第六章 热渗镀技术 6.1 概述及方法概述及方法 定义定义: :用加热扩散的方法把一种或几种元素渗入基体金属用加热扩散的方法把一种或几种元素渗入基体金属的表面，形成一扩散合金层，这种方法叫的表面，形成一扩散合金层，这种方法叫渗镀渗镀渗镀渗镀所形成的所形成的镀层叫做渗镀层（简称渗层）或扩散渗镀层镀层叫做渗镀层（简称渗层）或扩散渗镀层热渗镀材料的选择范围很宽，渗入不同元素可得到不同组热渗镀材料的选择范围很宽，渗入不同元素可得到不同组织和性能的表面（如耐蚀，耐磨，耐氧化等）织和性能的表面（如耐蚀，耐磨，耐氧化等）热渗镀的特点是：镀层的形成主要依靠加热扩散的作用，热渗镀的特点是：镀层的形成主要依靠加热扩散的作用，所得镀层（渗层）与基体金属之间是靠形成合金来结合的，所得镀层（渗层）与基体金属之间是靠形成合金来结合的，即形成冶金结合，因而结合非常牢固，镀层不宜脱落即形成冶金结合，因而结合非常牢固，镀层不宜脱落热渗镀方法很多，以与工件相接触的介质来分：有固渗、热渗镀方法很多，以与工件相接触的介质来分：有固渗、液渗和气渗，它们都属于直接渗镀方法；也可以联用其他液渗和气渗，它们都属于直接渗镀方法；也可以联用其他涂层方法，可分为：电泳渗、膏剂渗、喷镀渗、电镀渗、涂层方法，可分为：电泳渗、膏剂渗、喷镀渗、电镀渗、化学镀渗和真空渗等化学镀渗和真空渗等 固渗法固渗法 1.粉末包渗法粉末包渗法粉末包渗法是固渗中最普通的方法，也是历史最为悠久的渗镀法，至今国内外仍以此法的应用为最多。
这种方法很简单，就是把工件埋入装有欲渗金属粉末、防粘结粉末和活性剂的混合物（粉末渗剂）的容器中，然后密封容器高温加热即可 在粉末包渗法中，一般都要在粉末中加入防粘结剂（如Al2 2O3 3）和活化剂，这主要是为了避免烧结使得表面难以清理活化剂一般为卤化物，如NH4 4Cl，NH4 4Br等 以以NHNH4 4ClCl为例来看看其原理：为例来看看其原理：设设A A表示二价基体金属，表示二价基体金属，B B－欲渗二价金属，则在－欲渗二价金属，则在加热时容器中会发生下列反应：加热时容器中会发生下列反应： NH NH4 4Cl ---> NHCl ---> NH3 3 ＋＋ HCl HCl 2NH 2NH3 3 ---> N---> N2 2 ＋＋ 3H 3H2 2 2HCl + B ---> BCl 2HCl + B ---> BCl2 2 + H + H2 2卤化物分解生成的卤化物分解生成的N N2 2和和H H2 2会排除容器内的空气，会排除容器内的空气，造成还原气氛，造成还原气氛，HClHCl和和B B反应生成反应生成BClBCl2 2。
随着加热的进行，随着加热的进行，BClBCl2 2气化，与基体金属Ａ反应，气化，与基体金属Ａ反应，生成活性原子生成活性原子[B][B] BCl BCl2 2 + A ---> ACl + A ---> ACl2 2 + [B] + [B]活性金属原子活性金属原子[B][B]随后扩散进入基体金属的表面，随后扩散进入基体金属的表面，与基体形成表面合金镀层与基体形成表面合金镀层 优点是：设备简单，操作容易，适用于形状复杂的工件的渗镀缺点是：尺寸和数量受限制，效率低，处理温度高，时间长，基体强度有所降低，并且粉尘使得劳动条件恶化 2.流化床法流化床法将工件放于带有固体渗剂的流化床内，然后加热，同时通入卤气和运载气体（H2 2，Ar），使之与流体粒子反应产生欲渗金属的活性原子渗入工件 优点：传热性好，渗速快，渗层质量好，有利于机械化和自动化 缺点：设备成本高，运转费用高 液渗法液渗法 1.1.热浸法（热镀）热浸法（热镀）热浸法（热镀）热浸法（热镀）将工件直接浸入某一液态金属中，经较短时间即将工件直接浸入某一液态金属中，经较短时间即形成合金镀层当浸渍时间极短时，所形成的镀形成合金镀层。
当浸渍时间极短时，所形成的镀层只是附着层而不是扩散层，因而与基体金属结层只是附着层而不是扩散层，因而与基体金属结合不牢固，因此一般在热浸镀后还要加热使镀层合不牢固，因此一般在热浸镀后还要加热使镀层进行扩散，以形成合金层进行扩散，以形成合金层优点：设备简单，容易操作，生产效率高缺点：优点：设备简单，容易操作，生产效率高缺点：镀层厚度不易均匀，只适于渗镀熔点较低的金属镀层厚度不易均匀，只适于渗镀熔点较低的金属 2.熔烧法熔烧法把渗镀金属或合金粉末加粘结剂后制成料浆，再将料浆均匀涂覆于工件表面，干燥后在惰性气体或真空环境中以稍高于料浆配方熔点的温度加热烧结，通过液固相扩散而形成合金镀层 优点：与热浸法比，渗层成分及厚度均较均匀，并且热传递性好，渗速快 3.盐浴法盐浴法在金属盐熔融液中加入V,Nb,Cr,Ti,Ta等铁合金粉末，然后把含有较高的C，N的钢件浸入，在800～1250ºC的温度下，经过～10个小时的时间后，可在金属表面形成一层极硬的金属的碳氮化合物薄层，使工件表面具有较高的耐磨性 气渗法气渗法 首先把工件加热到渗剂原子在基体中能产生显著首先把工件加热到渗剂原子在基体中能产生显著扩散的温度，然后把含有欲渗镀金属卤化物扩散的温度，然后把含有欲渗镀金属卤化物（（BClBCl2 2）的氢气通入，气体与基体接触时，工件）的氢气通入，气体与基体接触时，工件表面的金属表面的金属A A和氢本身与和氢本身与BClBCl2 2反应生成活性原子反应生成活性原子[B][B]渗入工件表面。
渗入工件表面 BCl BCl2 2 + A --->ACl + A --->ACl2 2 + [B] + [B] BCl BCl2 2 + H + H2 2 --->2HCl + [B] --->2HCl + [B]实现气渗工艺的具体方法很多，大致可分为两大实现气渗工艺的具体方法很多，大致可分为两大类：一类是渗镀金属同工件在同一空间：用类：一类是渗镀金属同工件在同一空间：用HClHCl气气体先流过被加热了的欲镀金属产生金属氯化物气体先流过被加热了的欲镀金属产生金属氯化物气体，随后使该气体流经金属表面，置换出活性原体，随后使该气体流经金属表面，置换出活性原子子[B],[B],进行渗镀；另一类是渗镀金属同工件不在进行渗镀；另一类是渗镀金属同工件不在同一空间，用同一空间，用H H2 2做载体把欲渗金属的卤化物运载做载体把欲渗金属的卤化物运载到工件表面到工件表面 复合渗（联用其他涂层方法）复合渗（联用其他涂层方法） 1.电泳渗电泳渗：先用电泳镀的方法做成镀层，然后加热扩散形成表面合金层电泳镀是一种较新的电镀方法，将要镀金属微粒用溶剂做成悬浮液，加入充电剂使其形成带电粒子，在直流电场作用下这些粒子就向液体中带异号电荷的工件运动，并在工件表面上放电、沉积。
