什么是镀锌？

在现代制造业中，从结构钢到精密铸件，所有金属部件都面临着以下基本挑战 腐蚀性.在恶劣的环境中，未加保护的钢材会迅速生锈，导致结构损坏和高昂的更换费用。

为了解决这个问题 镀锌 作为一种坚固耐用、经济高效的表面处理方法，已被普遍采用。它能形成一层持久的保护屏障，极大地增强了表面的耐久性。 户外耐用性 并将其使用寿命延长数十年。这种方法大大减少了 周期成本 建筑、交通和能源领域的关键基础设施。本指南为工程师提供了以下方面的系统概述 镀锌的 原则、流程和应用，以支持最佳材料决策。

什么是镀锌？

镀锌是在钢或铁上涂一层锌保护层以防止腐蚀的工艺。
锌层能阻挡湿气和氧气，还能提供牺牲性保护，即锌首先腐蚀，以保护底层金属。

在工程实践中、 镀锌 是一个广义的术语，涵盖多种镀锌技术，包括热浸镀锌、电镀锌、热扩散和富锌涂层。

镀锌如何防止生锈？

的有效性 镀锌 它以四个关键机制为基础，共同提供长期保护。

第一个是 屏障保护.锌层形成了一层致密、不透水的物理屏障，将钢材表面与湿气和氧气等腐蚀性元素隔离开来。只要锌层完好无损，钢材就不会生锈。

其次是 镀锌 利用了 人工阳极 机理。由于锌的电化学活性高于铁，当涂层被划伤或损坏时，暴露在外的锌会优先被腐蚀（牺牲自己），同时提供以下功能 阴极保护 保护暴露在外的钢材。这意味着，即使表面受损，保护作用也会持续。

随着时间的推移，暴露在大气中的锌会发生反应，形成一层坚韧、稳定的碳酸锌层，称为 铜锈.这层古铜色的保护层对于 镀锌因为它能减缓锌本身的消耗速度。

最后，在 热浸镀锌在这一过程中，我们创造了强大的 铁锌合金层 在锌和钢基板之间形成冶金结合。这些合金层可确保 附着力 耐磨性高，涂层不易剥落或脱落。

镀锌的历史

用锌保护铁的概念已经存在了几个世纪，但其工业应用却是最近才开始的。

使用熔融锌保护铁的最早正式记录可追溯到 1742当时，法国化学家 P.J. Malouin 提出了他的发现。这标志着对后来的 热镀锌 过程。

工业突破发生在 1836当法国工程师 斯坦尼斯劳斯-索雷尔 获得了现代工艺的第一个专利，其中包括使用氯化铵助焊剂制备铁表面。

在工业革命期间，随着欧洲和北美地区对耐用金属基础设施的需求激增，这种工艺迅速得到推广。 镀锌 成为保护铁结构和早期钢结构的一种实用而又经济的解决方案。

由 二十世纪, 热镀锌 已成为全球主要工程标准（如 ASTM 和 ISO）中结构钢和室外构件的标准化强制防腐处理方法。

镀锌工艺

"(《世界人权宣言》) 热浸镀锌 (HDG) 该工艺是一项精确的多步骤操作，旨在确保完美的冶金结合和均匀的镀锌层。

1.表面处理

清洁是质量的基础 镀锌.清洗过程分为三个步骤。首先是 脱脂 使用碱性溶液去除油和污垢等有机污染物。第二种 浸酸 将钢材浸入酸槽（通常是盐酸）中，通过化学方法除去铁锈和水垢，从而清洁钢材表面。最后，将钢材浸入 助焊剂溶液 (氯化锌铵），可在部件进入锌槽之前清除表面残留的氧化物并防止再次氧化。

2.熔融锌浴

将制备好的成分慢慢浸入 熔融锌浴.锌的温度严格控制在大约 $450^{\circ}\text{C}$.在此温度下，钢中的铁与熔融的锌发生化学反应，形成多层坚固的锌层。 铁锌合金.这些合金层对粘接强度和耐久性至关重要。 镀锌 外套

