材料科学现代表面工程学导论热浸镀
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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)：
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
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
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
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
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，
入熔融锡中进行热镀的方法
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
α γ Γ δ δ1 ζ η
ห้องสมุดไป่ตู้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
（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
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
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
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。
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
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。
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
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)：
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
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
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
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
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，
入熔融锡中进行热镀的方法
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
α γ Γ δ δ1 ζ η
ห้องสมุดไป่ตู้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
（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
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
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
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。
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
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。
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