鋼材在加工和儲(chǔ)存過程中易附著或生成異物，如油污、鐵銹、氧化產(chǎn)物（Fe2O3、FeO、Fe3O4）等，會(huì)嚴(yán)重影響助鍍效果，甚至產(chǎn)生漏鍍，所以需要在熱鍍前對(duì)鋼材表面進(jìn)行適當(dāng)酸洗以得到光滑的鋼材表面。酸洗是熱浸鍍鋅工藝中不可缺少的重要前處理工藝，常見的酸洗用酸有硫酸、鹽酸、硝酸、有機(jī)酸等。考慮到酸洗效果和速度問題，鹽酸酸洗較為普遍。但是隨著國(guó)家對(duì)于環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，酸洗工藝亟需進(jìn)行改進(jìn)。這是因?yàn)樗嵯催^程中會(huì)產(chǎn)生大量的酸霧，不僅會(huì)造成環(huán)境污染，腐蝕車間設(shè)備設(shè)施，而且會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生影響；酸洗時(shí)間過長(zhǎng)、酸濃度過高或溫度過高也會(huì)導(dǎo)致過酸洗現(xiàn)象，使得酸洗后的鋼材質(zhì)量降低、表面缺陷增加等問題；同時(shí)酸洗會(huì)析出大量的氫，而氫原子易擴(kuò)散至金屬內(nèi)部，引起氫脆，導(dǎo)致金屬材料的韌性、延展性和塑性降低。為解決以上問題，生產(chǎn)中常加入酸洗助劑，以抑制鋼材在酸池中的腐蝕、改善酸洗后的鋼材表面狀態(tài)、保護(hù)車間設(shè)備并延長(zhǎng)其使用壽命。

鋼材在酸洗后表面會(huì)殘留大量鹽酸、鐵離子等成分，對(duì)后續(xù)助鍍及鍍鋅步驟會(huì)造成不良影響，所以在鋼材進(jìn)入助鍍液前需要將其表面進(jìn)行充分水洗，否則會(huì)導(dǎo)致鋼材表面處理品質(zhì)不良和后續(xù)生產(chǎn)難以穩(wěn)定進(jìn)行，同時(shí)也會(huì)影響后續(xù)鋼材表面處理時(shí)試劑原料的消耗量。

為避免產(chǎn)生較大水資源浪費(fèi)，需對(duì)清洗水進(jìn)行充分利用。目前常用的節(jié)水方法有：（1）使用熱水（﹥25℃）以更好地溶解和沖洗殘留在工件表面的鹽酸和鐵離子等雜質(zhì)；（2）采用二級(jí)逆流清洗工藝，讓清洗水沿著清洗池順序逆向流動(dòng)，先進(jìn)入后面的水池再流入前一道水池，既能達(dá)到較好的清洗效果，也可減少用水量；（3）將有堿洗脫脂槽的工廠中的含堿漂洗水與酸洗池中的漂洗水混合，并加入石灰、碳酸鈉、碳酸鈣、電石渣等調(diào)整pH，經(jīng)過中和、雜質(zhì)沉淀后，將上層水引到水洗池中繼續(xù)使用，從而達(dá)到節(jié)水的目的。

助鍍是熱浸鍍鋅工藝中極為重要的步驟之一，可有效清除經(jīng)酸洗、水洗后的鋼材表面可能依舊殘留未能除盡的鐵鹽和氧化物等雜質(zhì)。經(jīng)助鍍后鋼材表面會(huì)形成一層具有緩蝕作用的ZnCl2、NH4Cl致密鹽膜，從而將其與空氣隔絕，避免鋼材從助鍍池提出到浸入鋅鍋的數(shù)秒時(shí)間內(nèi)在空氣中發(fā)生氧化銹蝕，并且可以修復(fù)一些表面出現(xiàn)的氧化缺陷，同時(shí)有助于與后續(xù)鍍鋅過程中的鋅液快速充分浸潤(rùn)并迅速反應(yīng)形成合金相。若不進(jìn)行助鍍而直接將鋼材浸入鋅鍋中，往往會(huì)出現(xiàn)漏鍍，且會(huì)產(chǎn)生較多鋅渣，影響鍍層的質(zhì)量和總鋅耗。

