水垢的形成是一個複雜的物理化學過程，主要涉及水中溶解的礦物質在高溫下的變化。具體來說，水垢的形成原理如下：
含有鈣(Ca)、鎂(Mg)等鹽類雜質的水在加熱過程中，由於水分蒸發，導致水中溶解的礦物質濃度增加。這些礦物質包括碳酸鈣(CaCO3)、碳酸鎂(MgCO3)和氫氧化鎂(Mg(OH)2)等。當水中的碳酸氫鈣[Ca(HCO3)2]和碳酸氫鎂[Mg(HCO3)2]在沸騰時分解，會釋放出二氧化碳(CO2)，並形成難溶的碳酸鈣和氫氧化鎂沉澱。同時，水中的硫酸鈣(CaSO4)也可能在高溫下析出，進一步貢獻於水垢的形成。
水垢的形成不僅與水中礦物質的種類和濃度有關，還受到水溫、壓力和流速等因素的影響。
此外，水垢的沉積會阻礙熱量傳遞，影響設備的效率和使用壽命。