电泳镀的优点是渗层厚度均匀，外观光洁，工艺简便，生产率高 2.2.喷镀渗喷镀渗喷镀渗喷镀渗：用热喷涂的方法先把欲渗金属喷到工：用热喷涂的方法先把欲渗金属喷到工件表面上，然后进行扩散，从而达到渗镀的目的件表面上，然后进行扩散，从而达到渗镀的目的该法改善了热喷涂涂层的质量该法改善了热喷涂涂层的质量3.3.电镀渗：电镀渗：电镀渗：电镀渗：把电镀后工件加热扩散，使原电镀层把电镀后工件加热扩散，使原电镀层为冶金结合，这种方法不仅提高了原镀层的质量，为冶金结合，这种方法不仅提高了原镀层的质量，新的表面合金层还具有新的性能新的表面合金层还具有新的性能4.4.化学镀渗化学镀渗化学镀渗化学镀渗: :先用化学镀的方法制得镀层，然后加先用化学镀的方法制得镀层，然后加热扩散获得合金层，化学镀渗可以给任何形状的热扩散获得合金层，化学镀渗可以给任何形状的工件制取镀层，如细长管子的内壁也可进行镀渗工件制取镀层，如细长管子的内壁也可进行镀渗5.5.真空镀渗真空镀渗真空镀渗真空镀渗: :真空镀渗是先用真空蒸发镀或真空溅真空镀渗是先用真空蒸发镀或真空溅射方法制成镀层，然后加热扩散制得镀层该法射方法制成镀层，然后加热扩散制得镀层。
该法所制成的渗层均匀而致密，适合于小工件；但加所制成的渗层均匀而致密，适合于小工件；但加工成本高，目前只用于某些特殊零件工成本高，目前只用于某些特殊零件 离子轰击渗镀法离子轰击渗镀法 离子轰击渗镀法是利用物质的第四态——等离子体进行渗镀因为等离子体离子活性比原子高，加上电场的作用，因此渗速较高，质量较好但是该法除离子氮化已经成熟，包括渗碳在内的离子渗金属尚在开发之中 6.2 渗镀原理渗镀原理 渗层形成的条件渗层形成的条件渗层形成的条件渗层形成的条件由于渗层是基体金属原子和渗入元素原子相互扩由于渗层是基体金属原子和渗入元素原子相互扩散而形成的合金层，所以渗层形成条件是：散而形成的合金层，所以渗层形成条件是： 渗层形成条件示意图渗层形成条件示意图①①渗入元素与基体金属必须能形成固溶体或金属渗入元素与基体金属必须能形成固溶体或金属间化合物间化合物②②渗入元素与基体金属必须保持直接的渗入元素与基体金属必须保持直接的紧密接触紧密接触③③保持一定的温度，即保证一定的渗保持一定的温度，即保证一定的渗镀速度④④生成活性原子的化学反应必须满足热生成活性原子的化学反应必须满足热力学条件力学条件 1.1.渗入元素与基体金属形成固溶体或金属化合物渗入元素与基体金属形成固溶体或金属化合物渗入元素与基体金属形成固溶体或金属化合物渗入元素与基体金属形成固溶体或金属化合物的条件的条件的条件的条件渗入元素与基体金属形成固溶体或金属化合物的渗入元素与基体金属形成固溶体或金属化合物的主要条件就是主要条件就是: : ①①原子相对尺寸：金属学中学过原子相对尺寸：金属学中学过“ “原子尺寸因素原子尺寸因素原则原则” ”，即当溶质和溶剂金属原子直径差值：，即当溶质和溶剂金属原子直径差值：{ {以以[ [（（d d溶质溶质－－d d溶剂溶剂））/d/d溶剂溶剂]×100]×100％表示％表示 } }超过超过1414～～1515％时，固溶度不会大。
在渗镀方面，一般以％时，固溶度不会大在渗镀方面，一般以1515～～1616％作为形成渗镀层的上限，它也适用于形成％作为形成渗镀层的上限，它也适用于形成金属间化合物当然，这只是对铁基固溶体而言，金属间化合物当然，这只是对铁基固溶体而言，对不同金属为基的固溶体来说，其上限值也有所对不同金属为基的固溶体来说，其上限值也有所不同，如对于难熔金属为不同，如对于难熔金属为8 8～～1010％，而对低熔点金％，而对低熔点金属则可放宽到属则可放宽到2020％以上 ②化学亲和力：两种金属的化学亲和力愈大，它们愈易形成金属间化合物，而不利于形成固溶体只有当两种金属的化学亲和力小时，才易形成固溶体但当二者的负电性之差不至于形成化合物时，其适当差异并不一定对固溶体起限制作用，相反有时还能对固溶体的形成起促进作用③点阵类型：当渗入金属与基体点阵类型相同时，容易取得大的固溶度如当渗入金属与基体点阵类型相同时，并且原子直径差小于8％时则能形成连续固溶体 ④相对原子价：其影响主要体现在电子浓度方面，当形成固溶体时，溶剂金属的电子浓度不超过一定的数值，（如对面心立方的一价金属来说，这个极限值是，对体心立方的一价金属来说，这个极限值为），若电子浓度大到极限值时，继续渗解就不可能。
以上四个因素不是同等重要的，对固溶度的影响有时是一致的，相辅相成的，有时则是相反的然而，总是其中一、两个因素起决定性作用，是控制因素因此，在设计渗层成分、组织时必须全面考虑这些因素，分析其影响程度 2. 通过化学反应提供活性原子的热力学条通过化学反应提供活性原子的热力学条件件 ①①置换反应：置换反应： A＋＋BCl2 2 ---> ACl2 2＋＋ [B] ……(6-1) ②②还原反应：还原反应： BCl2 2＋＋H2 2 ---> 2HCl＋＋ [B] ……(6-2) ③③热分解反应：热分解反应：BCl2 2 ---> Cl2 2 ＋＋ [B] ……(6-3) <1>置换反应： A＋BCl2 2 ---> ACl2 2＋[B] ……(6-1)式(6-1)可看作是下列两个生成金属氯化物反应之差: A＋Cl2 2 ---> ACl2 2 ……(6-4) B＋Cl2 2 ---> BCl2 2 ……(6-5) 式(6-2)、(6-3)两反应的平衡常数分别为 KP,A,A＝PAClACl2 2/aA A·PClCl2 2 ……(6-6) KP,B B＝PBClBCl2 2/aB B·PClCl2 2 ……(6-7) 其中： P---气体分压 A----固体的活度 置换反应(6-1)式的平衡常数为： KP,置换＝aB B·PAClACl2 2/ aA A·PAClACl2 2＝ KP,A/ KP,B ……(6-8)或两边取对数 ㏒KP,置换＝ ㏒ KP,A － ㏒KP,B ……(6-9)即置换反应的平衡常数的对数值，恰好是该两金属同氯气反应的平衡常数的对数值之差。
假定假定 aA≈ aB aA≈ aB ，则，则(6-8)(6-8)式可变为式可变为 KP KP，置换＝，置换＝P PAClACl2 2/ P/ PBClBCl2 2＝＝KP,A/KP,B ……(6-10) KP,A/KP,B ……(6-10) 若若 ㏒㏒ KP,A KP,A －－ ㏒㏒KP,BKP,B＝＝﹣﹣1,1,即㏒即㏒P P，置换＝，置换＝﹣﹣1 1，则从，则从式中可知：式中可知：KP,AKP,A为为KP,BKP,B的的1/10,1/10,反应的㏒反应的㏒K-TK-T的曲的曲线线 从式从式(6-10)(6-10)看，也就是说看，也就是说P PAClACl2 2是是P PBClBCl2 2的的1/101/10，这，这就意味着有约有就意味着有约有1010％的氯化物蒸气％的氯化物蒸气BCl2BCl2转变成了转变成了渗剂金属渗剂金属B B同理: :若㏒若㏒KP,A KP,A －－ ㏒㏒KP,BKP,B＝＝﹣﹣2 2时，时，则表明约有则表明约有1 1％的氯化物蒸气％的氯化物蒸气BClBCl2 2转变成渗剂金属转变成渗剂金属B.B.一般认为：要使渗镀所得的渗层具有实用价值，一般认为：要使渗镀所得的渗层具有实用价值，1 1％的转变量是最低限，即㏒％的转变量是最低限，即㏒ KP,A KP,A －－ ㏒㏒KP,BKP,B的的差不能小于差不能小于﹣﹣2 2，否则转变量就太小，也就没有什，否则转变量就太小，也就没有什么实用价值了。
