本网记者| 王元、符碧君、刘超

我国的金属腐蚀问题相当严重，每年因腐蚀所造成的经济损失约占国民经济生产总值的4%，而由腐蚀带来的间接损失更是难以估算。长期以来，人们一直在寻求各种方法降低腐蚀的危害。由于腐蚀都始于金属表面，所以采用表面工程技术进行表面改性已成为材料科学最活跃的前沿领域之一。钢材表面改性后，可以延长钢材使用寿命、提高经济效益和社会效益。热浸镀作为一种表面改性的技术，是一种很好的防腐技术。近年来，新材料、新工艺在工业生产中得到广泛的应用，热浸镀工艺因其价格低廉以及性能优良，成为世界各国金属材料主要的防腐方法。随着设备和工艺的进一步优化，以及与其他交叉学科的共同进步，热浸镀技术将不断完善，其应用将更加广泛，前景会更加广阔。

本期中国腐蚀与防护网记者专访了河北省冶金研究院原副院长陈冬教授，并深入探讨热浸镀行业的可持续发展及其发展历程。

陈冬教授

记者：行业可持续发展已经成为我国发展的战略，环保要求日益严格，请您谈谈热浸镀行业的蓬勃发展对国家建设有着怎样的推动作用。

陈冬：改革开放40年来，热镀锌行业取得了很大的进展，为国民经济提供了重要支撑。业界周知，热镀锌行业所产生的废物是可回收的，即使铁塔报废，钢材表面残留的锌层都是可回收的，所以热镀锌行业符合我国可持续发展方针与循环经济方针。镀锌层的耐腐蚀性可以大大提高钢材的寿命，从这个意义上讲，我们要大力发展热镀锌钢材，尤其是在向工业化转型已基本实现的阶段。值得肯定的是我国热镀锌钢材应用市场广阔，在基建、建筑、电子通讯等方面都得到了大量的应用。目前，我国轻钢结构的建筑物跟国外比还有很大差距，国外都是轻钢建筑或木质建筑，我们的建筑大多是砖混结构，水泥和砖都是不可回收再利用的材料，属于固废。我们如果要做轻钢建筑，为了提高耐腐蚀率，一定要使用热镀锌的工艺。如今，我国在光伏行业也发展迅猛。我们的光伏行业大量使用了热镀锌铝镁的钢材，光伏行业现已成为我国一张闪亮的名片。由此可见，热镀锌行业前景非常广阔，对我们国家建设起到举足轻重的作用。

记者：您先后于1988-2004年，发起、组织、主持了1-7届全国热浸镀学术、技术交流会，至今发展到第15届会议，可以说，您见证了中国热浸镀行业的发展。请您讲讲中国热浸镀行业从无到有的历程。

