熱鍍鋅層對鋼鐵防腐蝕的作用

1、2熱鍍鋅層對鋼鐵防腐師德作用熱鍍鋅層對鋼鐵的保護效果比油漆或塑料層好得多。熱鍍鋅時，鋅與鋼鐵之間發(fā)生擴散，生成鋅鐵金屬間化合物層，即合金層。合金層與鋼鐵以及鋅之間均為冶金結(jié)合，比漆類與鋼的結(jié)合更牢固。暴露在大氣環(huán)境中的熱鍍鋅層數(shù)十年也不會脫落，直至被完全自然腐蝕。鍍鋅層有小的裂紋或損壞時，鋅將以犧牲陽極的形式繼續(xù)防止裂紋或損壞處的鋼鐵生銹，這是鍍鋅層比其他涂鍍層優(yōu)越的主要特點。鐵鋅合金層含鋅在90%以上，對鋼鐵有與鋅近似的電化學保護作用；而且鐵鋅合金層硬度比純鋅高得多(接近純鐵)，因而鍍層抵抗碰撞和刮損的能力更高8。由于鋅能溶解于酸和強堿，熱鍍鋅層只能適用于一般大氣和天然水環(huán)境中。鍍鋅層在接觸

2、空氣和水時，會產(chǎn)生輕微的電化學腐蝕。在鄉(xiāng)村和空氣比較潔凈的地區(qū)，鍍鋅層能維持很多年，而在工業(yè)污梁區(qū)和海岸地區(qū)，鍍鋅層的耐用年限就較短。此外鍍層越厚，耐用年限也越長，耐用年限與厚度幾乎成正比。鍍層厚度也可用單位面積上鋅的質(zhì)量(g/m2)表示，1Um鍍層厚度對應于g/m2的附鋅量口。對熱鍍鋅層耐用年限的試驗已有大量數(shù)據(jù)，由于具體試驗環(huán)境不同，這些數(shù)據(jù)有一定差異。比較典型、有代表性的數(shù)據(jù)見表1。表1鍍鋅產(chǎn)品耐用年限的規(guī)定5大氣暴露環(huán)境附鋅量400g/m2附鋅量500g/m2附鋅量600g/m2附鋅量600g/m2(無光)腐蝕量.a-1)耐用年數(shù)(a)腐蝕量.a-1)耐用年數(shù)(a)腐蝕量.a-1)耐用

3、年數(shù)(a)腐蝕量.a-1)耐用年數(shù)(a)重工業(yè)地帶9111330海岸地帶33415047郊外地帶6786104104城市地帶2125303注：上述數(shù)值，由日本熱鍍鋅協(xié)會根據(jù)19641974年的大氣暴露試驗結(jié)果計算而得；(2)暴露地：重工業(yè)地帶在橫濱市鶴見工業(yè)高中，海岸地帶在伊良湖甲震觀測站，效外地帶在奈良氣象站，城市地帶在東京大學工科部；(3)耐用年數(shù)的推定：根據(jù)鋅層達到90%損耗的時間而定。由于鍍層會在應用中消耗，當鐵鋅合金層逐漸暴露時，鍍層表面變得灰暗無光。而且腐蝕產(chǎn)物中含有少量的鐵銹(三價鐵)，會使鍍層表面呈現(xiàn)局部鐵銹顏色。對于易出現(xiàn)灰暗鍍層的鍍件，鍍層表面很少或基本沒有純鋅層，在鍍件使