3.冷却和钝化

达到所需的镀层厚度后，缓慢移除组件，让多余的锌流出。然后通过自然风冷或水淬进行冷却。有时 钝化 冷却后立即进行处理，以防止形成 "湿储存污点"（白锈），尤其是在部件将储存在潮湿环境中的情况下。

4.Inspection

最后一步是 检测.厚度 镀锌 涂层采用非破坏性方法（如磁性量规）进行测量，以确认是否符合 ASTM A123 或 ISO 1461 等国际标准。

工程师必须考虑到精密零件因涂层厚度而产生的尺寸变化；螺纹和配合表面通常必须 过大 之前 镀锌.此外，所有封闭式建筑在设计时都必须采用适当的 通风孔 和 排水孔 以确保锌完全覆盖，防止浸渍过程中的安全隐患。

不同的镀锌方法

虽然 热浸镀锌 (HDG) 是重型防护领域的行业领导者，其他产品包括 镀锌 这些方法可满足与组件尺寸、尺寸公差和所需寿命有关的特定需求。

1.热浸镀锌（HDG）

HDG 具有最厚的涂层（通常为 $50 \text{m}$ 至 $150 \text{m}$ ）和最长的使用寿命（25-50 年）。它能形成卓越的冶金粘结，具有极佳的耐磨性，并能完全覆盖管道和封闭形状的内部。它是基础设施和结构应用的标准。

2.电镀锌

这种方法采用电镀工艺沉积一薄层纯锌（通常为 $5 \text{m}$ 至 $25 \text{m}$ ）。它的表面光滑、美观，对尺寸的影响极小，因此非常适合用于腐蚀风险较低的精密紧固件和室内部件。不过，它的保护寿命要比 HDG 短得多。

3.冷镀锌/富锌漆

通常被称为 富锌涂料这是一种含有高浓度锌粉的涂层。这不是真的 镀锌 但可通过导电性提供牺牲性保护。其主要工程用途是 维修 用于现场损坏的 HDG 涂层（符合 ASTM A780 标准）和小型修补应用。

4.热扩散镀锌（Sherardizing）

这种方法是在密封滚筒中用锌粉加热零件，形成一层全合金、高度均匀的锌涂层。这种方法非常适合尺寸稳定性要求较高的小型复杂零件和螺纹零件，因为涂层厚度均匀，对配合螺纹的破坏最小。

方法	厚度（微米）	腐蚀寿命	理想用途	费用
热浸镀锌 (HDG)	50 – 150	最长（25-50 年）	结构钢、大型铸件	中型
电镀锌	5 – 25	短款（室内/轻便）	精密零件、小型紧固件	低
热扩散	30 – 100	优秀	螺纹部件、小批量零件	高

镀锌（电镀）与粉末涂层

锌涂层--在工程中通常被称为 镀锌-粉末喷涂和粉末喷涂是两种广泛使用的防腐蚀系统，但它们的作用机理根本不同，因此服务于不同的工程目的。

镀锌 是一个 大类 镀锌技术包括多种镀锌技术，如热浸镀锌 (HDG)、电镀锌、热扩散镀锌和富锌涂层。无论采用哪种方法，镀锌都能提供两种主要的保护形式：

• 屏障保护锌层将钢与湿气和氧气物理隔离；以及
• 人工保护当涂层被划伤或损坏时，锌会优先腐蚀，以保护裸露的钢材。

由于这种牺牲行为，镀锌钢即使在涂层受到轻微损坏后仍能继续抗腐蚀。在所有镀锌方法中 热浸镀锌 (HDG) 可提供最长的户外耐用性，在标准大气环境下通常可使用 25-50 年。

