熱浸鍍鋅

熱浸鍍鋅是什麼？

要鍍在金屬上面，大概有電鍍、化學鍍、濺鍍、蒸鍍、塗鍍、浸鍍這幾種，其中適用於鐵鍍鋅的是電鍍和浸鍍．所以，浸鍍其實只是鍍鋅方式的一種而已． 

電鍍要先準備一個電解槽，內含電解液．利用通電方式，讓電解液中的鋅附著在鐵的表面，這就是電鍍．電鍍層通常較薄，成本也較高，所以應用面較少，部用應用有被浸鍍鋅取代的情形． 

浸鍍很簡單．錫、鉛、鋅是熔點最低的三種金屬．鋅只要加熱到 400 度就是液態了．只要把鐵的表面洗乾淨(註：通常是酸洗)，然後浸在液體鋅中一段時間，再拿出來．鐵的表面就會附著一層鋅．這就是浸鍍鋅，鍍層較厚，成本也較低，像一般建築用鋼材或螺絲多半就是用浸鍍鋅，有些電腦機殼也由電鍍鋅改用浸鍍鋅．一般的鋼材有分熱軋和冷軋．如果是用熱軋去作浸鍍鋅，就叫熱浸鍍鋅；如果是用冷軋去作浸鍍鋅，就叫冷浸鍍鋅．常有人以為熱浸鍍鋅所用的溫度比冷浸鍍鋅要高，其實是錯誤的．那是指被浸鍍的鋼材不同，不是指溫度． 

如果在浸鍍之後，再加熱，那麼鋅和鐵有可能形成鋅鐵合金，結合度更高，比如汽車用鋼板就有很多是採用鋅鐵合金．不過，台灣只有中鋼有能力生產鋅鐵合金鋼材．

熱浸鍍鋅之原理

熱浸鍍鋅（HDG），亦稱為熱鍍鋅，是一種將鋼鐵部件置於熔融的鋅液中、使鍍件獲得一層金屬保護層的防銹方法。熱浸鍍鋅技術具有鍍層耐腐蝕性強、厚度及表面形態可控制、免維護、成本較低等優點，已成為鋼鐵材料極其有效的防銹方法。

根據生產方法的不同，熱浸鍍鋅可分為連續熱浸鍍鋅和批量熱浸鍍鋅。

連續熱浸鍍鋅工藝設備投資較大，生產要求嚴格，適用於大批量單一規格產品的生產；

批量熱浸鍍鋅工藝具有生產靈活、設備簡單、投資小等優點，適用於小批量、多種類產品的生產。

根據助鍍工序的不同，批量熱浸鍍鋅可分為烘乾溶劑法熱浸鍍鋅（簡稱乾法熱浸鍍鋅）和熔融溶劑法熱浸鍍鋅（簡稱濕法熱浸鍍鋅）。

助鍍是指在熱浸鍍鋅前，將潔淨的鋼鐵鍍件置於一定組分的溶液中，提取烘乾後使鍍件獲得一層保護性鹽膜的過程。溶劑助鍍是熱浸鍍鋅工藝中一道非常重要的處理工序，有著承前啟後的作用。

在熱鍍鋅過程中，助鍍劑在助鍍時可以進一步清除酸洗工序後鍍件表面未除盡的鐵鹽（含三價鐵離子的鹽）或鐵氧化物，對鍍件表面進行淨化，增加鍍件基體的表面活性；助鍍後在鍍件表面形成一層均勻的鹽膜，將鍍件暫時隔離於空氣中，從而避免鍍件在進入鋅液前被氧化；在浸鍍時助鍍劑能增加鋅液與鍍件表面的潤濕性，減少鋅液與鍍件之間的表面張力，使鋅鐵合金反應迅速發生，得到結合力強的鍍層，同時助鍍劑鹽膜在高溫下迅速分解，淨化鍍件浸入鋅浴時附近的鋅液，並與鋅液中的雜質反應，使雜質生成浮渣而去除。

--熱浸鍍鋅流程簡介--

熱浸鍍鋅的原理，簡單的說即是將已清洗潔淨的鐵件，經由Flux 的潤濕作用，浸入鋅浴中，使鋼鐵與熔融鋅反應生成一合金化的皮膜。 其作業流程簡示如下：

1.脫脂 Degreasing

除去被鍍件的表面有機雜質，如油脂等。(操作溫度60℃~85℃)

2.酸洗 Pickling使用鹽酸去除被鍍件的表面鐵鏽。(室溫)
3.助熔劑 Fluxing防止鋼材再氧化，並加速鋅與鋼材表面的結合。(氧化鋅氨溶液，操作溫度60℃~80℃)
4.熱浸鍍鋅 Galvanizing作業人員撥除爐面氧化鋅，確保外觀品質。
5.冷卻 Cooling鍍鋅完成後將被鍍物送溫度60℃冷卻水槽冷卻。

良好的熱浸鍍鋅作業，應是各製程均在嚴格的管制下，徹底發揮該製程的功能。且若前一製程的不良，會造成後續製程的連鎖不良反應，而大量增加作業成本或造成熱浸鍍鋅不良品。若前處理不良，則熔鋅無法與鋼鐵正常完全反應形成完美的鍍鋅層組織。若後處理不良，則容易破壞鍍鋅層外觀，降低鍍鋅的商品價值等。

--熱浸鍍鋅的優點--

1. 整個鐵材表面均受到保護，無論在凹陷處管件內部，或任何其它塗層 很難進入之角落，溶融鋅均很容易均勻的覆蓋上。
2. 鍍鋅層之硬度值比鋼材還大。如圖1 ，最上層之Eta layer 只有 70 DPN 硬度，故易受碰撞而凹入，但下層之Zeta layer 及 delta layer 分別有179及211 DPN 硬度值比鐵材的159 DPN硬度值最還 高，故其抗衝擊及抗磨耗性均相當良好。