么实用价值了 例如：例如： ①①10001000℃℃附近，比较生成附近，比较生成CrClCrCl2 2和和FeClFeCl2 2的㏒的㏒K K～～T T曲线，可以看出，两曲线是比较接近的，但曲线，可以看出，两曲线是比较接近的，但 ㏒㏒KP,Fe KP,Fe －－ ㏒㏒KP,Cr≥KP,Cr≥﹣﹣2 2，，这说明反应这说明反应 Fe Fe＋＋CrClCrCl2 2 ---> FeCl ---> FeCl2 2 ＋＋ Cr Cr 是能进行的也就是说利用置换反应在是能进行的也就是说利用置换反应在FEFE上渗上渗CrCr从热力学上讲是可行的从热力学上讲是可行的②②我们再将我们再将SiClSiCl2 2和和SnClSnCl2 2这二条曲线分别同这二条曲线分别同FeClFeCl2 2曲线相比较，他们更加接近，所以在铁基上渗硅，曲线相比较，他们更加接近，所以在铁基上渗硅，渗渗SnSn应当能更有效地进行，转变量也更多试验应当能更有效地进行，转变量也更多试验也证明了这一点也证明了这一点③③同理我们可以看出，在同理我们可以看出，在NiNi或或MoMo上渗上渗CrCr用置换反用置换反应则是不可能的。
应则是不可能的 <2><2>还原反应还原反应: : 同理，对于还原反应同理，对于还原反应 BCl BCl2 2＋＋H H2 2 ---> 2HCl ---> 2HCl＋＋ [B] ……(6-2) [B] ……(6-2)可看成是下列两个反应之差：可看成是下列两个反应之差： B B＋＋ClCl2 2 ---> BCl ---> BCl2 2 ……(6-11) ……(6-11) H H2 2＋＋ClCl2 2 ---> 2HCl ……(6-12) ---> 2HCl ……(6-12)而而 KP,H KP,H2 2＝＝P P2HC2HCl/Pl/PH H2 2·P·PClCl2 2 ……(6-13) ……(6-13) 所所以：以： KP KP，还原＝，还原＝aB ·PaB ·P2HCl2HCl/P/PBClBCl2 2·P·PH H2 2＝＝KP,HKP,H2 2/KP,B ……(6-14)/KP,B ……(6-14)或：或： ㏒㏒K K，，P P还原＝㏒还原＝㏒KP,HKP,H2 2 －－ ㏒㏒KP,B KP,B ……(6-15)……(6-15)若氢是在大气压下，则若氢是在大气压下，则PHPH2 2＝＝1 1，如果，如果没有置换反应发生，则没有置换反应发生，则AB≈1AB≈1，所以，所以式式(6-14)(6-14)可写成可写成 KP KP，还原＝，还原＝P P2HCl2HCl/P/PBClBCl2 2＝＝KP,HKP,H2 2/KP,B ……(6-16)/KP,B ……(6-16) 同样同样, ,要想通过还原反应进行渗镀所得到的渗层具要想通过还原反应进行渗镀所得到的渗层具有实用价值，有实用价值，1 1％的转变量也是其最低限，这时％的转变量也是其最低限，这时 ㏒㏒K K，，P P还原＝㏒还原＝㏒KP,HKP,H2 2 －－ ㏒㏒KP,BKP,B＝－＝－2 2所以，㏒所以，㏒KP,HKP,H2 2 －－ ㏒㏒KP,BKP,B的差值不得小于的差值不得小于﹣﹣2 2，，当其差值为当其差值为﹣﹣1 1时，则表明有时，则表明有1010％的％的BClBCl2 2转化成了转化成了活性原子活性原子[B][B]渗入金属。
渗入金属在㏒在㏒K K～～T T曲线中曲线中10001000℃℃附近，附近，CrClCrCl2 2曲线与曲线与HClHCl曲曲线接近，其㏒线接近，其㏒KPKP还原的差值不小于还原的差值不小于﹣﹣2 2，说明依，说明依靠还原反应渗靠还原反应渗CrCr是可能的，这时基体金属不参与是可能的，这时基体金属不参与此活性反应同理可知，不仅在此活性反应同理可知，不仅在FeFe上，而且在上，而且在NiNi和和MoMo（利用置换反应不能渗（利用置换反应不能渗CrCr的金属）上也能通的金属）上也能通过还原反应渗过还原反应渗CrCr，这主要是由于基体金属不参与，这主要是由于基体金属不参与提供渗剂原子的化学反应的结果提供渗剂原子的化学反应的结果 <3>热分解反应 金属氯化物的标准生成自由能，在通常的渗镀温度（850～1100℃）下都是负值，这说明所生成的氯化物是稳定的，要使他们热分解几乎是不可能的，所以，只依靠金属氯化物的分解反应生成活性原子来进行渗镀实际上是不可能的 由上述讨论可知，在一定的温度条件下，常常不只是一种类型的化学反应发生，如在Fe上渗Cr，则置换反应和还原反应都能发生，而在Ni或Mo上渗Cr，则置换反应是不可能的。
需要强调一下：以上讨论的仅仅是根据系统自由能变化值和化学反应平衡常数来判断某种提供活性能原子的化学反应能否发生及其发生条件，但这远不是渗镀的全部条件，化学反应能否发生及随后的扩散条件能否满足等等，都要影响渗层的形成 热渗镀的基本过程热渗镀的基本过程 渗层形成的基本过程包括：渗层形成的基本过程包括：①①产生渗剂金属的活性原子并供给基体金属表面产生渗剂金属的活性原子并供给基体金属表面②②渗剂金属的活性原子吸附在基体金属表面上，渗剂金属的活性原子吸附在基体金属表面上，随后被基体金属吸收吸收过程包括活性原子溶随后被基体金属吸收吸收过程包括活性原子溶入基体金属中，形成表面固溶体层或金属间化合入基体金属中，形成表面固溶体层或金属间化合物层，即最初的渗层物层，即最初的渗层③③随着渗剂金属原子的继续吸附和吸收，已溶入随着渗剂金属原子的继续吸附和吸收，已溶入的渗剂金属原子在渗镀的高温下向基体金属内部的渗剂金属原子在渗镀的高温下向基体金属内部扩散，同时，基体金属原子也向渗层里面扩散，扩散，同时，基体金属原子也向渗层里面扩散，从而使渗层增厚，即渗层成长过程从而使渗层增厚，即渗层成长过程 渗层组织特征渗层组织特征渗镀后所形成的渗层，其相组织和各相化学成分渗镀后所形成的渗层，其相组织和各相化学成分取决于组成该合金系的相图。