4、用短期內(nèi)就會出現(xiàn)這種“銹跡”，但這并不影響其保護作用，只是影響外觀。3熱鍍鋅層的質(zhì)量要求對鋅層質(zhì)量的要求主要包括外觀、厚度（附著量）和附著強度（附著性），此外在GB2694-81以及英、日標準中還提到均勻性（硫酸銅試驗），以下對此逐一探討。外觀所有鍍件表面應清潔、無損傷。其主要表面應平滑，無結(jié)瘤、鋅灰和露鐵現(xiàn)象。表面上極少量的儲運斑點不應為拒收的理由1。熱鍍鋅的目的是防腐蝕而非裝飾，所以不能用美觀性來判斷質(zhì)量的好壞，熱鍍鋅后工件表面并不能比原基體表面好，如基體表面有嚴重的銹蝕抗、劃傷痕跡等，鍍鋅后仍會顯示原有的表面狀態(tài)。局部露鐵又稱漏鍍，氖標準都規(guī)定露鐵不可接受。露鐵處直徑小于2mm時，由于鋅

5、有犧牲性保護作用，對耐蝕性影響不大。GB/T13912以及美國、英國標準都指出，漏鍍和不慎損壞的鍍層可以修復，并對允許修補的面積以及修補厚度都有較明確的要求。修復用的材料是與鍍鋅層性能接近的熔焊低熔點鋅合金、熱噴涂鋅或特別的富鋅涂料。修復的具體內(nèi)容包括材料、預處理、后處理等，在另一個專為修復熱鍍鋅層而制定的美國標準9中有詳細的介紹。毛刺、滴瘤和多余結(jié)塊很大時可能在安裝中脫落，可小心地打磨去。但打磨過量會影響耐蝕性，故在不妨礙使用的情況下勿需處理。而連接處多余的鋅或鋅渣必須清除至不影響牢固安裝。由于鍍鋅工藝的缺陷，鋅層表面有時出現(xiàn)微粒狀的鋅凸起，里面是鋅渣粒子，影響鍍層外觀，但不影響耐蝕性。近年

6、來由于鋼材大多為含硅的鎮(zhèn)靜鋼，容易出現(xiàn)灰暗無光鍍層，即鍍層表面沒有鋅的光澤并呈灰色，嚴重時呈暗灰色，這是鐵鋅合金層露出表面而造成的，對抗大氣腐蝕性能沒有影響。改變鍍鋅工藝和在鋅浴中加鎳可減少或消除灰暗鍍層的出現(xiàn)。但對硅含量特別高的鋼如低合金高強度鋼，目前國內(nèi)外還無法完全消除這種現(xiàn)象。堆放的鍍件表面會出現(xiàn)白色的痕跡，尤其是在潮濕天氣或雨后十分明顯，通常稱為儲存濕銹或白銹。白銹是在特定環(huán)境（水分高，不通風）下生成的，一旦脫離這個環(huán)境便會逐漸消失。由于白銹對鋅層的消耗很小，所以對耐蝕性的影響也很小。如果希望熱鍍鋅制品保持開始時的光亮外觀，需要有特別的儲存條件。熱鍍鋅后立即加以鈍化處理可避免或減少這些

7、白銹的出現(xiàn)。鋅層厚度鋅層厚度直接關系到耐蝕壽命，必須予以保證。GB/T13912中對鋼鐵零件鋅層厚度最小值的規(guī)定見表2,而GB2694中則規(guī)定：鍍件厚度小于5mm時，鋅附著量應不低于460g/m2,即鋅層厚度應不低于65um；鍍件厚度大于或等于5mm時，鋅附著量應不低于610g/m2,即鋅層厚度應不低于86um。其他國家的熱鍍鋅標準中對鋼結(jié)構(gòu)件鋅層厚度的規(guī)定見表36（表26中未列入有關標準中對鑄件及離心處理件的規(guī)定）。表2GB/T13912-92的熱鍍鋅層最小厚度鋼構(gòu)件厚度（mm）hVh二WhWh局部值（um）35455570平均值（口巾）45557085表3A123-89最小鍍層厚度要求（u

