除铁基的 铸铁、钢和不锈钢外,还有非铁金属,如ABS塑料、聚丙烯、 聚砜和酚醛塑料，但塑料电镀前,必须经过特殊的活化和敏 化处理。
第1章 现代材料表面工程技术绪论
1.2.3 表面工程技术的应用
5.在再制造工程中的应用 (1)再制造工程的内涵 再制造工程是在维修工程和表面工程的基础上发 展起来的新兴科学，是以产品全寿命周期论为指导，以实现废旧产品 的性能提升为指标，以优质、高效、节能、节材和环保为准则，以先 进生产技术和产业优化为手段，来修复、改造废旧产品的一系列技术 措施或工程活动的总称。简而言之为是废旧产品高技术修复、改造的 产业。其重要特征是，再制造以后的产品质量和性能达到或超过新品 ，成本只是产品的50%，可节能60%，节材70%，对环境的不良影响 显著降低，可有力的促进资源节约型、环境友好型社会的建设。 (2) 再制造工程的效益和特色 效益体现在：废旧产品的零部件因被直 接用作再制造的毛坯而不是回炉冶炼获得钢垫，避免了回炉时对能量 的消耗和对环境造成的二次污染；避免了由钢锭到新零件的二次制造 时对能源的再次消耗和对环境的再度污染。一方面提高了产品的绿色 度，另一方面避免了成为固体垃圾而造成的环境污染。
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兽形盒砚，东汉制，出土于1980 年陕西临潼姜寨新石器时代墓葬 品，由石砚、盒身、盒盖三部分 组成
鎏金是自先秦时代即产生的传统金属装饰工艺，是一种传统的 做法，至今仍在民间流行，亦称火镀金或汞镀金。在东周和汉 代以后均颇为流行，是当时最值得称道的铜器表面装饰工艺之 一，先后称为黄金涂、金黄涂、金涂、涂金、镀金，宋代始称 鎏金。 鎏金是一种金属加工工艺，亦称“涂金”、“镀金”、“度金 ”、“流金”，
表面工程学科体系
表面工程技术是表面工程学的核心和实质，其内涵为： 1、表面涂镀技术。 2、表面薄膜技术。 3、表面改性技术 4、复合表面工程技术。 表面工程技术简称表面技术，它是运用各种物理、化学和机
械的方法，改变基材表面的形态、化学成分、组织结构和应
现代表面工程技术主要内容
1．使用表面技术的目的？（1）提高材料抵御环境作用能力。
（2）赋予材料表面某种功能特性。
包括光、电、磁、热、声、吸附、分离等等各种物理和化学性能。
（3）实施特定的表面加工来制造构件、零部件和元器件。
2 按学科特点将表面技术大致划分为三个方面1）表面合金化：包括喷焊、堆焊、离子注入、激光溶敷、热渗镀等。
2）表面覆层与覆膜技术：包括热喷涂、电镀、化学转化处理、化学镀、气相沉积、涂装、堆焊、金属染色、热浸镀等。
3）表面组织转化技术：包括激光、电子束热处理技术以及喷丸、辊压等表面加工硬化技术。
3.表面技术:表面技术主要通过表面涂覆和表面改性技术来提高材料抵御环境作用能力和赋予材料表面某种功能特性。
表面涂覆：主要采用各种涂层技术。
表面改性技术：用机械、物理、化学等方法，改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态。
4．表面粗糙度常采用如下方法表示，请用线段连接相应的采示符号。
轮廓算术平均偏差： R a微观不平度+点高度R z轮廓最大高度R y5电镀的基本原理及其分类？电镀是指在直流电的作用下，电解液中的金属离子还原，并沉积到零件表面形成有一定性能的金属镀层的过程。
电解液主要是水溶液，也有有机溶液和熔融盐。
从水溶液和有机溶液中电镀称为湿法电镀，从熔融盐中电镀称为熔融盐电镀。
6．电沉积的基本条件金属离子以一定的电流密度进行阴极还原时，原则上，只要电极电位足够负，任何金属离子都可能在阴极上还原，实现电沉积。
但由于水溶液中有氢离子、水分子及多种其它离子，使得一些还原电位很负的金属离子实际上不可能实现沉积过程。
所以金属离子在水溶液中能否还原，不仅决定于其本身的电化学性质，还决定于金属的还原电位与氢还原电位的相对大小。
若金属离子还原电位比氢离子还原电位更负，则电极上大量析氢，金属沉积极少。
7．合金共沉积的条件？两种金属离子共沉积除需具备单金属沉积的基本条件外，还应具备以下两个基本条件：①两种金属中至少有一种金属能从其盐的水溶液中沉积出来。
电子教案与课件：《表面处理技术概论》第八章 热浸镀
图8-7 铝液中锌含量对合金层强度(1) 显 微硬度(2) 和厚度 (3)的影响
热浸镀铝
• 8.2.5 热浸镀铝钢的性能和应用 • 热浸镀铝层有良好的耐热性、耐蚀性及对光和热的良
好反射性 1)耐热性(抗高温氧化性)。镀铝钢材在大气中在450℃以
森吉米尔(Sendzimir)法 改良森吉米尔法
美国钢铁公司法(同日本川崎法) 赛拉斯(Selas)法 莎伦(Sharon)法
