中接触 ,将会导致镀锌钢的迅速腐蚀 。如果无法避免 铜和镀锌钢之间的接触 ,就必须采取措施防止两种金 属间的直接接触 ,结合点要用非导电材料衬垫 ,如采 用绝缘垫片连结 。另外 ,设计上应保证水从镀锌钢表 面流向铜表面 ,而不能相反 。因为水中溶解的铜也会 导致镀锌钢的加快腐蚀 。 2. 5. 2与铝 、不锈钢接触
钢铁的腐蚀破坏所带来的损失是巨大的 。仅在 美国每年因钢铁的腐蚀损坏及修复就需花费 300 亿 美元以上 。由此可见 ,钢铁的腐蚀造成了材料及能源 的极大浪费 。热浸镀锌能够有效地提高钢铁的耐腐 蚀性能 ,因而广泛应用于电力 、交通 、汽车 、建筑 、化工
在中等潮湿到轻度潮湿的大气环境条件下 ,锌镀 层与铝或不锈钢的接触不太可能加速腐蚀 。但是 ,在 极端潮湿的条件下 ,镀锌钢表面在安装前需要通过涂 漆或采用绝缘垫片等方法 ,才能与铝或不锈钢接触 , 以防止产生电化学腐蚀 。 2. 5. 3与未镀锌钢接触
镀锌螺栓与未镀锌钢连接时 ,可在一定范围内对 未镀锌钢形成牺牲阳极电化学保护 。但当镀锌层表 面形成一层腐蚀产物后 ,就会延缓镀锌层的腐蚀 ,与 此同时也限制了锌层对未镀锌钢发挥牺牲保护作用 。 故只要镀锌钢的镀层有足够的厚度 ,能够维持到这层 腐蚀物保护层形成 ,则镀锌钢与未镀锌钢接触基本无 影响 。对于大多数热浸镀锌钢件来说 ,都具有足够的 厚度维持到这层腐蚀物保护层形成 ,在这之前只是腐 蚀消耗很小一部分 。
通常热镀锌层的使用寿命定义为热镀锌钢表面 出现 5%的红色氧化铁时的使用年限 。在这个使用年 限内 ,镀锌钢不会因腐蚀而损坏 。图 1是热镀锌钢在 不同大气环境条件下的使用寿命 [ 1 ] 。由图 1 可见 ,热 镀锌层厚度越 大 , 镀锌 钢的耐 腐蚀 寿命 越长 ; 通 常 86 μm厚镀层的热镀锌钢在大气中的使用寿命不低于 20年 ;相同镀层厚度下 ,热镀锌钢在工业大气及海洋 环境中的使用寿命较城乡大气环境下更短 。这是由
锌与其它金属相接触 ,会形成一个电偶电池 ,具 有被腐蚀的趋势 。腐蚀的程度取决于该金属在金属 活性序列中的位置 [ 4 ] 。 2. 5. 1与铜 、开云 开云体育官网黄铜接触
料 。为提高钢筋在混凝土中的耐腐蚀性能 ,目前常用 的方法是在钢筋上涂上树脂或将钢筋热镀锌 。涂上 树脂的钢筋及镀锌钢筋在混凝土中的耐腐蚀性及与 混凝土的结合强度已成为当今的热门研究课题 。
等行业中 。在大多数使用环境下 ,热浸镀锌钢的抗腐 蚀性能明显优于普通钢铁 。镀锌钢的使用环境包括 室内外大气环境 、淡水 、海水 、土壤和混凝土等 。热镀 锌防腐已经应用多年 ,对在各种应用环境下热镀锌钢 的耐蚀性能可成形性 、可焊接性及可涂装性能等进行 综合分析 ,对热镀锌钢的应用研究有较好的参考价 值。
镀锌钢在水中的腐蚀是一个复杂的过程 ,主要受 水中杂质成分的影响 ,即水中所含有氧 、氮 、二氧化碳 等气体 ,溶解的钙盐 、镁盐 、其它盐类及悬浮微粒等物 质 ,以及水的 pH、温度 、流动情况等因素都会影响锌 表面腐蚀产物的成分和结构 ,影响镀锌层的腐蚀速 率。
由于镀锌钢处于海水或淡水中时 ,水的 pH 一般 均在 6. 0～12. 5之间 ,故 pH 对该环境下锌的腐蚀影 响不大 ,起主要影响的因素是水中的杂质 。当水中含 有钙盐或镁盐时 ,由于它们能与水中的 CO2 反应生成 碳酸盐与镀锌层的腐蚀产物碱式碳酸锌 ,一起生成难 溶的腐蚀产物膜覆盖于锌层表面 ,使腐蚀难以进一步 进行 ,因而有利于阻碍锌的腐蚀 。故淡水中的硬水对 锌的腐蚀性比软水小 ,这是因为硬水中含一定浓度的