陈冬：1988年，中国腐蚀与防护学会、河北省冶金研究所在石家庄联合主办了全国首届热镀锌铝学术技术交流会，本届会议吸引了106家单位、173名业界人士参会，发表了论文七十多篇。自这次会议后，大家商议确定每两年召开一次热镀锌铝学术技术交流会，由我来负责组织和主持。这个学术交流会能圆满地举办，得益于中国腐蚀与防护学会的领导，尤其是当时腐蚀学会副秘书长袁玉珍女士的大力支持。1990年第二届会议在昆明召开，1992年第三届会议在株洲召开，当时株洲冶炼厂参与联合主办。第四届会议在桂林召开，由中国腐蚀与防护学会、河北省冶金研究所、冶金部的郑州金属制品研究所、株洲冶炼厂等联合主办。我们的学术交流会，从此拉开了序幕。后改名为中国热镀锌年会，今年中国腐蚀与防护学会在唐山召开了第15届中国热镀锌年会。现在由原来的两年召开一次会议，变为了一年召开一次。自1999年中国腐蚀与防护学会热浸镀专业委员会成立后，热镀锌铝学术技术交流会便由专业委员会来主办。热浸镀行业的发展与技术进展取决于学术交流，专业委员会给我国热浸镀行业的技术发展起到了重要的支撑作用。当然，也离不开中国腐蚀与防护学会定期举办的技术培训班。热浸镀专业是一个跨行业、多专业的领域，当时，在大学的腐蚀与防护教材中，很少全面介绍热浸镀相应的专业与技术，我们根据现场从事热镀锌工作的情况来看，工人和技术人员有这方面的要求，因此1988年、1990年和2000年，中国腐蚀与防护学会在北京钢铁学院（即现在的北京科技大学）先后举办了三届全国热浸镀技术培训班。尤其是第三届培训班，举办了十天，为全国的镀锌企业培养了一大批技术骨干，比如浙江盛达的老总，现在中国最大的批量热镀锌企业一一上海永丰的原总工程师，成都四友的董事长兼总经理，还有江苏镀锌行业中的许多技术骨干，都是这一届培训班的学员。从2009年到2010年，中国表面工程协会热浸镀分会和河北省冶金学会在桂林还举办过两届中国批量镀锌的技术培训班，现在的许多企业还得益于此次培训班。此外，中国腐蚀与防护学会是中国科协最早开展专业技术水平评价的试点学会之一，他们的评价工作就包括了专业技术知识的考核和专业工作业绩的评价。在考核通过以后，可以获得全国学会专业技术人员的专业水平评价证书，即防腐蚀工程师证书。为了服务于行业，我们还通过学会、协会为行业制定了有关标准。中国表面工程协会先后制定了三项标准，一个是钢制热浸镀锌锅，另一个是批量热镀锌用的二元中间合金锭，再一个是批量热镀锌行业绿色工厂评价导则。这三个标准对于企业有指导作用，尤其是钢制热浸镀锌锅和批量热镀锌用的二元中间合金锭，国内外都没有同类的标准。所以，学会、协会对于行业的发展起到了重要的推动作用。

记者：热浸镀技术在不断推陈出新，您觉得热镀锌未来的发展应该是怎样的一个路线？

陈冬：首先，随着国民经济的飞速发展，批量热镀锌工件的尺寸也日益大型化，锌锅也随之加大，从过去的几十吨容量，增加到200-300吨，许多锌锅的容量达到700吨达以上、1100吨锌锅也不少见。第二，这些年来，批量热镀锌锌锅的使用寿命从过去的1至3个月，提高至现在的5-8年。改革开放这些年来，大型化，环保化、自动化的生产线也层出不穷。第三，批量热镀锌的加热炉更新换代。原来传统手工作坊式生产均以煤加热炉为主，后来有一阶段是烧重油加热，现在国内有两种加热炉，一种是电加热，一种是天然气加热。目前占主导地位的是平焰燃烧炉和高速脉冲炉，巳成为国内热镀锌厂的主流。可见，我们热镀锌的加热比以前更科学，更环保，升温速度也更快。第四，与其他国家相比，我们国家发展最好的就是三废治理。一方面是企业家们的环保意识、对社会的责任心和使命感增强。其次，有关部门的执法力度也有加强。在批量热镀锌三废治理中，锌烟的收集方式有了明显的发展，从天车固定罩、天车卷帘罩，锌锅槽边吸风、锌锅槽边吹吸风式、锌锅端吹尾吸式，锌锅移动封闭罩，到锌锅全封闭等，锌烟的干湿法脱尘脱氨处理、助镀剂的在线除铁处理，溶剂渣、酸洗，水洗泥等固废的除铁处理，锌灰锌渣的回收与再生等，热镀锌的废水处理、循环利用、废水零排放、全封闭生产线在国内许多工厂都得到应用。

另外，这么多年来，我们在无烟助镀、高铝锌液助镀、无铅热镀、三价铬钝化、无铬钝化、助镀剂除铁再生这些方面，都取得了长足的进步。

总之，我国热镀锌先进生产的工艺是处于国际先进水平的，给其他发展中的国家起到表率作用。

我们国家与欧美发达国家的主要差别是我们国家的批量热镀锌的品种多、材料成份复杂、批量小，对镀层的表面质量要求高。而欧美等国对适用镀锌的钢材中的活性成分、活性元素有严格的限制，但对镀层的表面质量要求不高。所以我们国家的批量热镀锌从某种程度上来讲，原料成份比较杂，但产品的质量要求反而高于国外的产品。

