热镀锌的原理是通过高温下锌与铁的冶金反应,在金属表面形成锌合金保护层,从而实现防腐蚀的目的。其核心原理可归纳为以下几个方面:
一、基本原理
热镀锌是熔融锌液与钢铁基体发生反应,形成锌-铁合金层的过程,属于“焊锌挂膜”工艺。具体过程包括:
固熔反应:
钢铁表面浸入440℃-465℃的锌液时,锌与α铁(体心晶格)形成固熔体,两种金属原子发生扩散融合。
合金层形成:
锌离子向基体扩散形成锌-铁互溶层,最终在表面包络形成纯锌层。
附着力强化:
锌层冷却结晶后,与基体形成结合力强的合金层,显著提高耐腐蚀性。
二、与电镀锌的区别
热镀锌是锌的溶解-再沉积过程,而电镀锌是锌离子在电解槽中沉积形成镀层。热镀锌的锌层更致密且附着力强,但电镀锌成本较低。
三、防腐蚀机制
物理屏障:
锌层隔绝氧气和水分,防止基体金属腐蚀。
电化学保护:
当锌层破损时,锌作为阳极被溶解,铁作为阴极被保护。
合金层作用:
锌-铁合金层本身也具备一定耐腐蚀性。
四、应用优势
附着力强:锌合金层与基体结合紧密,可耐摩擦和冲击。
寿命长:在标准环境下可维持数十年。
工艺成熟:设备紧凑、产量高,适合大规模生产。
五、注意事项
热镀锌对环境要求较高,需在惰性气体保护下进行,且锌层厚度需控制在3-15微米以上以保证防护效果。
通过上述原理和机制,热镀锌成为建筑、交通、家电等领域广泛应用的防腐技术。