粉末涂层与此相反，它完全是一个 屏障型 保护系统。它具有出色的外观、统一的颜色选择和平滑的建筑饰面。但是，如果涂层出现崩裂、裂纹或其他破损，底层钢材就会立即暴露出来，因为粉末涂料不会 不 提供牺牲性保护。

从生命周期的角度来看，锌涂层系统（镀锌）具有出色的长期耐腐蚀性，而粉末涂层则在美观、表面质量和色彩控制方面更胜一筹。
对于既要求长期耐久性又要求高视觉吸引力的项目，可采用 双工系统-镀锌加粉末喷涂技术具有协同性能，广泛应用于建筑、交通和基础设施领域。

镀锌的优点

广泛采用 镀锌 其引人注目的一系列经济和性能优势使其成为长期金属保护的最佳选择：

• 卓越的长期腐蚀性能： 屏障和牺牲保护的双重作用使 热镀锌 行业基准，提供数十年的免维护保护，大大延长了钢结构的使用寿命。
• 维护成本低： 使用寿命长 镀锌 涂层可消除重复喷漆和维护的需要，从而大大降低了成本。 生命周期成本（LCC） 与传统涂料相比
• 全覆盖： 作为一种液体浸泡工艺、 热镀锌 确保每个内部空间、缝隙和边缘都能获得均匀的涂层，消除喷涂涂层中经常出现的薄弱点。
• 耐磨性： 底层的铁锌合金层通常比基体钢更硬。这种冶金硬度使 镀锌 涂层在搬运和使用过程中具有出色的抗机械损伤、抗冲击和抗磨损性能。
• 可持续发展： 镀锌 由于钢材和锌都是高度可回收的材料，而且无需经常维护（以及相关的油漆挥发性有机化合物的排放），因此对环境负责。

镀锌的局限性

虽然镀锌可提供出色的长期腐蚀保护，但在设计和制造过程中必须考虑到该工艺的一些工程限制。这些限制涉及涂层厚度控制、热效应、与精密部件的兼容性以及环境限制。了解这些缺点有助于工程师确定镀锌是否适用于特定部件，或者是否更适合采用其他涂层系统。

主要缺点包括

• 尺寸影响： 涂层厚度（尤其是 50-150 微米的 HDG）会影响公差，要求螺纹、机加工配合和精密配合表面尺寸过大。
• 热变形风险： 热浸镀锌涉及 ~450 °C 的浸泡，可能会导致薄壁、大型或不对称部件变形。
• 表面美学 镀锌涂层经常出现斑点、流痕或外观不均匀，不适合对外观均匀性要求较高的场合。
• 对复杂几何形状的适用性有限： 封闭式结构需要通风/排水孔，否则锌就不能自由流动，工艺就会变得不安全或不完整。
• 修复复杂性： 一旦在使用中受损，维修（通常是富锌涂料）就无法完全复制高密度玻璃钢的冶金合金层。
• 焊接性注意事项 镀锌钢需要在焊接前进行额外的表面处理，并且会产生需要适当通风的烟雾。
• 环境条件： 在某些侵蚀性环境中（强酸、持续浸泡在盐水中），锌的腐蚀速度可能比预期的要快，从而缩短使用寿命。
• 成本与替代方案： 对于只需要短期保护或美观涂层的部件，镀锌可能比标准工业油漆或粉末涂料更昂贵。

应用

镀锌 在预计会长期暴露在自然环境中的各行各业中都是必不可少的，可为关键资产提供持久保护：

• 建筑和结构用途 它是商业和工业设施、桥梁和停车场中建筑结构钢的核心保护解决方案。
• 交通与基础设施： 它对恶劣天气的耐受性使其成为高速公路护栏、交通隔离带和路灯照明柱等资产的标准配置，依赖于 热镀锌 道路安全。
• 电力和通信塔： 镀锌 对输电线路塔、通信基站结构和变电站至关重要，可确保偏远地区的结构完整性。
• 海洋环境设备： 它被广泛用于码头、平台和二级结构，但在海洋直接飞溅区必须考虑到较高的锌消耗率。
• 工业机械和储罐： 镀锌 支架、框架和组件可确保在腐蚀性化学品或高湿度环境中的连续运行。
• 小型紧固件： 它普遍适用于 小紧固件如螺栓、螺母和垫圈，以确保连接点与主结构件一样耐腐蚀。