对于未来中国的热镀锌行业发展方向，从技术层面上，我认为还是要往合金镀的方向发展。我们现在开展热镀锌铝合金、铝锌合金，通过添加的第三种元素改善镀层耐蚀性，目前主要以稀土、镁为主，还有很多元素可以去摸索探讨。我们需要进一步加强对高强钢的热镀锌的研究，以前钢中的元素是碳、硅、锰、磷、硫，随着高强钢的出现，我希望能更深入地研究其余元素的添加对热浸镀的影响。在管理层面上，我认为不管是板带还是批量镀锌，都应当做到智能化、绿色化、集约化。智能化的前提是大数据，是一个专家系统的建立，目前来讲这个专家系统的建立还比较困难，大数据的收集也是一个很大的问题，所以首先要解决这个问题。随着环保的要求越来越高，绿色化是一个永恒的课题。我们要不断地提高环保指标，现在批量镀锌中对于锌烟、固废、溶剂渣、酸泥等排放有严格的要求。对加热炉中炉气的脱硫、脱硝方面的工作也都应当逐步开展。

记者：在您这几十年的科研经历过程中，能否简单介绍一下我国热镀锌行业发展的重大成果或里程碑式的发展案例。并谈谈国内外热浸镀的技术和科技成果有什么不同及可以相互借鉴的地方。

陈冬：国内外这几年来，热镀锌行业中到底在哪几个方面有重大突破呢？首先是合金镀的普及与推广，从上世纪七十年代开始，美国的伯利恒钢铁公司系统地开展锌液中加铝的实验，分析了锌液中加入从1%-70%的铝的实验数据后，他们发现了两个提高耐蚀性的平台，一个是5%铝，另一个是55%铝的平台。围绕这两个平台，他们开发了相应的产品及制备工艺。1978年，国际铅锌组织和比利时列日研究中心开始研究，80年代，热镀Galfan合金问世。Galfan合金的成份是锌-5%铝-稀土，锌一5%铝合金的共晶温度是382℃，它的热浸镀温度比现在热镀锌的温度可以降低30℃-40℃。也就是说，假如我们热镀锌的正常热镀温度是450℃-460℃，那么Galfan合金的热镀温度可以在420℃-430℃。这个温度的降低，可以大大改善镀层钢丝的力学性能，而且Galfan合金的耐蚀性是同厚度的纯锌镀层的两到三倍。Galfan合金问世后，日本钢丝行业基本取代了热镀纯锌。在80年代 Galfan合金问世后，我国就有许多单位同期开展合金镀的研发。在《中国腐蚀与防护报》上、《腐蚀防护之友》中，我曾写过一篇Galfan镀锌钢丝的文章，是热镀锌钢丝的升级换代产品。也曾接受记者采访，在《中国冶金报》上以三期刊登了Galfan镀锌钢丝的文章，第一期的文章标题是“采访中国腐蚀与防护学会热浸镀专业委员会常务副主任陈冬”，热镀锌钢絲的升级换代产品，第二期是“Galfan镀锌钢丝与镀锌钢丝的真伪识辨”，第三期是演示真伪识辨。

为了抑制钢中硅元素的圣德林效应，从上世纪60年代开始，加拿大和澳大利亚等国就开展了锌镍合金镀的技术研究。80年代开始，华南理工大学许多老师就一直致力于推广这项技术，包括李扬宗，卢锦堂、陈锦虹，孔纲教授等。现在几乎国内所有的批量镀锌企业，都采用了这项先进的合金镀技术。还有就是锌铝镁、锌铝硅的合金镀，自上个世纪90年代以来，我国的镀锌企业就开始尝试开展铝锌硅的合金镀，我们现在许多钢厂均生产铝锌硅镀层——55%的铝，43.4%的锌，1.6%的硅，俗称铝锌硅为55%铝。本世纪初锌铝镁镀层问世，国内许多板带企业闻风而起，开始开发锌铝镁的产品。它的耐腐蚀性在同样的镀层厚度情况下，是纯锌的10-30倍，这样可以大大提高镀层的耐腐蚀性。但在批量镀锌上开发锌铝镁镀层，由于工艺技术及设备的限制，难度很大，目前有几家单位在研发中。东北大学与日本三建株式会社，通过双槽镀的方式也开展了锌铝镁在批量镀锌上的应用研究，双槽镀的锌铝镁技术应当是比较成功的。

