热镀锌与电镀锌比较

1、热镀锌与电镀锌的比较1 热镀锌技术1.1什么是热镀锌？热镀锌也称热浸镀锌，是钢铁构件浸入熔融的锌液中获得金属覆盖层的一种方法。高温（440C ）下把锌锭熔融呈液态并添加一些辅助材料，然后把预处理（脱脂、酸洗、助镀等）的金属结构工件浸入镀锌槽中，经过复杂的物理及化学作用在钢铁上不仅镀上较厚的 纯Zn层，而且还生成一种 Zn-Fe合金层。1.2热镀锌的原理 热镀锌Zn-Fe合金状态图热镀锌Zn-Fe合金状态如图1所示，可见Zn-Fe合金层中存在 Z、恳L、n、相。图1 Zn-Fe二元合金相图热镀锌层的形成通常认为热镀锌工艺， 镀锌层形成的过程如下：（热镀锌时Zn熔融液的温度430470C ）当经过

2、表面处理的钢质工件进入 Zn熔融液（高温440C左右熔化锌锭）时，铁基体与熔融 锌反应：铁被溶解，形成 Zn在aFe中的固溶体；相互扩散，生产 Fe-Zn合金化合物；工件 离开锌熔融液时，带出纯的熔融 Zn覆盖在合金层上，形成纯的 Zn层。钢铁基体热镀锌层的显微结构如图2所示：n层、纯Zn层十Fe基层FeZn-Fe合金层图2钢铁基体热镀锌层显微结构Z层Si层小结热镀锌层显微结构表明，靠近 钢基体的是 6层（致密的合金层， 维氏硬度244） ,6层上面是Z层（合 金层，维氏硬度179），最外层是n 层（纯锌层，维氏硬度 70），钢基体 维氏硬度为150。因此，Zn-Fe合金层耐磨性优 异且不易脱

3、落。1.3热镀锌层的特性及应用1热镀锌层与工件基体的结合强度高热浸镀锌过程中，熔融 Zn可以充分浸入经过良好表明处理的工件表面，形成Fe-Zn合金层覆盖整个工件表面，该Fe-Zn合金层具有良好的韧性、硬度，可耐较大的摩擦及冲击，与工件基体结合强度高。2. 耐腐蚀性好锌层的腐蚀产物为 ZnO、Zn（OH） 2及ZnCO3等化合物，此类腐蚀产物转化为 ZnO 3Zn（OH） 膜（厚度大约0.01mm）时，具有比锌层（锌的钝化膜）更好的化学稳定性、耐腐蚀性。3. 阴极保护作用Zn的电极电位比Fe的电极电位更负，电解质存在条件下，Fe基体与Zn镀层组成原电池，Zn为阳极，Fe为阴极，Zn镀层不断被氧化

4、溶解腐蚀，从而Fe基体得到保护。4. 热镀锌工艺得到镀锌层结合强度高、防腐性能优异，广泛应用于镀锌钢板、带，镀锌 钢管、镀锌钢丝和镀锌钢构件（五金件、电讯和灯塔构件）。2. 电镀锌技术2.1什么是电镀锌?电镀是一种电化学过程一一氧化还原过程。将经过清理和特殊预处理的待镀工件作为阴极，用镀覆金属Zn制成阳极，两极分别与直流电源的正极和负极联接，浸在盛有镀锌液（电解质）的镀槽中。通电后，镀锌液中的Zn2+离子在电位差的作用下移动到阴极（工件）上被还原成单质 Zn沉积到工件表面形成镀锌层;阳极的镀覆金属 Zn被氧化成Zn2+离子进入镀锌液，以保持Zn2+离子的浓度平衡。22电镀锌的原理电镀锌原理如图

5、电镀锌工艺，镀锌层形成过程如下：电镀锌过程中，水化的 Zn2+离子在电流作用下向阴极（工件）表面扩散和迁移；水化膜变形，Zn2+离子从水化膜分离出来;Zn2+离子被吸附到阴极（工件）上的活性部位;Zn2+离子获电镀锌层的微观结构如图 4所示。n层 纯Zn层Fe - Fe基层图4电镀锌层的微观结构即锌镀层。阳极Zn电极被氧化成Zn2+得2个e-电子被还原成Zn原子，并排列组成锌晶体, 离子浸入镀锌液中，维持镀锌液的离子平衡。小结电镀锌层显微结构表明，钢基 体表面的镀覆层只是纯 Zn层，维 氏硬度70,钢基体维氏硬度为150。因此，纯Zn层的厚度不宜过 厚（ 30卩m），当厚度超过一定值 时，镀Z