在二元合金系统中，取决于组成该合金系的相图在二元合金系统中，用渗剂金属原子饱和基体金属时，所获得渗层一用渗剂金属原子饱和基体金属时，所获得渗层一般不会出现两相共存区，渗层的浓度分布往往是般不会出现两相共存区，渗层的浓度分布往往是阶梯跳跃式分布，并且有相互毗邻单相区所构成阶梯跳跃式分布，并且有相互毗邻单相区所构成①①有无限固溶相图的渗层组织：如果渗入元素与有无限固溶相图的渗层组织：如果渗入元素与基体金属能形成一个无限固溶的二元相图，则渗基体金属能形成一个无限固溶的二元相图，则渗层组织只是单相的二元固溶体组织，但由表及里，层组织只是单相的二元固溶体组织，但由表及里，浓度是不一样的浓度是不一样的②②有限固溶并有中间化合物相图的渗层组织：有限固溶并有中间化合物相图的渗层组织： 热渗镀速度热渗镀速度在渗镀的三个基本过程中，最值得注意的是进行最慢的那个步骤，或者说控制步骤，它决定了热渗镀的速度实践证明：热渗镀过程的速度经常是由第一个步骤的速度或第三个步骤的速度所决定一般来说，在渗镀的最初阶段是由第一个步骤，即产生渗剂活性原子的步骤来控制整个渗速的；当渗层具有一定厚度后，渗镀速度就改由第三个步骤，即原子的扩散过程来控制了，而第二个步骤，原子的吸附一般是较快的，它对渗镀速度影响不大。
影响渗镀速度的因素有：影响渗镀速度的因素有：1.1.渗镀速度受化学反应速度控制的阶段渗镀速度受化学反应速度控制的阶段渗镀速度受化学反应速度控制的阶段渗镀速度受化学反应速度控制的阶段 ①①反应物浓度：增加渗剂中反应物的含量，可以反应物浓度：增加渗剂中反应物的含量，可以加快它们的化学反应速度，使渗剂活性原子浓度加快它们的化学反应速度，使渗剂活性原子浓度增大，从而加速渗镀的过程但过多增加活性原增大，从而加速渗镀的过程但过多增加活性原子，则会使基体金属表面很快饱和，那些来不及子，则会使基体金属表面很快饱和，那些来不及被基体金属吸收的活性原子就互相结合，沉积在被基体金属吸收的活性原子就互相结合，沉积在基体表面上形成沉积层，反而阻碍了渗镀过程的基体表面上形成沉积层，反而阻碍了渗镀过程的顺利进行，使渗速下降顺利进行，使渗速下降②②温度：温度对化学反应速度的影响特别显著温度：温度对化学反应速度的影响特别显著温度升高，反应速度加快，活性原子浓度增加，温度升高，反应速度加快，活性原子浓度增加，使渗镀速度升高使渗镀速度升高③③活性剂：又称触媒对反应速度的影响也很大，活性剂：又称触媒对反应速度的影响也很大，一般能提高渗速。
如钢基体中渗一般能提高渗速如钢基体中渗CrCr时，往往在渗时，往往在渗剂中加入少量活性剂剂中加入少量活性剂NHNH4 4ClCl，以靠其分解出的，以靠其分解出的HClHCl气体将钢表面氧化膜还原，从而使表面活化，达气体将钢表面氧化膜还原，从而使表面活化，达到加速渗镀过程的目的到加速渗镀过程的目的 2.渗镀速度受扩散速度控制的阶段渗镀速度受扩散速度控制的阶段 对渗镀过程的速度经常起控制作用的因素还是扩散速度就是说，除渗镀初始阶段的短暂时间外，渗镀的大部分过程都是受扩散控制的，其含义包括由渗剂活性原子向渗层内的扩散和基体金属原子通过渗层向外的扩散因此，研究扩散速度及其主要影响因素对于了解渗镀速度是非常重要的 渗入金属元素的原子在基体金属内部扩散的宏观渗入金属元素的原子在基体金属内部扩散的宏观规律，可用著名的规律，可用著名的FickFick的两个定律的两个定律对一维的稳态扩散过程（浓度及浓度梯度不随时对一维的稳态扩散过程（浓度及浓度梯度不随时间而变）可以用著名的间而变）可以用著名的FickFick第一定律表示：第一定律表示： J J＝＝-D·dc/dx-D·dc/dx其中：其中： J----- J-----扩散通量（扩散通量（G/cmG/cm2 2·s·s）） D------ D------扩散系数（扩散系数（cmcm2 2/s/s）） dc/dx-------- dc/dx--------浓度梯度浓度梯度 第一定律表明：渗入金属元素在单位时间内通过第一定律表明：渗入金属元素在单位时间内通过垂至于垂至于x x轴平面上单位面积的物质量轴平面上单位面积的物质量J J与该物质在与该物质在x x方向上的浓度梯度方向上的浓度梯度dc/dxdc/dx成正比。
成正比 而实际情况一般是非稳态过程，对于这种情况,扩散过程可用Fick第二定律来描述 对一维来说，Fick第二定律可写为： 由扩散方程我们可以看出，影响扩散速度的参数主要有两个，即扩散系数D和浓度梯度 几个主要的影响因素为：几个主要的影响因素为： ①①温度：扩散系数温度：扩散系数D D与温度之间的关系为：与温度之间的关系为：D D＝＝D0EXP(-D0EXP(-Q/RT)Q/RT)，可见扩散系数随温度升高而急剧增大可见扩散系数随温度升高而急剧增大②②晶体结构：原子排列越紧密，扩散时点阵畸变大，所需晶体结构：原子排列越紧密，扩散时点阵畸变大，所需扩散激活能升高，扩散越困难（如在其它条件相同的前提扩散激活能升高，扩散越困难（如在其它条件相同的前提下，体心立方的扩散系数要比面心立方大），此外，晶体下，体心立方的扩散系数要比面心立方大），此外，晶体结构的对称性越差，越易产生扩散的各向异性，降低扩散结构的对称性越差，越易产生扩散的各向异性，降低扩散速度③③晶体缺陷：基体中的位错、空位和晶界等缺陷都是有利晶体缺陷：基体中的位错、空位和晶界等缺陷都是有利于扩散的于扩散的。
④④基体合金成分：基体中的合金元素对渗入元素的扩散影基体合金成分：基体中的合金元素对渗入元素的扩散影响很大，有的促进扩散，有的阻碍扩散，甚至还影响到扩响很大，有的促进扩散，有的阻碍扩散，甚至还影响到扩散方向⑤⑤渗剂金属原子浓度的影响：在其他条件相同时，基体金渗剂金属原子浓度的影响：在其他条件相同时，基体金属表面渗剂金属原子的起始浓度愈高，表层与基体内部间属表面渗剂金属原子的起始浓度愈高，表层与基体内部间的浓度差愈大，浓度梯度愈大，故使扩散速度增大，涂层的浓度差愈大，浓度梯度愈大，故使扩散速度增大，涂层增厚 多元共渗的特点多元共渗的特点 多元共渗：指同时或顺序渗入两种或两种以上元素的渗镀过程如：CN共渗，Cr-Al共渗，CNB三元共渗等由于多元共渗时渗入元素不止一种，所以他们之间在渗入时就可能相互影响，从而使多元共渗与单元共渗有一些不同的性质 1.1.多元共渗对渗剂活性的影响多元共渗对渗剂活性的影响多元共渗对渗剂活性的影响多元共渗对渗剂活性的影响渗镀时，各渗入元素由于在渗剂粉末内有直接接渗镀时，各渗入元素由于在渗剂粉末内有直接接触，更重要的是在气相中相互发生作用的结果，触，更重要的是在气相中相互发生作用的结果，会影响到实际上用于扩散的活性原子的数量及其会影响到实际上用于扩散的活性原子的数量及其活性。