热锌镀钢在大气中的腐蚀寿命还受大气环境中 的多种因素影响 ,如环境温度 、湿度 、风向 、空气中污 染烟气物的种类和密度 、干湿循环周期等等 。实际所 测得的镀锌层腐蚀速率有一个分布范围 ,但一般小于 7. 5μm /年 。在室内环境下 ,镀锌钢的使用寿命是室 外的 2～3倍 。 2. 2液体腐蚀
于在工业及海洋大气环境存在着 SO2 或 C l- 离子 ,使 热镀锌层在较低的大气相对湿度下即可发生电化学 腐蚀 ,且不易形成难溶的 、可抑制腐蚀进行的腐蚀产 物膜 。
混凝土结构中的钢是不可见的 ,其腐蚀防护对于 保持结构的整体性相当重要 。钢铁热镀锌后可显著 提高钢筋在混凝土中的耐腐蚀性 ,从而保证了钢筋的 强度 。由于锌的腐蚀产物相对于钢的腐蚀产物体积 较小 ,所以采用镀锌钢条作为增强结构能减小混凝土 出现裂缝 、层裂破碎的可能性 [ 7 ] 。
镀锌钢筋与混凝土的结合力较好 。早期研究 [ 8 ] 认为镀锌钢筋在混凝土中会析出氢气而使其结合力 在初期阶段降低 ,随后将缓慢接近未镀锌钢的结合 力 。开云 开云体育官网将镀锌钢筋再进行铬酸盐钝化可解决这一问题 。 但近期的研究 [ 9 ]发现 ,镀锌钢筋和未镀锌钢筋与混凝 土的结合力在初期阶段并没有明显差别 ,而环氧树脂 涂层钢筋和混凝土的结合力比不含涂层的钢筋与混 凝的结合力相比 ,下降了 25% ～45%。热镀锌钢筋在 建筑中运用越来越广泛 。 2. 5与其它金属接触时的腐蚀
3. 1镀层的粘附性与硬度 热浸镀过程中 ,锌和铁发生反应 ,形成一系列锌
锌是两性金属 ,它在 pH 小于 6或大于 12. 5时溶 解速度较快 ,而在 pH 介于 6. 0 ～12. 5的溶液中腐蚀 速度最低 ,这是因为当锌处于 pH 为 6. 0 ～12. 5溶液 中是时 ,在锌的表面会形成一薄的腐蚀产物保护膜 , 从而使锌与腐蚀介质隔离 ,使锌的腐蚀速率大大降 低 [ 3 ] 。由于大多数液体的 pH 都在 6. 0 ～12. 5 之间 , 故热镀锌钢可作为容器用于储存和运输溶液 。 2. 3水中腐蚀
钙盐 、镁盐等杂质 [ 4 ] 。而当水中含有 C l- 时 ,由于它 能与锌层反应生成 ZnC l2 ,而不生成难溶的碱式碳酸 锌 ,从而使锌层腐蚀速率增大 。海水中氯化物的浓度 很大 ,锌的腐蚀速率会很大 。但海水中的镁离子 、钙 离子对锌的腐蚀有强烈的抑制作用 。故镀锌钢在海 水中的腐蚀与采用氯化钠溶液模拟镀锌钢在海水中 腐蚀存在较大差异 [ 5 ] 。镀锌钢在酸雨中的腐蚀很大 程度上取决于酸雨的 pH[ 6 ] 。镀锌层在各种水中的腐 蚀情况见表 1。
耐腐蚀性能是热镀锌钢的最重要的性能 。钢铁 的热镀锌层耐腐蚀机理主要有两个方面 : ①热镀锌层 对钢铁基体起到物理屏障的保护作用 ,通过把钢件与 腐蚀环境介质隔离开来达到防腐的目的 。同时 ,热镀 锌钢表面在腐蚀过程中所生成的腐蚀产物膜也能够 阻止腐蚀的进一步进行 ; ②热镀锌层对钢基可起到电 化学保护作用 。在常见的腐蚀介质中 ,锌对于钢铁是 阳极 ,故对因划伤 、碰撞而露出的钢基 ,热镀锌层可作 牺牲阳极保护作用 。热镀锌钢的耐蚀寿命主要取决 于镀锌层的厚度 ,同种热镀锌钢在不同的使用环境条 件下有很大的差别 。 211 大气腐蚀 在干燥的空气中 ,锌和氧气会发生化学反应生成 氧化锌 。而随着空气相对湿度的升高 ,氧化锌又转化 为氢氧化锌 ,氢氧化锌和氧化锌进一步与二氧化碳反 应 ,生成碱式碳酸锌腐蚀产物膜 ,碱式碳酸锌不易溶 解 ,牢固地附着在镀件表面 ,阻止锌的继续腐蚀 [ 1～2 ] 。 这是热镀锌钢在多数大气环境下腐蚀速率低且能够 长期而较好地保护钢铁基体不受腐蚀的主要原因 。