热浸镀锌
(2) 钢管热镀锌 钢管主要采用熔剂预处理的热镀锌法和用氢还原的连 续热镀锌森吉米尔法。 森吉米尔法钢管热镀锌的工艺流程为：微氧化预热→ 还原→冷却→热镀锌→镀层检测→冷却→镀后处理。 (3) 结构零部件热镀锌 制造结构零部件通常采用烘干熔剂预处理的热镀锌工 艺方法。工艺过程包括预处理应用 镀铝钢板分为纯铝镀层钢板和铝 硅镀层钢板。前者的耐蚀性好，常用于耐蚀条件；后 者的耐热性好，通常用于耐热条件。耐热方面的用途 有汽车排气系统材料，例如消音器与排气管、烘烤炉 和食品烤箱、粮食烘干设备、烟筒等。耐蚀方面的用 途，主要以大型建筑物的屋顶板和侧壁、瓦垅板、通 风管道、汽车底板和驾驶室、包装用材、水槽、冷藏 设备等。
第八章 热浸镀
主要内容：
热浸镀锌
热浸镀锌基本原理 热浸镀锌层形成过程 热浸镀锌生产工艺 影响热浸镀锌的因素 热浸镀锌的应用
热浸镀铝
热浸镀铝的基本原理 热浸镀铝层的形成过程 热浸镀铝生产工艺 影响热浸镀铝的因素 热浸镀铝钢的性能和应用
热浸镀锡
热浸镀锡基本原理 热浸镀锡工艺 热浸镀锡层的性能及应用
热浸镀技术介绍，应用及现状： 热浸镀产品
表面工程学热浸镀技术
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Ch10 热浸镀技术
§2 热浸镀锌
三、基体成分对镀层的影响 一般镀锌用Fe-C合金：
0.05~0.15%C 低碳钢；
C>1%钢丝绳或电缆 C： C% 铁损加大〔碳的存在状态〕
Si： Si% 激烈促进Fe-Zn反应 Cu：Cu>0.3%易出现网状裂纹， 一般应小于0.15%
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钢铁的热浸镀锌工艺：
镀后处理
去除多余的锌(人工磕碰、振动、离心、吹气) 水洗（20~50℃ ） 钝化(防白锈产生，用铬酸或重铬酸盐水溶液)
No
钝化液组成
温度℃
浸渍时间
1 1%重铬酸钠＋稀硫酸水溶液
2 5g/L铬干＋1g/L硫酸（98%） 3
18~22g/L铬干＋6~10g/L硫酸钠＋硝酸水溶液
常温
镀前处理
碱洗、酸洗、水洗〔去除油污、锈蚀、砂粒〕
助镀处理 ZnCl2+NH4Cl复合盐〔增强润湿性〕 热浸镀锌工艺条件 Pb<1%,Fe<0.06%,Cd.Cu.Sn<0.01 460~480 ℃(490 ℃) 0.1~5min 镀后处理
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Ch10 热浸镀技术
§2 热浸镀锌
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Ch10 热浸镀技术
§1 概述
热 浸 镀 钢 材 的 主 要 用 途
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Ch10 热浸镀技术
§1 概述
热浸镀和热喷涂的主要差别在哪里？ 操作方法：
涂层性能：
成本方面： 基体性能:
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Ch10 热浸镀技术
§1 概述
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13世纪后半期到16世纪中叶用 热镀法在薄铁板上制成镀锡板
1742年由法国化学家把熔融锌 镀在钢铁制品
1837年英国人Grawford取得熔 融法专利
1937年在美国建成第一条带钢连续热镀锌生产 线
40年代在鞍山采用熔融法生产单张热镀锌钢板 1953年开始热镀锌钢管 1979年于武汉建成投产现代连续热镀锌生产线
热浸镀的金属层一般较厚，因此能在某些腐 蚀环境中长期使用(镀锌与镀锡等)，或作为抗 特种介质腐浊的防蚀镀层(如镀锡与镀铅—组 合金制品等)。
第二节 热浸镀原理 (Principle of Hot dipping)
1、热浸镀基本过程（图-2）： （1）介质中发生化学反应，以提供界面反应所需要的
反应物
要求比基体材料低的多，因此，常限于采用 低熔点金属及其合金，如锌（419.5℃）、铝 （658.7℃） 、锡（231.9℃）、铅（327.4℃） 及它们的合金。
目的：耐腐蚀性、耐磨损性、耐热性
Corrosion resistance wear resistance
heat durability
1.2 热浸镀工艺与制品的发展 古罗马时代就有把金属容器浸
钢构，灯杆…..等。
2) 作业流程 对象在适当的表面清洁并浸助熔剂（Flux）
之后，将对象浸入熔融的锌液中。流程如下 所示：