8、m）鋼構(gòu)件厚度(mm)hVh=h=VhVh2結(jié)構(gòu)型鋼45658585100鋼板45657585100鋼管-757575線材4545656585表4BS729-1971最低鍍層重量要求鋼構(gòu)件厚度(mm)1WhV22WhV5h25鋅層重量(g/m2)335460610鍍層厚度（um）476586注：標準中規(guī)定的是鋅層重量，表中所給厚度為推算值，表5，6同。表5JISH8641-82鋅層附著量最低要求鋼構(gòu)件厚度(mm)1WhV2h=23h=35h25腐蝕嚴重環(huán)境下使用者鋅層附著量(g/m2)350400450500550鍍層厚度(Um)4956637077表6ISO1461-1973(E)鋅層附著量

9、最低要求鋼構(gòu)件厚度(mm)hV1h=15h5單個試樣重量(g/m2)厚度(Um)30042議定，隨鋼件厚度增加而增加45063所有試樣的平均值重量(g/m2)厚度(Um)35049議定，隨鋼件厚度增加而增加50070對照上述標準看出，鍍件厚度決定鍍層厚度，這些內(nèi)容GB/T13912比GB2694分類較細，這是比較合理的，因為厚工件獲得較厚鍍層沒有困難，而表面平滑的薄鋼板(如3mm以下)想得到較厚鍍層則很困難。這也是向國際先進標準靠攏的做法。此外，在對鍍層厚度的要求上，各標準有一定出入，其中美國標準A123要求較高，而日本標準JISH8641和ISO1461要求稍低，這是訂立合同時要注意明確的。

10、附著強度GB/T13912規(guī)定：“熱鍍鋅層應有足夠的附著強度，在無外應力作用使鍍件彎曲或變形時，鍍層不應出現(xiàn)剝離現(xiàn)象。本標準對附著強度的試驗方法未作規(guī)定。必要時，供需雙方可協(xié)定鍍層不剝離不凸起。”熱鍍鋅層應有足夠的附著性，保證鍍件在正常的搬動、裝卸、運輸、安裝過程中經(jīng)受碰撞時，鍍鋅層不會開裂或剝離。而鍍件安裝后，一般不會再經(jīng)受尖銳硬物的猛烈撞擊，在使用過程中不會再剝離脫落。錘擊試驗的條件比較苛刻，故能經(jīng)受錘擊試驗的鍍層附著性肯定沒有問題。早期由于鍍鋅件采用低硅鋼，鍍層厚度適中，合金層較薄而純鋅層較厚，經(jīng)受錘擊試驗均無問題。近年來由于硅鎮(zhèn)靜鋼的普及，超厚鍍層較多，鍍層中鐵鋅合金層往往較厚，甚至幾

11、乎占據(jù)了整個鍍層，這些鍍層中有相當部分可能通不過錘擊試驗，但使用時并無問題。ISO標準只要求“附著性足夠，使鍍件能經(jīng)受與正常使用相適應的搬動而不發(fā)生鍍層剝皮脫落”，未要求錘擊試驗。在英國及日本標準中，附著性的試驗方法由供需雙方議定，可用錘擊試驗。美國標準從1989年起已取消錘擊試驗，附著性試驗采用硬刀試驗，若鋅層附著性良好，鋒利的刀刃或尖刀用力鏟入時，只能鏟出切屑，不會有整片鋅層崩落而露出鐵基體。硬刀試驗可適用于所有類型的鍍鋅件，而錘擊試驗只適用于表面平整且工件較厚時，如日本標準規(guī)定的mm以上和以前美國標準規(guī)定的mm以上。均勻性早期的國外標準曾規(guī)定用硫酸銅試驗檢驗鋅層均勻性。硫酸銅試驗實際上是測定最小鋅層厚度的方法，不是測定最小厚度與最大厚度的差，所以“均勻性”說法不妥。而且純鋅層與鐵鋅合金層在硫酸銅溶液中的溶解速度有很大差異，因而浸入次數(shù)與附鋅量的對應關系并不是很好。而GB2694仍規(guī)定“鋅層應均勻，用硫酸銅溶液浸蝕4次不露鐵”。實際上，只