圖 1：熱浸鍍鋅皮膜斷面顯微鏡組織

鐵地（Base steel）	為原來之鐵基，一般硬度約為159 DPN hardness。
ζ層（Zeta layer）	最靠近鐵基之一層緻密合金層，構造複雜，富有韌性及延展性，以Fe Zn7之化成存在，鐵含量約7~11 %。
δ1層（Delta layer）	為一顯著單斜系柱狀組織，以Fe Zn13化成存在，鐵含量約6%，硬度值約179 DPN。
η層（Eta layer）	最上部之純鋅層，為一稠密六方晶系，質軟、富於延展性，變形加工不易破裂。鋅純度約98.5 %以上，硬度值約70 DPN。

3. 在邊角區，鋅層往往比其它地方還厚，參照圖2，且有良好的韌性 及抗磨耗性。而其它塗層在此邊角處，往往是最薄最不易施工，最 易受傷害處，故常須再維護。

圖 2：鋼構件邊角之鍍鋅層較厚

4. 即使因受很大的機械傷害或其它原因而造成一小部份的鋅層脫落，致使鋼鐵底材裸露，此時，此處周圍的鋅層會發揮犧牲陽極的功能，保護鋼鐵使其不受浸蝕。而其它防蝕方法則剛好相反，銹會馬上生成，且迅速漫延至塗層下面，引起塗層剝落，如圖3所示。

	熱浸鍍鋅	塗裝
原表材
破裂發生
腐蝕狀態
結果	抑制腐蝕（犧牲陽極）	加速腐蝕

圖3：鍍鋅層與油漆破裂之腐蝕差異

5. 鋅層在大氣中的消耗是非常緩慢的，如圖4所示，約為鋼鐵腐蝕速率的1/17至1/18，且是可預估的。其壽命遠超過其它防蝕方法。

圖 4：熱浸鍍鋅的耐久年限

6. 鍍鋅層在某一環境的壽命，主要視鍍鋅層厚度而定。鍍層厚度又受鋼鐵厚度之厚薄而影響，即越厚的鋼鐵容易獲得較厚的鍍層，故同一個鋼構中厚的鋼鐵部位一定可得到較厚的鍍層，且可得到更長的壽命，如表1所示。

表1 熱浸鍍鋅在各種環境的腐蝕速率

暴露環境	腐蝕速率 （g/m2/年）	平均 （g/m2/年）	耐用年限（註） 平均
重工業地區	28~40	34	16
都市地區	12~18	15	36
海岸地區	11~14	13	42
田園地區	5~12	9	60
山間地區	3~8	6	90
乾燥地區	2~5	4	135
註： 以附著量600g/m2來估計。 參考日本熱浸鍍鋅環境。

7. 因美觀、藝術，或腐蝕特別嚴重的環境，鍍鋅層上可再施以油漆處理duplex system，只要油漆的系統選用正確、施工容易，其防蝕效果也比單獨油漆或熱浸鍍鋅之壽命加起來還要好，約可達1.5~2.5倍之壽命，如表2所示。

表2 熱浸鍍鋅及熱浸鍍鋅加油漆（duplex-system）之耐用年限比較

熱浸鍍鋅層附著量		田園地帶		海岸地帶		工業區地帶
單位oz/ft2	單位g/m2	單獨熱浸鍍鋅耐用年限	duplex-system耐用年限	單獨熱浸鍍鋅耐用年限	duplex-system耐用年限	單獨熱浸鍍鋅耐用年限	duplex-system耐用年限
0.35~0.75 1.0~1.6 1.6~2.5	107~227 305~488 488~763	4~15 18~37 35~60	10~25 35~50 45~70	2~11 13~28 28~40	7~24 25~46 37~60	1~4 5~16 15~21	5~15 12~30 20~32
註： 0.35~0.75oz/ft2附著量為一般鍍鋅鋼板規格。 耐用年限係以鍍鋅鋼材仍有95%部位受到有效保護而言。 耐用年限視現場環境及塗料系統而有不同。

8. 用鋅層來保護鋼鐵，除了熱浸鍍鋅法外，尚有其它種方法，其優劣點比較如表3，一般使用最廣、防蝕效果最好且經濟效益最佳者為熱浸鍍鋅法。

表3 各種鍍鋅方式之優缺點比較

比較項目	特 性 原 理	優 點	缺 點
方法
熱浸鍍鋅 (hot dip Galvanizing)	熔融擴散法	請參閱本節前段	1.太小件作業困難 2.大於鍍鋅槽構件作業較複雜
	均勻鋅及鋅、鐵合金層
噴 鋅 法 (熔射鋅, thermal spray)	原子狀鋅噴射銲法	1. 尺寸、大小不拘 2. 厚度可達0.01 英吋以上	1.隅角均一性差 2.經濟性差 3.會受天候影響 4.會受前處理清潔度、粗糙度影響
	純鋅層
電 鍍 法 (Zinc plating)	電流電位差析出法	1. 形狀大小不夠 2. 外觀良好	1.厚度有限 2.堅實性差
	純鋅層
滲 鋅 法	鋅粉加熱機械附著法	1. 均勻性良好 2. 耐磨性好	1.大構件作業困難 2.外觀暗灰色厚度有限
	純合金層
塗 鋅 法 (加鍍鋅, Ziga)	噴漆法或刷塗法	1. 作業簡單	1.耐磨性差 2.隅角均一性差
	92~95 %高鋅含量漆

台鍍

https://www.tgnet.com.tw/hot-dip-galvanizing-introduction-tw

熱浸鍍鋅協會
http://www.galtw.org.tw/index.jsx?class=galtw