鍍鋅是整個(gè)熱浸鍍鋅工藝流程中最關(guān)鍵的步驟?；阡\的熔點(diǎn)（419℃）遠(yuǎn)低于鋼鐵的熔點(diǎn)（1538℃）的性質(zhì)，鍍鋅的主要過程為：將鋅鍋中的鋅錠加熱到450～480℃使其熔化成鋅液，再將經(jīng)過前處理的鋼材浸入其中，此時(shí)鋼材表面的鐵元素會(huì)與鋅液間發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，最終在鋼材與鋅液接觸的界面上形成含鋅的鍍層，即Fe-Zn合金層。熱浸鍍鋅對(duì)于鋼材所起的保護(hù)作用主要體現(xiàn)在：（1）對(duì)于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的鋼材，相較于噴漆法、涂層法等，熱浸鍍鋅形成的鍍層覆蓋面更廣，可完全覆蓋住鋼材與鋅液的接觸面，從而更好地隔絕外界環(huán)境，有效地防止腐蝕；（2）鍍層的硬度較好，可以起到很好的機(jī)械保護(hù)作用，避免運(yùn)輸過程中由于外界的碰撞而造成鋼材損害；（3）鋅比鐵更活潑，在電化學(xué)腐蝕中可以起到犧牲陽(yáng)極的保護(hù)作用，相較未鍍鋅鋼材的壽命可以提升15~30倍。

鋼材在經(jīng)過鍍鋅后溫度極高，需及時(shí)對(duì)其進(jìn)行冷卻降溫處理，意在減少合金層的繼續(xù)生長(zhǎng)以及停止鍍層表面氧化。水淬冷卻是直接將鋼材浸入水槽中進(jìn)行降溫的方法，在連續(xù)鍍鋅生產(chǎn)線上使用的最為廣泛。其具有廉價(jià)、降溫速度快、電耗低等優(yōu)勢(shì)，可以滿足快速、大量生產(chǎn)的需求，并且符合節(jié)能環(huán)保理念。若未及時(shí)進(jìn)行冷卻處理，普通厚度的鍍件易出現(xiàn)表面灰暗無光澤的現(xiàn)象，而厚度較厚的鋼材表面則會(huì)出現(xiàn)“龜紋”現(xiàn)象，影響鋅層的表面光滑度和耐腐蝕性能。

鍍鋅鋼材雖有較好的耐腐蝕性能，但由于鋼材和鍍鋅層之間存在比較大的電位差，可能導(dǎo)致鍍鋅層溶解的速度加快。尤其是在潮濕環(huán)境中，更容易發(fā)生微電池反應(yīng)，使得鍍鋅層容易發(fā)生腐蝕，在其表面形成一層白色的腐蝕產(chǎn)物（主要成分是ZnO和Zn（OH）2，俗稱白銹），從而嚴(yán)重影響鍍鋅層的外觀、質(zhì)量及其抗腐蝕能力。因此需要對(duì)鍍鋅后的鋼材使用鈍化劑進(jìn)行鈍化處理以防止其表面產(chǎn)生白銹，或延長(zhǎng)白銹出現(xiàn)的時(shí)間，從而使鍍層保持良好的外觀。

在傳統(tǒng)的鈍化工藝中，一般使用含Cr6+的鉻酸鹽作為鈍化劑。其不僅具有成本低、工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，而且形成的鈍化膜具有較好的抗蝕性能及自修復(fù)能力。但Cr6+對(duì)環(huán)境有較大污染且對(duì)人體健康有著巨大威脅，因此需要進(jìn)行不含Cr6+的鈍化劑的研究。

由于改造生產(chǎn)設(shè)施或生產(chǎn)條件往往會(huì)受到諸如場(chǎng)地空間、高昂設(shè)施制造費(fèi)用、能耗過高等條件的限制，針對(duì)上述工藝問題，企業(yè)廣泛使用相應(yīng)的助劑來改善，簡(jiǎn)便快捷，而且成本相對(duì)較低。