6、n层与Fe基体的附着力会 大大下降，易脱落。2.3电镀锌层的特性及应用1. 电镀锌层均匀性良好、镀层较致密，外观光滑。2. 电镀锌层的厚度视工件的要求而异，镀层一般不低于5卩m普通在612卩m,恶劣环境条件才超过 20卩电镀锌层厚度超过一定值后，附着力会大大下降。3. 综上，电镀锌工艺不适宜在酸、碱、盐雾大气环境中使用；适用于轻工、仪表、机电、农机和国防等工业中。3. 热镀锌与电镀锌比较序号1项目原理热镀锌热浸镀440 C温度相当一次退火处理，消除工件焊接 产生的内应力，利于车削加工。电镀锌电解过程30 60C冷镀锌3镀层结构4镀层厚度视工件而定：35卩m 甚至0 um说明：镀Zn层厚度大，镀

7、层在酸、碱、 盐雾海洋性大气环境中表现优异的 耐腐蚀性。Fe-Zn合金层具有优异的耐磨 性能。视工件而定：W30 um说明：电镀锌层的厚度很薄，一般 不低于5 u m 普通在612 u m 恶 劣环境条件才超过 20 u如果厚度超过规定值，镀层与 基体的附着力大大下降，易脱落。不适宜在酸、碱、盐雾大气环 境中使用。热镀锌具有 Fe-Zn合金层，Fe/Zn互熔，结合力极强。电镀锌层是镀锌液中Zn2+离子被还层间结合力分析：热镀锌层实际是相，只是由基体向外,Fe-Zn合金原成Zn原子在工件表面排成形成,Fe含量梯度无Fe-Zn合金相结构。降低，Zn含量梯度增加。小结：比较层间结合力（附着力），热镀

8、锌层的附着性能较优异。镀层的硬Fe-Zn合金层维氏硬度179244,钢基体维氏硬度150,镀层表现出优异 的耐磨性。电镀锌层的维氏硬度仅为 较低。70,硬度热镀锌层和电镀锌层的防护作用机理是相同的，包含如下两个过程:1. 物理屏蔽：镀层越完整，厚度越厚，保护作用越优秀。7耐腐蚀性2. 电化学防护：I Zn Zn2+2e- 实际上就是Zn比Fe化学活性更高，腐蚀过程中，Zn层先被腐蚀溶解，保护Fe基体；当Zn层被全部腐蚀后，Fe基体将直接受到腐蚀。3. 从腐蚀机理看，热镀锌层远优于电镀锌层，有文献报道热镀锌层的耐腐蚀能力是电镀锌层的 1015倍。8 相关标准 ISO 10684紧固件一一热浸镀锌

9、层ISO 4042紧固件一一电镀锌层ASTM A153 (153M)GB/T 13912-2002BS 7371-6紧固件 热浸镀锌涂层ASTM B633GB/T 5267.14推论热浸镀锌和电镀锌都是有效的金属防腐方式。1. 热镀锌防腐层由Fe-Zn合金层和纯锌层构成，Zn-Fe互熔结构，具有很高的结合力；另外，热镀锌获得镀层的厚度很厚，其防腐能力比电镀锌优秀(有文献指出热镀锌防腐蚀能力是电镀锌的1015倍)。在酸、碱、盐雾及海洋大气环境中表现出优异的耐蚀性。2. 电镀锌获得的镀层厚度一般1221卩m,最大厚度不超过30卩m因为镀层厚度超过一定值，它的附着力会大大下降；ASTM B633标准

10、指出，即使采用最好的电镀锌技术，基体金属表面的缺陷如划痕、砂孔、凹陷、夹渣、刀痕都会影响镀层的外观和耐腐蚀性能。电镀锌不适宜在酸、碱、盐雾大气环境中使用。3. 针对按照ISO 10684紧固件一一热浸镀锌层和 ISO 4042紧固件一一电镀锌 层标准制作的桁架销的性能进行比较：(1) 桁架销镀锌层厚度：ISO 10684热镀锌要求100艸;ISO 4042电镀锌要求 25卩m；热镀锌和电镀锌涂层防腐蚀机理和过程完全一样，按照相同的腐蚀速度，单从镀层厚度可以推算：热镀锌层的防腐蚀性能至少是电镀锌层的4倍以上。(2) 层间结合力：ISO 10684热镀锌要求制作的桁架销的镀锌层存在Fe-Zn合金层，其结合力比电镀锌要高。(3) 镀层耐磨性：ISO 10684热镀锌要求制作的桁架销的镀锌层具有Fe-Zn合金层，维氏硬度达到 244,比Fe基体(维氏硬度155)都要高，其耐磨性极 好。(4) 关于桁架销与桁架阴阳头销孔的配合精度问题：设计时，针对热浸镀锌工艺已经充分考虑的精度问题：桁架阴阳头销孔偏差由 50 00.2改为50 +0.5，现场拼装试验表明是合理的。桁架销电镀锌制作，因为锌层的厚度仅为 25卩m,必会造成配合间隙大，钢桥的挠度增加。(5) 综合比较分