另外，国内批量镀锌的大型化、环保化装备的自动化生产线层出不穷。80年代开始，我们批量镀锌的生产大部分都是手工作坊式的。20世纪初，在大陆建立了多条日台式的行车加多轨葫芦的生产线，这种生产线的最大优点就是锌锅利用率高、作业率高，成本低，它的缺点就是需要二次挂件，适用于杂件镀锌。20世纪中后期，企业的环保压力增大，环保型的、封闭的、全行车的、自动化生产的欧式生产线顺势进入企业，对于品种单一、产量大的专业镀锌厂，它有很大的优势。传统的手工作坊式的镀锌，现在已经基本被淘汰了。我国在国内已经建成了多条端进端出、端进侧出、侧进侧出的全封闭镀锌生产线，直线形的、L形的、U形的、T形的生产线也是层出不穷。

我们国家的热浸镀技术，从技术层面到管理层面上，我认为与国外没有太大的差别。但在创新方面，我们跟国外还有很大的差距。如Galfan合金、铝锌硅、锌铝镁，多是国外的研究，比利时、美钢联、日本的新日铁都是原创性地开展这些研究，我国基本是在跟进，但原发性的创新还是差了一些。在工艺上、装备上，我们也是在跟着发达国家走。我希望通过年轻一代的科技人员的努力，可以在一些方面获得突破，比如我一直在讲的我们批量镀锌的钝化问题，国外也没有解决，国内也没有解决，我希望可以把我们的批量镀锌钝化逐步向三价铬与无铬钝化的方向推进。在助镀剂上，我也希望我们有大的进步与突破，现在我们还是延续国外在200多年前的氯化铵、氯化锌的路线，虽然现在国外有一些化学转化膜的助镀剂，也有氯化物的助镀剂。那么我提出了一个思路，希望能开发有机、无机复合的助镀剂，通过水溶性的有机助镀剂起到覆盖作用，通过无机助镀剂对锌液和钢材起到净化作用。这样，我们能真正做到没有锌烟产生，就可以解决因锌烟产生的㢢病。我也希望国内在锌烟收集方面可以有一些大的突破，目前国内的锌烟收集还是缺乏原创性的技术，像固定封闭罩，对于实际上的操作都不太方便，对于日台式的生产线，锌烟收集也没有好的效果。而对于韩国、日本这种槽边吸风的装置，在许多场合效果不好。希望在这些方面，我们都可以有所突破。

在环保的技术上，我也希望可以有一些突破，我们希望批量镀锌的企业内部可以实现三废的产物自循环、自消纳，现在企业对把锌灰作为危废感到无奈，因为锌灰本身是一种可回收的再生资源，很容易加工成热浸镀助镀剂里的氯化锌，我们希望能有一条比较科学的制备路线。所以我希望国内的科技人员，尤其是年轻的科技工作者，能够担负起这个责任，去做做这方面的工作。

记者：请您介绍一下所在单位在镀锌钢行业取得了哪些重要成果、技术成果转化运用情况，发挥了哪些经济效益和社会效益。

陈冬：我所在的单位过去叫河北省冶金研究所，后来变更为河北省冶金研究院。我们在国内热镀锌方面的研发工作，可以主要归纳为三个方面。

第一、我们是全国首家研究稀土在热镀锌中应用的科研单位。在80年代初，我们就开展了稀土在热镀锌中应用的研究，率先发表了多篇稀土在热镀锌中应用研究的论文，后来又开展了钢絲热镀Galfan合金研究。也首先开展了双槽镀的工业试验，这项研究是在北京科技大学与河北故城钢丝绳厂的大力支持下一起做的。在全国首届会议上，我们系统介绍了双槽镀Galfan合金的化学成分、金相结构、耐蚀性能等方面的研究。所以在Galfan合金，热镀锌铝稀土两方面，我们所都是最早的开展研究的，并进行了工业试验。