酸洗助劑主要由緩蝕劑、抑霧劑和絡(luò)合劑等組成。目前常用的緩蝕劑包括有機(jī)緩蝕劑和金屬鹽類緩蝕劑。前者是利用分子結(jié)構(gòu)中氮、磷、硫等為中心原子的極性基團(tuán)與鋼材表面原子形成配位鍵發(fā)生吸附作用，在鋼材表面形成一層連續(xù)或不連續(xù)的吸附膜，從而達(dá)到緩蝕的目的。例如，張維維等人選用白藜蘆醇-3-0-β-D-吡喃葡萄糖苷作為酸洗緩蝕劑，解決了現(xiàn)有緩蝕劑毒性大、工藝復(fù)雜、易對(duì)環(huán)境造成二次污染等問題。后者主要的作用原理是在鋼材表面形成氧化膜或是在表面吸附金屬離子產(chǎn)生空間位阻，以阻止氫離子接近鋼材表面從而降低鋼材腐蝕速率。徐小明通過向酸洗添加劑中加入鉻酸鈉（Na2CrO4）和亞硝酸二環(huán)己胺（C12H24O2N2）作為酸洗緩蝕劑，既能阻止鋼材在酸洗時(shí)發(fā)生腐蝕、防止產(chǎn)生的H2向鋼材中擴(kuò)散，也能在酸溶液面上形成一層泡沫以抑制HCl酸霧的逸出，提高了鹽酸的利用率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了改善車間工作環(huán)境、減少污染。抑霧劑成分一般為表面活性劑，通過在液面產(chǎn)生泡沫來降低酸洗液的表面張力和酸霧的穿透力，從而減少酸霧的產(chǎn)生。例如，宋小學(xué)通過在酸洗助劑中加入酸霧抑制球來縮短其與酸液的反應(yīng)時(shí)間，達(dá)到快速作用的效果。酸洗助劑中的絡(luò)合劑主要為有機(jī)鹽類，其作用是與銹蝕層及污垢層中的Fe2+、Fe3+、Ca2+和Mg2+等形成溶解性良好的絡(luò)合物，以加快銹蝕層及污垢層的溶解，提高酸洗速度。

當(dāng)前，酸洗助劑正在向著多功能化、經(jīng)濟(jì)化、節(jié)能環(huán)?；姆较虬l(fā)展。桂成方發(fā)明了一種多功能酸洗助劑改善了原料成本高的問題，同時(shí)具有除油、緩蝕、抑霧、抑制氫脆、酸洗速度快及清洗后防銹等功能。李文娟發(fā)明了由醇胺類化合物、金屬絡(luò)合物配體、含氮有機(jī)環(huán)狀化合物，醇類化合物，植物浸取液和水組成的酸洗助劑，改善了現(xiàn)有去除不銹鋼氧化皮方法存在的能耗高、環(huán)境污染大和成本高的技術(shù)問題。

雖然目前現(xiàn)有多種酸洗助劑能夠改善酸霧大、過酸洗、氫脆以及成本高等問題，但是實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中仍然面臨酸霧排放量較高及在冬天使用時(shí)抑霧效果明顯降低等諸多難點(diǎn)，仍需進(jìn)一步研究開發(fā)性能更加全面、效果更加優(yōu)異的酸洗助劑。

隨著新興工業(yè)的快速發(fā)展，鋼材被應(yīng)用在更多較為極端的工作環(huán)境中，這對(duì)鍍鋅層的機(jī)械性能和耐腐蝕性能要求越來越高。由于單一鍍鋅產(chǎn)品難以滿足各種環(huán)境下（如深海、極地等）實(shí)際應(yīng)用的需要，因此人們開始往鍍鋅層中添加各種合金元素來提高鍍層的綜合性能。研究發(fā)現(xiàn)，在鋅液中添加Al元素，可以有降低鋅層厚度、提高鍍層亮度和耐腐蝕性能，并減少鋅灰鋅渣的產(chǎn)生。但是當(dāng)鋅鍋中Al含量過高時(shí)，傳統(tǒng)助鍍劑中的NH4Cl和ZnCl2會(huì)優(yōu)先與Al發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致漏鍍。而且，Al易被氧化成表面張力較大、難以浸潤(rùn)且密度較低的固態(tài)Al2O3薄膜并漂浮在鋅液表面，當(dāng)鋼件浸入到鋅鍋中時(shí)，上層的Al2O3會(huì)黏附在其表面，由于二者難以發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致鋅液無法浸潤(rùn)其表面，出現(xiàn)漏鍍現(xiàn)象。因此，實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)展了諸多高鋁防漏鍍助劑來解決上述問題。