一般规律是：活性一般规律是：①①当各渗入元素靠各自的化学反应来产生其活性当各渗入元素靠各自的化学反应来产生其活性原子时，一组元的加入会相应的减少活化态的另原子时，一组元的加入会相应的减少活化态的另一组元的含量一组元的含量②②当各渗入元素之间能形成化合物或置换性固溶当各渗入元素之间能形成化合物或置换性固溶体时，会不同程度的影响渗剂的活性体时，会不同程度的影响渗剂的活性③③当渗剂所含各元素之间形成固溶体或溶解度较当渗剂所含各元素之间形成固溶体或溶解度较大的金属间化合物时，渗剂中各成分的活性并不大的金属间化合物时，渗剂中各成分的活性并不变化，扩散层的浓度依渗剂中各元素含量不同而变化，扩散层的浓度依渗剂中各元素含量不同而平滑的改变平滑的改变 ④④当渗剂中增加扩散速度较大的元素的含量时，当渗剂中增加扩散速度较大的元素的含量时，扩散层深度也逐渐增加扩散层深度也逐渐增加⑤⑤当渗剂所含各元素之间形成在渗镀温度下稳定当渗剂所含各元素之间形成在渗镀温度下稳定的化合物或固溶度很小的金属间化合物时，渗剂的化合物或固溶度很小的金属间化合物时，渗剂的活性显著下降，在二元渗剂中，随着一组元浓的活性显著下降，在二元渗剂中，随着一组元浓度增加，就会减小另一组元原子的活性，从而使度增加，就会减小另一组元原子的活性，从而使扩散层的深度减薄。
扩散层的深度减薄⑥⑥当渗剂中两个渗入元素比例恰好符合化学化合当渗剂中两个渗入元素比例恰好符合化学化合物的成分时，则扩散层完全不形成或很薄物的成分时，则扩散层完全不形成或很薄. . 2.2.多元共渗时活性原子吸附速度的影响多元共渗时活性原子吸附速度的影响多元共渗时活性原子吸附速度的影响多元共渗时活性原子吸附速度的影响多元共渗时，金属表面对活性原子的吸附量取决多元共渗时，金属表面对活性原子的吸附量取决于温度、气相介质中渗剂金属的分压、平衡常数于温度、气相介质中渗剂金属的分压、平衡常数及欲渗元素之间的化学亲和力，也与基体合金、及欲渗元素之间的化学亲和力，也与基体合金、气体介质向金属表面输运原子的速度和反应产物气体介质向金属表面输运原子的速度和反应产物从表面逸散的速度有关其中最重要的是气相介从表面逸散的速度有关其中最重要的是气相介质中渗剂金属的分压一般来说：质中渗剂金属的分压一般来说： 在一定温度下，在一定温度下，渗剂金属分压越高，则吸附量越大任一组元加渗剂金属分压越高，则吸附量越大任一组元加入渗剂中，在增加其吸附量的同时会减小另一组入渗剂中，在增加其吸附量的同时会减小另一组元的吸附因此，通过改变渗剂中的成分，就可元的吸附。
因此，通过改变渗剂中的成分，就可改变气相介质中各组元的分压，从而控制某些元改变气相介质中各组元的分压，从而控制某些元素的渗镀速度素的渗镀速度 3.3.多元共渗对扩散速度的影响多元共渗对扩散速度的影响多元共渗对扩散速度的影响多元共渗对扩散速度的影响 在多元共渗时，由于渗入元素不止一种，某一组在多元共渗时，由于渗入元素不止一种，某一组元除受本组元的浓度梯度影响外，还受其他组元元除受本组元的浓度梯度影响外，还受其他组元浓度梯度的影响浓度梯度的影响如对二元共渗，渗入元素如对二元共渗，渗入元素1 1和和2 2的扩散速率可表示的扩散速率可表示为：为： 其中：其中：C1C1、、C2C2分别为两种元素的浓度，分别为两种元素的浓度，D1,1D1,1和和D2,2D2,2分别为渗入元素分别为渗入元素1 1和和2 2在各自浓度梯度作用下在各自浓度梯度作用下的扩散系数，的扩散系数，D1,2D1,2和和D2,1D2,1分别为渗入一种元素在分别为渗入一种元素在另一种元素的浓度梯度作用下的扩散系数另一种元素的浓度梯度作用下的扩散系数所以在二元共渗中，渗剂中活性较小的组元的扩所以在二元共渗中，渗剂中活性较小的组元的扩散速度，将随着活性较大的组元的含量增加而加散速度，将随着活性较大的组元的含量增加而加快。
快 4.多元共渗时渗层的化学成分多元共渗时渗层的化学成分多元共渗时其渗层的化学成分、相组成都与单一元素渗镀时不一样，渗层的相组成不仅取决于渗剂的成分，也受基体的化学成分和渗镀工艺的影响 6.3 热渗镀热渗镀Al 当钢中含铝量高于当钢中含铝量高于8 8％时，其表面能形成致密的铝％时，其表面能形成致密的铝氧化膜，具有良好的抗氧化性和抗蚀性但钢中氧化膜，具有良好的抗氧化性和抗蚀性但钢中含这样高的铝时就会变脆采用含这样高的铝时就会变脆采用渗铝渗铝渗铝渗铝的方法既可的方法既可保持钢件心部的韧性，又可提高表面的抗氧化性保持钢件心部的韧性，又可提高表面的抗氧化性和抗蚀性和抗蚀性现在，渗铝主要用来提高钢铁，镍基和钴基高温现在，渗铝主要用来提高钢铁，镍基和钴基高温合金的抗氧化性能，还能提高在含硫与含氧化性合金的抗氧化性能，还能提高在含硫与含氧化性介质中的耐蚀性，在冶金，石油，化工，飞机，介质中的耐蚀性，在冶金，石油，化工，飞机，船舶，汽车等方面得到的广泛的应用船舶，汽车等方面得到的广泛的应用 1.固体粉末渗铝固体粉末渗铝将工件埋在粉末状的渗铝剂中，然后加热到将工件埋在粉末状的渗铝剂中，然后加热到900900～～10501050℃℃保温数小时即可。
保温数小时即可渗铝剂一般由三部分组成：渗铝剂一般由三部分组成：①①铝粉或铝铁合金粉铝粉或铝铁合金粉（提供铝原子的原料（提供铝原子的原料) )，，②②氧化铝粉氧化铝粉( (稀释填充剂，稀释填充剂，防止金属粘结的作用防止金属粘结的作用) )，，③③氯化铵（活化剂）氯化铵（活化剂）渗镀原理为：渗镀原理为： 2NH4CL ---> 2HCL 2NH4CL ---> 2HCL＋＋N2N2＋＋3H23H2 6HCL 6HCL＋＋2AL ---> 2ALCL32AL ---> 2ALCL3＋＋3H23H2 FE FE＋＋ALCL3 ---> FECL3ALCL3 ---> FECL3＋＋[AL] [AL] 该方法不仅可在钢铁件上渗镀，在镍基、钴基高该方法不仅可在钢铁件上渗镀，在镍基、钴基高温合金上渗镀，还可在钛合金、铜合金及钼、铌温合金上渗镀，还可在钛合金、铜合金及钼、铌等难熔金属上渗镀等难熔金属上渗镀 表表6 6－－1 1 钢铁钢铁常用的渗常用的渗铝剂铝剂配方配方 序序号号 渗渗铝剂组铝剂组成（％）成（％）铁铁合金粉合金粉铝铝粉粉氧化氧化铝铝粉粉（高岭土（高岭土或白粘土）或白粘土）氯氯化化铵铵1 160603939～～39.539.50.50.5～～1 12 299.099.0～～99.599.50.50.5～～1 13 350504949～～49.549.50.50.5～～1 14 4151585850.50.5 2.热浸渗铝（热镀铝和液体浸铝）热浸渗铝（热镀铝和液体浸铝）热浸渗铝就是把预处理过的工件浸入熔融的铝浴中，热浸渗铝就是把预处理过的工件浸入熔融的铝浴中，经保温一定时间取出，使其表面渗入一层铝。