第二、我们研发並批量生产耐腐蚀的堆焊焊条，我们申报并获两项国家发明专利的授权。2003年我们申报的第一项专利，是一种耐液态锌和含铝锌基合金腐蚀的堆焊焊条，2008年又申报“改进的耐液态锌和含铝锌基合金腐蚀的焊接材料“的发明专利。这种堆焊焊条至今仍有很多企业使用并且效果很好。填补了国内空白。

第三、近20年来，我们主要研发热镀锌用化学品，包括酸洗，助镀添加剂，新型钝化剂，大约有十来种，有几种我们申报了专利，还有一些没有申报专利，但也是我们自主研发的。其中有一种助镀添加剂，我们叫601助镀添加剂，这种添加剂可以降低助镀剂的表面张力，从而减少助镀剂的使用量，使助镀剂更薄、更均匀地覆盖在工件表面，这样做最大的优点是可以防止工件在浸液时的飞溅，减少锌灰、悬浮锌渣的产生。这两年我们研究了一系列单组分和双组分的钝化剂，也进行了产业化，在国内的许多工厂，尤其是钢管行业获得了很好的应用。现在我们在开发一种疏水的表面钝化剂，希望我们的疏水表面钝化剂能早日研发成功。通过研发工作培养和锻炼了年轻的科研人员，也取得较好的经济和社会效益。

记者：热镀锌技术自发明以来就是一种高效防腐的技术手段，热镀锌常见的问题有很多，您觉得应该怎么控制来解决这个行业的通病呢？

陈冬：热镀锌钢材随着时间的推移会逐渐失去光泽。但这不会有影响，因为热镀锌钢材不是作为装饰用的。作为防腐蚀的第一要求，我们要遵循它的规律，刚开始热镀锌钢材是非常光亮的，随着大气的腐蚀，氧化是不可避免的，只不过我们希望它氧化成碱式碳酸锌，碱式碳酸锌不是光亮的，但它可以保护钢材，在一定镀层厚度时，镀锌钢材的耐蚀性可以达到50年以上，防腐是我们的主要目的。例如我们修一条架空的电缆，如果铁塔的寿命是50年，而电缆的寿命为15年，在铁塔的寿命周期中需要换三次电缆，但如采用GaIfan合金镀层钢絲的电缆，则可以与铁塔同步，大大降低了维修费用。第二，现在光污染已提到议事日程，.在高速公路边，如果防护栏太亮了反而会反光，影响驾驶。所以要求哑光的热镀锌。在热镀锌上，光亮不是它的目的，耐腐蚀性才是最重要的。

无论是热镀锌钢管，还是板带，都经常遇到黑斑和白锈的问题。黑斑有几种产生原因。第一是由于锌液中有铅、铝、镁造成的，尤其是锌液中加入铅很容易产生色差，黑斑。第二是在包装与储存环节，我们要更科学地包装与储存，减少摩擦造成的色差痕迹。白锈也是热镀锌行业的通病，它是在高温、高湿、不通风的情况下产生，白锈本身是氢氧化锌，氧化锌在潮湿的季节环境下变成氢氧化锌，氢氧化锌是不致密、疏松的，所以通过氢氧化锌，锌层会进一步腐蚀。当腐蚀到一定程度，超过了热镀锌镀层的必须要求，就会影响服役的年限。