用于特殊应用、 铸件和机加工件 室外使用的部件，如泵、阀门和复杂机械组件中的部件，通常由 热浸镀锌 或 热扩散镀锌 以确保数十年的可靠服务。

镀锌等级和 "7 级镀锌

镀锌 这些标准主要根据锌涂层的厚度或重量来确定其性能。

等级通常由 涂层厚度，单位为微米（$ （text{m}$） 或 单位面积涂层重量 ($\text{g}/\text{m}^2$).标准中的例子包括以下文件中概述的最小厚度要求 ISO 1461 和 ASTM A123.对于钢板等连续产品，等级使用 Z 名称，例如 Z275 表示涂层质量为 $275 \text{g}/\text{m}^2$。

术语"7 级镀锌” 不是全球公认或标准化的行业等级.这很可能是当地或特定项目的术语，在正式工程规范中应避免使用，因为它含糊不清。

为确保质量和合规性，工程师必须始终精确地指定 镀锌方法 (例如，HDG 或电镀锌）、 指导标准 (例如 ASTM A123），以及 要求的最小涂层厚度 或特定部件厚度的重量。所选等级必须与部件腐蚀环境的严重程度相称。

结论

镀锌仍然是在恶劣环境中保护钢材最可靠、最经济的方法之一。它将屏障保护、牺牲作用和冶金结合结合在一起，可提供长期的耐腐蚀性，且维护成本极低。

对于工程师来说，选择正确的镀锌方法取决于部件的暴露条件、结构要求和预期使用寿命。 热浸镀锌 (HDG) 继续成为基础设施和重工业应用的基准。

如果您的项目需要耐用的户外性能，请考虑在设计阶段尽早指定适当的镀锌方法和涂层厚度。
您还可以 联系我们的工程团队 以获得材料选择或涂层规格方面的支持。

常见问题

镀锌层的使用寿命有多长？

镀锌层的使用寿命取决于锌层厚度和环境。
典型的热浸镀锌持续时间 25-50 年 户外活动的时间更长，在农村地区甚至更长。
电镀锌涂层较薄，在温和的室内条件下通常只能使用几年。
海洋或工业环境会加速锌的消耗，从而缩短使用寿命。

如何辨别金属是否镀锌？

镀锌钢经常出现这种情况：

• A 斑斓 或结晶表面图案
• 哑光灰色或亮金属色
• 铁锌合金层的质地更坚硬，略显粗糙

工程鉴定方法包括磁性涂层厚度测量仪、火花测试或使用与锌发生反应的稀酸。

如何去除镀锌层？

常见的清除方法包括

• 化学剥离 使用盐酸等酸性物质
• 机械移除 通过打磨、喷砂或喷砂处理
• 热清除尽管由于有害的锌烟雾，一般避免使用这种方法

必须小心谨慎，避免损坏底层钢材。

镀锌层可以覆盖锈迹吗？

不能直接在生锈的表面上进行镀锌处理。
任何残留的腐蚀产物都会阻碍锌与钢形成适当的冶金结合。

对于 热镀锌因此，在进入熔融锌浴之前，钢材必须通过脱脂、酸洗和助焊剂进行彻底清洁，否则镀层将不均匀或可能失效。

对于 富锌涂料（冷镀锌）因此，必须用机械方法除锈（打磨、喷砂或砂磨），以获得洁净、接近白色的金属表面。只有经过适当的表面处理，富锌涂层才能提供有效的牺牲保护。