经保温一定时间取出，使其表面渗入一层铝这种方法主要用于镀铝钢板、钢管、钢丝及某些这种方法主要用于镀铝钢板、钢管、钢丝及某些钢铁制品的生产，以提高这些制品的耐蚀性及耐钢铁制品的生产，以提高这些制品的耐蚀性及耐热性ALAL的熔点为的熔点为660660℃℃，所以热浸铝的温度一般在，所以热浸铝的温度一般在700700℃℃左右 由于热镀铝时，液态由于热镀铝时，液态ALAL和钢材表面反应激烈，合和钢材表面反应激烈，合金层较厚，而铁铝合金层硬而脆，不利于镀铝产金层较厚，而铁铝合金层硬而脆，不利于镀铝产品的加工成型，在液态品的加工成型，在液态ALAL中加入一定量的中加入一定量的SISI，因，因为为SISI可降低镀铝温度，提高铝液的流动性，可显可降低镀铝温度，提高铝液的流动性，可显著的降低合金层厚度，生成的合金层是著的降低合金层厚度，生成的合金层是FE-AL-SIFE-AL-SI三元化合物，呈平坦的条带状组织，硬度也有所三元化合物，呈平坦的条带状组织，硬度也有所下降，从而改善了镀层性能下降，从而改善了镀层性能 <1> 热浸渗铝层的形成和组织特征 钢材热镀铝时，当液态铝与钢材热镀铝时，当液态铝与FEFE接触时接触时, ,液态的液态的ALAL和固态的铁在界面上发生一系列的物理和化学反和固态的铁在界面上发生一系列的物理和化学反应。
首先，液态应首先，液态ALAL在钢板表面发生浸润和漫流，在钢板表面发生浸润和漫流，接着发生铁原子的溶解和铝原子的吸附，形成接着发生铁原子的溶解和铝原子的吸附，形成FEAL3FEAL3相化合物，接着发生相化合物，接着发生AL,FEAL,FE扩散，使扩散，使FEAL3FEAL3相层厚度增加，此时，由于浓度起伏，在相层厚度增加，此时，由于浓度起伏，在FEAL3FEAL3表面上出现了浓度相当于表面上出现了浓度相当于FE2AL5FE2AL5化合物的化合物的微小区域，当熔体中铝原子进入微小区域，当熔体中铝原子进入FEAL3FEAL3层继续向层继续向内扩散时，则形成内扩散时，则形成FE2AL5FE2AL5相，该相从相，该相从FEAL3FEAL3相表相表面开始并使面开始并使FE2AL5FE2AL5相沿扩散方向不断扩大成柱状相沿扩散方向不断扩大成柱状晶最后，当钢板离开晶最后，当钢板离开ALAL液时，合金层上面粘附液时，合金层上面粘附了一层液态了一层液态ALAL所以，最后渗层基本可分为两层：所以，最后渗层基本可分为两层：最外层为富铝层，成分基本上同铝液；次层是最外层为富铝层，成分基本上同铝液；次层是ALAL，，FEFE合金层，主要是金属化合物合金层，主要是金属化合物FE2AL5FE2AL5相，还相，还有少量的有少量的FEAL3FEAL3相，相，FE2AL5FE2AL5相呈舌状伸入钢中。
相呈舌状伸入钢中 <2><2>影响合金层厚度的因素影响合金层厚度的因素 由于由于FE2AL5FE2AL5相质硬而脆，因此合金层越厚，则热相质硬而脆，因此合金层越厚，则热浸渗铝层的附着力越低，同时镀层也随之变得硬浸渗铝层的附着力越低，同时镀层也随之变得硬而脆，所以要控制合金层的厚度，尽可能抑制而脆，所以要控制合金层的厚度，尽可能抑制FE2AL5FE2AL5相的生长，一般把其控制在渗层的相的生长，一般把其控制在渗层的1/101/10范范围内为好围内为好 主要影响因素主要影响因素 ①①铝液温度越高，合金铝液温度越高，合金层生长越快，层生长越快，②②浸渗时间越长，合金层愈厚，浸渗时间越长，合金层愈厚，③③铝液及钢中的一些合金元素，也会影响镀层的性铝液及钢中的一些合金元素，也会影响镀层的性能 3.料浆渗料浆渗AL将渗铝剂用有机溶剂调制成糊浆状，涂刷或喷涂在工件表面上，或是将工件浸入料浆中，使其粘附在工件表面上，在120℃以下进行烘干，再加热至1000℃左右，保温1～3小时即可获得渗铝层 4.喷镀渗铝喷镀渗铝将铝丝热喷涂于工件上，构成附着牢固的覆盖层，再在800～1000℃温度下进行5小时的扩散退火，使AL扩散到工件表层内而形成合金层。
5.气体渗气体渗AL 在封闭的贯通式炉或井式炉中进行的，渗AL气氛为铝的卤化物，反应机理基本同固体粉末法气氛可从炉外通入也可在炉内制取 6.其他渗铝法：其他渗铝法：①①电泳渗铝：先用电泳法将电泳渗铝：先用电泳法将ALAL粉牢固而均匀的沉粉牢固而均匀的沉积在工件表面上，然后再进行加热扩散，使积在工件表面上，然后再进行加热扩散，使ALAL渗渗入表层形成合金层入表层形成合金层②②电解法渗铝：在坩锅中盛金属电解法渗铝：在坩锅中盛金属AL,AL,上面放上面放1 1：：1 1（分子比）（分子比）NACLNACL＋＋KCLKCL混合盐，另加少量的冰晶混合盐，另加少量的冰晶石，坩锅和铝作阳极，工件作阴极在惰性气氛石，坩锅和铝作阳极，工件作阴极在惰性气氛保护下，加热使盐熔化，然后通以电流，使铝离保护下，加热使盐熔化，然后通以电流，使铝离子向带有异种电荷的工件表面运动，在工件表面子向带有异种电荷的工件表面运动，在工件表面放电，沉积，并立即渗入工件内形成表面合金层放电，沉积，并立即渗入工件内形成表面合金层该法渗铝层厚度取决于加热温度，电解时间，电该法渗铝层厚度取决于加热温度，电解时间，电流密度 ③快速电加热渗铝法：将电流直接通过零件和渗铝剂或用高频感应将零件加热，使其表面形成渗铝层。
目前有三种工艺：A.高频电流加热热喷涂之后的工件； B.在渗铝气氛中用高频电流加热工件； C.在活性膏剂中用高频感应加热工件 优点：可使渗铝周期大大缩短；可通过控制加热速度来改变渗层中的铝含量，相成分和渗铝层承受变形的能力和疲劳性能，从而改善渗铝层质量；可连续对很长的管，板，带材进行渗铝，实现自动化 6.4 热渗镀锌热渗镀锌热镀锌时世界各国公认的一种经济实惠的材料保护工艺热镀锌层的形成要经历如下过程：①铁基表面被锌液溶解形成铁锌合金相层；②合金层中的锌原子进一步向基体扩散，形成锌铁固溶体；③合金层表面包络着一薄锌层 热渗镀锌的方法热渗镀锌的方法 1.1.干法热镀锌干法热镀锌干法热镀锌干法热镀锌 将预处理后表面清洁的钢材首先放在单独的溶剂槽内进行将预处理后表面清洁的钢材首先放在单独的溶剂槽内进行溶剂处理，烘干，然后将带有干燥溶剂层的钢材浸入到熔溶剂处理，烘干，然后将带有干燥溶剂层的钢材浸入到熔融融ZNZN液中进行热镀，这时，在熔融液中进行热镀，这时，在熔融ZNZN和钢基体表面之间和钢基体表面之间发生浸润，溶解，化学反应和扩散过程，并在钢基体表面发生浸润，溶解，化学反应和扩散过程，并在钢基体表面形成合金层。
形成合金层溶剂处理的目的是去除工件表面上残存的铁盐，将预处理溶剂处理的目的是去除工件表面上残存的铁盐，将预处理后新生成的绣层溶解，活化钢材表面，降低熔融金属表面后新生成的绣层溶解，活化钢材表面，降低熔融金属表面张力，提高锌液的浸润能力，增加镀层的结合力张力，提高锌液的浸润能力，增加镀层的结合力干法热镀锌镀液中加入一定量的干法热镀锌镀液中加入一定量的ALAL（～％），可使最初的（～％），可使最初的镀层表面发亮，同时也减少了锌锅表面锌的氧化，还可改镀层表面发亮，同时也减少了锌锅表面锌的氧化，还可改善镀层质量善镀层质量 2.2.氧化还原法热镀锌氧化还原法热镀锌氧化还原法热镀锌氧化还原法热镀锌 先使钢材通过炉温为先使钢材通过炉温为440440～～460460℃℃的氧化性气氛的的氧化性气氛的预热炉，然后再将钢材送进还原性气氛的炉中，预热炉，然后再将钢材送进还原性气氛的炉中，在此，钢材表面上的氧化铁皮还原，并把钢材加在此，钢材表面上的氧化铁皮还原，并把钢材加热到规定的温度，接着再将钢材浸入约热到规定的温度，接着再将钢材浸入约440440～～460460℃℃温度的温度的ZNZN液中进行镀液中进行镀ZNZN。