物件 喷砂 脱脂 水洗 酸洗 水洗 助熔剂 烘干 热浸镀锌 水淬
1.2 连续浸镀工艺过程
1) 应用 连续浸镀制程是应用于钢卷
或钢线热浸镀锌，镀锌钢卷 通常会再经切割以进行加工。
Work fore-treatment dipping aftertreatment product
1.3.2 热浸镀分类 根据前处理不同分：
1)熔剂法 Method of flux 2)保护气体还原法
Method of protective gas reduction
1)熔剂法热浸镀 溶剂法：最常用的方法。在热浸镀之前，在
η：70 DPN， ζ：179 DPN， δ：244 DPN， 碳钢硬度:159 DPN。
DPN(Diamond Pyramid Hardness Number) 威氏硬度值
2.2 影响镀层成长的因素 1) 锌液的温度 镀层成长速率一般与镀液
本章主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节
概述 热浸镀原理 热浸镀锌 热浸镀铝ห้องสมุดไป่ตู้
第一节 概述（Summary）
1.1 基本概念（Basic conception）
1、定义：热浸镀是将一种基体金属浸在熔融状 态的另一种低熔点金属中，在其表面形成一 层金属镀层的方法。
2、基体材料(Parent material)：钢 铸铁 镀层金属(Clad metal)：热浸镀层金属的熔点
热浸镀层的种类
镀层金属 熔点℃ 备注
锡
231.9
是用于热浸镀最早的金属
锌
419.45 在热浸镀层中是应用的最广泛的金属。
铝
658.7 在热浸镀层中是应用较晚的金属
铅
327.4 在熔融状态下，不能浸润钢材表面，需加入
一定数量的锡或锑才能浸润，形成镀层。通
常是加入锡，称为热浸镀铅-锡镀层
1.3 热浸镀工艺的分类 1.3.1 热浸镀的工艺 预镀件 前处理 热浸镀 后处理 制品
（2）反应物通过扩散输运至金属表面，此称为外扩散 （3）反应物中的某些粒子被金属表面吸附，并发生界
面反应
（4）界面反应产生的活性原子为金属表面层吸收并向 纵深迁移，达到一定的深度，此称内扩散
图－2
2、渗层形成条件 a 渗入金属必须能与基体金属 形成固溶体或者金属间化合物
b 渗入元素与基体金属必须保 持紧密的接触，即渗入元素可以在界面被吸附
散的作用，所得镀层（渗层） 与基体金属之间是形成冶金 结合－－结合牢固，不脱落 。
合金层是由两种金属组成的 金属化合物。这一部分的镀 层有少量的基体金属相微量 夹杂，因而使其结构与性能 也与纯金属有所不同。
合金层较纯金属层要脆得多，且对镀层的力 学性能也有害。因此，在热浸镀操作中要控 制镀层厚度。
清洁的金属表面涂一层助镀剂，防止钢铁腐 蚀。浸入镀液后，助镀层能迅速分解，并起 到清除基体金属表面的氧化物、降低熔融金 属表面张力的作用，以提高镀层质量。
溶剂法热浸镀的基本工艺流程
预镀件碱洗酸洗水洗稀盐酸处理水洗 溶剂处理烘干热浸镀后处理制品
2)保护气氛还原法热浸镀 森吉米耳法：
a 将待镀钢材先通过煤气或天然气加热,将钢材 表面残余的油污、乳化液等烧掉——钢材表 面被氧化成氧化薄膜
b 进入还原炉，将钢材表面的氧化皮还原为适 合热浸镀的多孔性海绵状纯铁 ——加热完成 再结晶退火（720-800℃）
c 在保护性气氛中，钢材被冷却到合适温度 （470-480℃）后，进入镀锅
注：主要用于带钢热镀锌、铝和钢管镀锌等 连续化现代化的大生产工艺
1.4 热浸镀层的性能与应用 镀层的形成主要依靠加热扩
2) 作业流程 物件 还原退火 热浸镀
锌 气刀（镀锌辊） 整 平 冷却
2、镀层的形成
2.1镀层形成理论 2.1.1镀层形成过程 1)铁基表面被锌液溶解形成合金相层 2)合金层中的锌原子进一步向基体扩 散，形成锌铁互溶层 3)合金层表面包络着一层锌 铁-锌系二元状态图中有以下几种相层(相图)：
α γ Γ δ δ1 ζ η
图 7 铁-锌平衡相图
图4-8 热浸镀锌层横截面金相组织
2.1.2铁-锌反应 热浸镀锌镀层从表面的纯锌到钢材依序会形成η（六 方最密堆积），ζ（单斜），δ（六方最密堆积），Γ （立方）等不同的相，这是熔融的锌在钢材表面冷 却时， 因相互扩散而形成的多层镀层；
不同相的硬度分别是
c 必须保持一定的温度，使原子具有一定的扩 散动力
d 生成的活性原子的化学反应必须满足一定的 热力学条件
第三节 热浸镀锌 (Hot-dip zincing)
1. 工艺过程(Technical process)
工业上的热浸镀锌可分两种：分批浸镀制程与连续 浸镀工艺过程
1.1 分批浸镀工艺过程 1) 应用 Applition 应用在成型对象， 如螺拴，螺帽，