氟鋁酸鈉（Na3AlF6）是一種常用的鋁電解助熔劑。涂湛等人利用Na3AlF6清除Al2O3膜，避免了漏鍍現(xiàn)象，同時(shí)利用無機(jī)物在高溫環(huán)境下的強(qiáng)氧化性，可以在高溫浸鍍的時(shí)候?qū)摬谋砻鏆堄嗟难趸镞€原，使得無論是鋼結(jié)構(gòu)還是小型零部件都可獲得鋁含量較高的干凈且耐腐蝕性更好的合金鍍層。后經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)Na3AlF6中主要起溶解Al2O3作用的是F-，如馬玉龍將氟鋯酸鉀（K2ZrF6）與氯化鉀（KCl）搭配其他氟化物制備了一種鋅鋁系合金用的水溶性助鍍劑，增強(qiáng)了合金鍍液與鋼基表面的潤(rùn)濕能力、部分氧化物溶解能力以及穩(wěn)定性。除了氟化物，氯鹽也可有效改善漏鍍問題，如崔小進(jìn)等人設(shè)計(jì)了一種含有氯化鎳（NiCl2）、氯化錫（SnCl4）及多種氯鹽的防漏鍍助劑，可控制鋅層厚度并提高鍍鋅層的附著力。為了防止助鍍后在鋼材表面殘留助鍍液進(jìn)入鋅鍋時(shí)引起爆鋅，通常會(huì)將助鍍后的鋼材進(jìn)行烘干，這一過程通常會(huì)造成電力浪費(fèi)及助鍍液損失，錢宏彬發(fā)明了一種可以在中等溫度（50~60℃）下進(jìn)行快速助鍍（3~6min），可大大節(jié)省加熱助鍍液能耗成本的環(huán)保型多效助鍍液，實(shí)現(xiàn)了助鍍后無需烘干、節(jié)約時(shí)間提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點(diǎn)。

雖然目前許多熱浸鍍鋅企業(yè)已經(jīng)選擇使用高鋁防漏鍍助劑來改善鋁含量較高導(dǎo)致大面積漏鍍的問題，但仍需解決大型鋼材鍍層厚度難以控制、鍍層表面質(zhì)量不高、鋅灰鋅渣量難以有效減少等難點(diǎn)，因此，如何實(shí)現(xiàn)在保證Zn-Al合金鍍層具有優(yōu)異質(zhì)量的同時(shí)提高Al的含量且不出現(xiàn)漏鍍、鍍層厚度可控是高鋁防漏鍍助劑未來發(fā)展的主要方向。

當(dāng)鋼材浸入鋅鍋時(shí)若其表面存在殘留的助鍍液，其中所含的氯化銨可能受熱分解為氨氣和氯化氫氣體，從而導(dǎo)致劇烈膨脹，產(chǎn)生爆鋅現(xiàn)象，造成大量鋅浪費(fèi)甚至嚴(yán)重威脅周圍工作人員的人身安全。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中一般還需加入防爆劑來防止爆鋅現(xiàn)象。防爆劑的主要成分是表面活性劑，其具有很強(qiáng)的滲透力和附著力，可以降低助鍍液的表面張力，在鋼材浸入助鍍劑時(shí)黏附在鋼材的表面并形成連續(xù)的薄膜，能夠幫助助鍍液快速?gòu)匿摬纳系温?，從而達(dá)到防止鋅液飛濺的效果，實(shí)現(xiàn)減少鋅耗、保證生產(chǎn)安全的目的。