该法取消了钢板的碱洗、酸洗和溶剂处理等表面该法取消了钢板的碱洗、酸洗和溶剂处理等表面预处理，改善了操作环境，而且钢材在镀锌之前预处理，改善了操作环境，而且钢材在镀锌之前就具有一定的温度，减少了锌锅本身的热应力，就具有一定的温度，减少了锌锅本身的热应力，提高了其使用寿命，而且缩短了镀提高了其使用寿命，而且缩短了镀ZNZN时间，降低时间，降低了锌耗，改善了镀层质量了锌耗，改善了镀层质量 但是，随着汽车工业和家电工业对热镀锌产品质但是，随着汽车工业和家电工业对热镀锌产品质量的要求不断提高，在现代热镀锌生产线上，又量的要求不断提高，在现代热镀锌生产线上，又普遍采用预清洗，以去除钢板表面的油垢和氧化普遍采用预清洗，以去除钢板表面的油垢和氧化物 热镀锌层的结构及影响因素热镀锌层的结构及影响因素1.1.热镀锌层的结构热镀锌层的结构热镀锌层的结构热镀锌层的结构上面有上面有上面有上面有Γ Γ，，，，δ1,ζδ1,ζ单单单单相区，按照前边相区，按照前边相区，按照前边相区，按照前边所学可知，热浸所学可知，热浸所学可知，热浸所学可知，热浸镀镀镀镀ZnZn在钢基体表在钢基体表在钢基体表在钢基体表面上形成的合金面上形成的合金面上形成的合金面上形成的合金层主要由层主要由层主要由层主要由Γ Γ，，，，δ1,ζδ1,ζ相组成，相组成，相组成，相组成，图中的图中的图中的图中的η η相是镀锌相是镀锌相是镀锌相是镀锌层的面层，它实层的面层，它实层的面层，它实层的面层，它实际上是际上是际上是际上是ZnZn镀液的镀液的镀液的镀液的成分（成分（成分（成分（FeFe小于小于小于小于0.028%0.028%），具有），具有），具有），具有密排六方晶粒，密排六方晶粒，密排六方晶粒，密排六方晶粒，塑性较好。
塑性较好塑性较好塑性较好 2.影响因素影响因素l l<1><1>钢基成钢基成分及镀液分及镀液成分对镀成分对镀层的影响：层的影响：用于热镀用于热镀锌的钢材锌的钢材通常为低通常为低碳钢，但碳钢，但对一些特对一些特殊用途，殊用途，则采用中则采用中碳或高碳碳或高碳钢 表表表表6 6－－－－2 2 钢钢基体化学成分基体化学成分基体化学成分基体化学成分对镀锌层对镀锌层特性的影响特性的影响特性的影响特性的影响元素元素元素元素 对镀锌层对镀锌层特性的影响特性的影响特性的影响特性的影响碳碳碳碳碳含量愈高，碳含量愈高，碳含量愈高，碳含量愈高，铁铁与与与与锌锌反反反反应应愈愈愈愈剧剧烈，烈，烈，烈，铁损铁损失愈大，合金失愈大，合金失愈大，合金失愈大，合金层层中中中中Ξ Ξ相和相和相和相和Δ Δ1 1相生相生相生相生长长速度也就愈快速度也就愈快速度也就愈快速度也就愈快镀层变镀层变脆，塑性下降脆，塑性下降脆，塑性下降脆，塑性下降硅硅硅硅硅含量硅含量硅含量硅含量对对合金合金合金合金层层厚度有重要影响：厚度有重要影响：厚度有重要影响：厚度有重要影响：硅含量硅含量硅含量硅含量0.06%0.06%～～～～0.08%(0.08%(重量），合金重量），合金重量），合金重量），合金层层厚度最大；硅含量厚度最大；硅含量厚度最大；硅含量厚度最大；硅含量0.12%0.12%～～～～0.25%0.25%（重量），合金（重量），合金（重量），合金（重量），合金层层厚度正常；硅含量厚度正常；硅含量厚度正常；硅含量厚度正常；硅含量>0.25%>0.25%（重量），合金（重量），合金（重量），合金（重量），合金层层厚度急厚度急厚度急厚度急剧剧增大。
增大硅含量硅含量硅含量硅含量对镀层结对镀层结构的影响：构的影响：构的影响：构的影响：硅含量硅含量硅含量硅含量<0.03%<0.03%（重量），无影响，与（重量），无影响，与（重量），无影响，与（重量），无影响，与纯铁纯铁的的的的镀层镀层相似；硅含相似；硅含相似；硅含相似；硅含量量量量0.03%0.03%～～～～0.12%0.12%（重量），形成由（重量），形成由（重量），形成由（重量），形成由许许多多多多细细小小小小Ξ Ξ相晶核相晶核相晶核相晶核组组成的疏松状合金成的疏松状合金成的疏松状合金成的疏松状合金层层；硅含量；硅含量；硅含量；硅含量012%012%～～～～0.25%0.25%（重量），形（重量），形（重量），形（重量），形成由成由成由成由Δ Δ1 1相晶核和相晶核和相晶核和相晶核和Ξ Ξ相晶核构成的致密的合金相晶核构成的致密的合金相晶核构成的致密的合金相晶核构成的致密的合金层层；硅含量；硅含量；硅含量；硅含量>0.25%>0.25%（重量），形成附着性差的合金（重量），形成附着性差的合金（重量），形成附着性差的合金（重量），形成附着性差的合金层层铜铜铜铜含量含量含量含量过过高高高高[>0.3%[>0.3%（重量）（重量）（重量）（重量）] ]，在扎制，在扎制，在扎制，在扎制时时易易易易产产生网状裂生网状裂生网状裂生网状裂纹纹，，，，影响影响影响影响锌层锌层表面表面表面表面质质量；量；量；量；铜铜能提高能提高能提高能提高镀锌层镀锌层的大气腐的大气腐的大气腐的大气腐蚀蚀性。
性磷磷磷磷磷含量磷含量磷含量磷含量过过高高高高[>0.15%[>0.15%（重量）（重量）（重量）（重量）] ]，能加速，能加速，能加速，能加速Ξ Ξ相和相和相和相和Δ Δ1 1相的生相的生相的生相的生长长，，，，Η Η相相相相变变薄，甚至会出薄，甚至会出薄，甚至会出薄，甚至会出现现灰斑 l l同样，镀液中的同样，镀液中的一些元素，也会一些元素，也会对镀对镀ZNZN层有影响层有影响有些元素是为了有些元素是为了改善镀层质量或改善镀层质量或加工性能而人为加工性能而人为加入的，而有一加入的，而有一些则是不可避免些则是不可避免的如FEFE是最有是最有害的元素，害的元素，ZNZN液液中含有微量的铁中含有微量的铁就大幅度降低了就大幅度降低了锌液对钢板的浸锌液对钢板的浸润能力，使锌液润能力，使锌液流动性降低，镀流动性降低，镀层厚度增加，增层厚度增加，增加加ZNZN层的脆性层的脆性 表表表表6 6－－－－3 3 锌锌液化学成分液化学成分液化学成分液化学成分对镀锌层对镀锌层特性的影响特性的影响特性的影响特性的影响元素元素元素元素 对镀锌层对镀锌层特性的影响特性的影响特性的影响特性的影响铅铅铅铅在在在在锌锌液中的溶解量液中的溶解量液中的溶解量液中的溶解量为为1.2%(4501.2%(450℃℃℃℃下下下下) )；；；；铅铅能降低能降低能降低能降低锌锌的熔点、的熔点、的熔点、的熔点、粘度，可延粘度，可延粘度，可延粘度，可延长锌层长锌层凝固凝固凝固凝固时间时间，形成大，形成大，形成大，形成大锌锌花；花；花；花；铅铅能改善能改善能改善能改善锌锌对钢对钢基体的浸基体的浸基体的浸基体的浸润润性，提高性，提高性，提高性，提高锌层锌层的附着性。