对于白锈最主要的就是防治，使它处于通风的环境，在通风的条件下，大气中的二氧化碳会与氢氧化锌发生反应，生成碱式碳酸锌，碱式碳酸锌是一种致密的膜层，会保护锌层表面免受潮湿大气进一步的腐蚀。所以在湿度比较大的季节要合理的堆放，并且通风要放在第一位。钝化也是一个防治白锈的重要手段。我们对钝化的建议是选择企业信誉与钝化剂性能稍微好的企业的产品，还要使用科学的钝化剂，不要听信一些本身就不好的钝化剂的虚假宣传，以免引起不好的效果。我认为白锈通过技术层面的进展在某种程度上来讲是可以根本解决的。对于钢管企业如采用无铅热镀，基本可杜绝黑斑的生成。

记者：您作为第一主研人，先后开展18项科研项目，全面负责开发研究、工艺技术、项目试验和实施，其中钢丝热镀锌- 稀土合金、CHNi50堆焊条、高速工具钢丝等三项获省科技进步三等奖，均为国内首创，国内领先水平，您认为现如今国家大力倡导并鼓励产学研结合的情况下，我们要如何发展？

陈冬：产学研结合是非常必要的。影响企业发展的一个重要因素就是信息不对称。企业有需求，但是科研单位和高校不知道，高校手里可能有某项成果，企业也不知道。那怎么使信息互通呢？

互联网当然是一个基础，学会、协会是助推手，我们可以通过学会设立一个平台，定期召开供需会议，了解企业需要什么，关注的共性问题是什么。对行业来说，怎样才能使行业获得发展？我刚才讲到热浸镀的跨行业多专业的性质，热浸镀的书和资料比较少，大部分一线人员也很难找到适合自己的书和资料，获取新知识也很困难。我想还是通过学会、协会搭建的平台发挥作用，继续举办国内培训学习班。这种学习班应当是接地气的、与时俱进的，也应当是有针对性的，不是泛泛而谈的。

同时，也建议有腐蚀专业的高校对市场进行一个调查，我们的板带产量已经一亿吨，热镀锌钢管的产量已经到五千万吨，都占了世界50%以上的产能，而我们这方面的知识不够多，高校应与时俱进增加这方面的章节，宣传一些热镀锌的新技术。

高校还应该注意人才的培养，有针对性、有方向性的去选拔这方面的人才。其实热镀锌行业所缺的应当是两方面的人才，一方面是踏踏实实在一线工作的有创新思维的並勇于实践的人才。另一方面，高校、科研单位里也缺乏具有创新能力的引领者。热镀锌的技术创新，我们大部分都是跟跑国外的，现在到了弯道超车的阶段，许多专业人才应当加入到这个行业中来，使中国热浸镀行业不仅在技术经济指标上，也在技术创新上真正地做到引领世界。

记者：现在越来越多的年轻人投身于材料腐蚀与防护方向的研究，在热镀锌方向也是人才济济，对于行业内或者高校等研究机构有关镀锌钢研究领域的人才培养模式有什么看法和建议？对年轻的科研人员有什么样的期待。

陈冬：我希望年轻人从基层做起，先做蓝领再做白领，千万别从大学毕业后想直接一步登天。想做这个，要把基础先打好，就要接触一线，脚踏实地、勤勤恳恳的工作。另外，我还希望年轻人勇于创新与实践，不怕失败。第三，我希望年轻人要注意多学科交叉，增加知识面的长度及宽度，我们以前做的工作总是在增加知识面的长度，我希望大家也增加知识面的宽度，我们要吸收其他行业与领域中的创新思维与成果，並移植嫁接到热镀锌行业中，才会产生好的效果。第四，希望年轻人要有抱负，勇于吃苦。所以我还是想大家踏踏实实从基层做起，这样行业才能有所发展。

后记：道阻且长，行则将至，行而不辍，未来可期。我们相信只要大家不断努力，开拓创新，中国热浸镀行业定会走向世界、引领世界！

人物简介

河北省冶金研究院原副院长兼总工，河北省金属学会原副理事长兼秘书长，河北省京津冀协同发展专家组成员，中国腐蚀与防护学会热浸镀专业委员会原常务副主任委员，现名誉主任委员，中国表面工程协会热浸镀分会原理事长，现名誉理事长。原理事长，现名誉理事长。