目前關(guān)于防爆劑的研究主要是將各類脫水劑與表面活性劑搭配使用。例如，陳冬等人發(fā)明了一種包含有機(jī)溶劑、長(zhǎng)鏈烷基陽(yáng)離子表面活性劑的防爆劑，通過陽(yáng)離子表面活性劑和非離子表面活性劑的協(xié)同作用，改善了鋼材與助鍍液之間的界面相容性和潤(rùn)濕性，減少了爆鋅的產(chǎn)生、提高了助鍍的效果并且減少了助鍍劑用量。苗立賢等人使用脂肪醇聚氧乙烯醚（RO（CH2CH2O）nH）、十二烷基酚聚氧乙烯醚（C42H78O13）和辛基酚聚氧乙烯醚（C16H26O2），有助于助鍍劑的快速干燥且有效降低了助鍍液的表面張力并提高了表面活性劑成分的覆蓋性，有效阻止了鋅液飛濺。除了防止爆鋅，多功能化目前也成為防爆劑發(fā)展的一種趨勢(shì)。例如，周漢濤將多種兩性或陽(yáng)離子表面活性劑（季銨根當(dāng)量濃度為0.1~2mol/L）和非離子表面活性劑（聚氧乙烯基當(dāng)量濃度為0.5~5mol/L）溶解在去離子水中，開發(fā)了一種能夠減少用量、防止漏鍍、縮短干燥時(shí)間及浸鍍時(shí)間、防氧化、防爆鋅、除去殘留雜質(zhì)等功效的多功能熱浸鍍鋅防爆劑。

盡管傳統(tǒng)鉻酸鹽鈍化劑的處理成本低、工藝簡(jiǎn)單，且鈍化效果好，但其含有的Cr6+對(duì)于環(huán)境有較大污染且對(duì)人體有較大毒性，因此，開發(fā)環(huán)境友好型和安全型的鈍化劑迫在眉睫。

近年來利用Cr3+的鈍化劑發(fā)展較快，這主要是由于Cr3+的毒性很小，只有Cr6+的1%左右，但Cr3+的耐腐蝕性不如Cr6+，長(zhǎng)時(shí)間放置后會(huì)被氧化且鈍化膜顏色會(huì)發(fā)生變化，因此現(xiàn)在一般將Cr3+與配位劑（氟化物、有機(jī)羥酸等）、封孔劑（酸性硅溶膠、納米硅氧化物等）等混合使用以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的鈍化效果。此外，也有一些研究采用無鉻鈍化劑替代傳統(tǒng)鉻酸鹽并起到了不錯(cuò)的鈍化效果。例如，劉建榮等人采用鉬酸鈉（Na2MoO4）代替鉻酸鹽，研制了穩(wěn)定性好、附著力與耐腐蝕性能均優(yōu)異的無鉻鈍化劑；范云鷹使用硅酸鈉（Na2SiO3·9H2O）與雙氧水、硫酸結(jié)合的方法提高了鈍化膜的耐腐蝕性；王波等人設(shè)計(jì)了一種向硅酸鹽中添加鈦鹽的方法，制備了兼顧穩(wěn)定性與耐腐蝕性的硅鈦復(fù)合鈍化液。除了使用無機(jī)鹽鈍化劑外，也有利用有機(jī)物進(jìn)行鈍化處理的研究。例如，王勝民等人發(fā)明了一種含植酸（C6H18O24P6）的無鉻鈍化劑，可在鍍層表面發(fā)生絡(luò)合作用形成致密均勻的鈍化膜，同時(shí)植酸還可在鈍化膜形成的同時(shí)于鍍層表面形成一層單分子保護(hù)膜，實(shí)現(xiàn)了表面的鈍化和封閉雙重效果；陳艷杰等人以水性聚氨酯為主成膜物質(zhì)，通過添加硅烷偶聯(lián)劑KH560及其他成分，形成了耐腐蝕性明顯優(yōu)于單一有機(jī)鈍化膜的復(fù)合鈍化膜。稀土元素也被用于鈍化劑的研究中，如周愛軍等人使用稀土鈰鹽和有機(jī)硅烷復(fù)合制備出的鈍化液對(duì)鋼材進(jìn)行鈍化處理后可獲得更厚的鈍化膜，并且耐腐蝕性能甚至超過了含Cr6+的鈍化膜。

總之，上述利用無機(jī)鹽、稀土元素、有機(jī)酸、樹脂等的鈍化劑相較傳統(tǒng)鉻酸鹽雖然對(duì)環(huán)境和健康更加友好，但單一鈍化膜往往存在一定的缺陷，很難兼顧耐熱性、耐腐蝕性、附著力等多方面要求，且綜合性能尚未達(dá)到鉻酸鹽鈍化的水平。因此研究多種材料的協(xié)同作用機(jī)理以形成性能更優(yōu)異的多元復(fù)合無鉻鈍化膜是未來鈍化劑發(fā)展的一個(gè)重要方向。