的附着性的附着性的附着性铝铝铝铝含量含量含量含量0.01%0.01%～～～～0.02%0.02%（重量），可提高（重量），可提高（重量），可提高（重量），可提高镀锌层镀锌层的光的光的光的光泽泽性；性；性；性；铝铝含量含量含量含量0.10%0.10%～～～～0.15%0.15%（重量），可形成（重量），可形成（重量），可形成（重量），可形成FEFE3 3ALAL5 5合金合金合金合金层层，，，，从而可抑制从而可抑制从而可抑制从而可抑制铁锌铁锌反反反反应应，降低合金，降低合金，降低合金，降低合金层层厚度（达厚度（达厚度（达厚度（达4040％以上）；％以上）；％以上）；％以上）；铝铝含量含量含量含量0.2%0.2%（重量），可完全消除（重量），可完全消除（重量），可完全消除（重量），可完全消除Γ Γ相和相和相和相和Δ Δ1 1相，合金相，合金相，合金相，合金层层仅仅由由由由Η Η相和相和相和相和Ξ Ξ相的共晶相的共晶相的共晶相的共晶组织组织构成，因而构成，因而构成，因而构成，因而镀锌层镀锌层的塑性可大的塑性可大的塑性可大的塑性可大大提高铁铁铁铁在在在在锌锌液中的溶解量液中的溶解量液中的溶解量液中的溶解量为为0.02%0.02%（（（（450450℃℃℃℃下）；下）；下）；下）；铁铁能增大能增大能增大能增大锌锌液的液的液的液的粘度，降低粘度，降低粘度，降低粘度，降低锌锌液液液液对钢对钢基体的浸基体的浸基体的浸基体的浸润润性；性；性；性；铁对镀锌层铁对镀锌层的塑性、的塑性、的塑性、的塑性、外外外外观观及耐及耐及耐及耐蚀蚀性均不利。
性均不利性均不利性均不利镉镉镉镉含量含量含量含量0.1%0.1%～～～～0.5%0.5%（重量），可增大（重量），可增大（重量），可增大（重量），可增大锌层锌层表面的表面的表面的表面的锌锌花；花；花；花；镉镉含含含含量量量量>0.5%>0.5%（重量）（重量）（重量）（重量）, ,合金合金合金合金层层厚度及脆性增大厚度及脆性增大厚度及脆性增大厚度及脆性增大铜铜铜铜含量含量含量含量0.8%0.8%～～～～1.0%1.0%（重量），可改善（重量），可改善（重量），可改善（重量），可改善镀锌层镀锌层的耐的耐的耐的耐蚀蚀性；性；性；性；铜铜含含含含量量量量>1.0%>1.0%（重量），合金（重量），合金（重量），合金（重量），合金层层急急急急剧长剧长大，大，大，大，镀锌层镀锌层塑性和附塑性和附塑性和附塑性和附着性下降；着性下降；着性下降；着性下降；铜铜能增加能增加能增加能增加锌锌渣，影响渣，影响渣，影响渣，影响镀锌层镀锌层的外的外的外的外观质观质量锑锑锑锑含量含量含量含量0.05%0.05%（重量（重量（重量（重量), ),可提高可提高可提高可提高镀锌层镀锌层的耐的耐的耐的耐蚀蚀性；性；性；性；锑锑能提高能提高能提高能提高镀锌镀锌层层的光的光的光的光泽泽性和形成大性和形成大性和形成大性和形成大锌锌花。
花锡锡锡锡少量加入少量加入少量加入少量加入锌锌液中可形成美液中可形成美液中可形成美液中可形成美丽丽光亮的大光亮的大光亮的大光亮的大锌锌花花花花镀层镀层 <2>锌液温度和浸镀时间对镀层影响由于镀由于镀ZNZN温度变化，钢基和温度变化，钢基和ZNZN液的反应速度和生液的反应速度和生成的合金层结构将发生较大的变化镀成的合金层结构将发生较大的变化镀ZNZN工作者工作者根据对工业纯铁与铁饱和锌液反应的研究结果，根据对工业纯铁与铁饱和锌液反应的研究结果，将镀锌分为三个温度范围，在每个温度范围内，将镀锌分为三个温度范围，在每个温度范围内，铁损（指与锌反应形成合金层的铁和铁渣中的铁铁损（指与锌反应形成合金层的铁和铁渣中的铁的总量）随渗镀时间的变化规律是：的总量）随渗镀时间的变化规律是：A.A.低温抛物线范围（低温抛物线范围（430430～～490490℃℃）：）：ΔMΔM＝＝AT1/2 AT1/2 生成的合金层连续而致密生成的合金层连续而致密B.B.直线范围（直线范围（490490～～530530℃℃）：）： ΔM ΔM＝＝BT BT 生成的生成的合金层不连续，是破碎的。
合金层不连续，是破碎的C.C.高温抛物线范围（高温抛物线范围（530530℃℃以上）：以上）： ΔM ΔM＝＝A′T1/2 A′T1/2 镀层质量很差镀层质量很差其中，其中，ΔM——ΔM——铁损，铁损， A A、、B B、、A′——A′——常数，常数， T——T——时间时间 实际生产中，理想的镀实际生产中，理想的镀ZNZN温度一般在温度一般在450±5450±5℃℃，，正常的镀正常的镀ZNZN温度范围是温度范围是430430～～460460℃℃，而且锌液，而且锌液中添加有合金元素，合金层很薄中添加有合金元素，合金层很薄ZNZN液温度太低，液温度太低，ZNZN耗量大，而且镀层质量也不好，耗量大，而且镀层质量也不好，ZNZN液温度太高液温度太高，达到或超过，达到或超过480480℃℃, ,会引起合金层的快速生长，会引起合金层的快速生长，使镀层的附着力降低；使镀层的附着力降低；镀锌层的厚度，若无气刀控制，则取决于从镀锌层的厚度，若无气刀控制，则取决于从ZNZN液液中的抽出速度和中的抽出速度和ZNZN液温度，而与镀液温度，而与镀ZNZN时间无关，时间无关，一般一般ZNZN层厚度随抽出速度增加而增加，速度过高，层厚度随抽出速度增加而增加，速度过高，带出的带出的ZNZN液来不及滴尽，会使镀层凹凸不平，速液来不及滴尽，会使镀层凹凸不平，速度过低则使纯度过低则使纯ZNZN层太薄甚至消失，塑性降低。
层太薄甚至消失，塑性降低 镀锌层的性能镀锌层的性能 渗锌是钢铁材料防蚀的一种最经济和最普遍的方渗锌是钢铁材料防蚀的一种最经济和最普遍的方法，他对在大气中使用的钢材的防腐蚀效果是十法，他对在大气中使用的钢材的防腐蚀效果是十分显著的分显著的. .它对钢铁的保护作用主要有两个方面它对钢铁的保护作用主要有两个方面: :<1><1>隔离作用：隔离作用：ZNZN在大气中容易生成一层致密、在大气中容易生成一层致密、坚固、耐腐蚀的保护层，既减少了坚固、耐腐蚀的保护层，既减少了ZNZN的腐蚀，又的腐蚀，又将将FEFE与外界隔绝与外界隔绝<2><2>电化学保护作用：电化学保护作用：ZNZN的电极电位比的电极电位比FEFE负，负，ZNZN作为牺牲阳极保护了作为牺牲阳极保护了FEFE此外，渗锌层的硬度较电镀层为高，具有一定耐此外，渗锌层的硬度较电镀层为高，具有一定耐磨性，可用于在摩擦条件下工作的某些零部件磨性，可用于在摩擦条件下工作的某些零部件。