熱鍍鋅機(jī)組培訓(xùn)教材課件

熱鍍鋅機(jī)組培訓(xùn)1熱鍍鋅機(jī)組培訓(xùn)1思考：為什么帶鋼表面要鍍鋅？（1）金屬的腐蝕

問題1.

金屬的腐蝕機(jī)理

問題2.金屬的大氣腐蝕

問題3.

”犧牲陽極“保護(hù)問題4.

鍍鋅層對鋼鐵腐蝕的防護(hù)過程（2）外表美觀第一章帶鋼連續(xù)熱鍍鋅概述2思考：第一章帶鋼連續(xù)熱鍍鋅概述2（1）金屬腐蝕的定義

當(dāng)金屬和周圍介質(zhì)接觸時(shí)，由于發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)作用而引起的破壞叫做金屬的腐蝕。（2）金屬腐蝕的危害金屬腐蝕后失去了金屬的特性，在外形、色澤以及機(jī)械性能等方面都將發(fā)生變化，造成設(shè)備破壞、管道泄漏、產(chǎn)品污染，釀成燃燒或爆炸等惡性事故以及資源和能源的嚴(yán)重浪費(fèi)，使國民經(jīng)濟(jì)受到巨大的損失。鋼鐵產(chǎn)品的1/10消耗于腐蝕。被腐蝕報(bào)廢的金屬制品的制造價(jià)值往往要比金屬本身的價(jià)值高很多。

金屬的腐蝕及危害3（1）金屬腐蝕的定義金屬的腐蝕及危害3問題一：金屬的腐蝕機(jī)理

思考：鋼鐵為什么會(huì)被腐蝕？金屬的腐蝕按反應(yīng)機(jī)理的不同分為：（1）物理腐蝕：單純的物理溶解所引起的破壞（2）化學(xué)腐蝕（3）電化學(xué)腐蝕4問題一：金屬的腐蝕機(jī)理思考：4金屬材料與外界介質(zhì)發(fā)生純化學(xué)反應(yīng)而損壞的現(xiàn)象.反應(yīng)特點(diǎn)是非電解質(zhì)中的氧化劑直接與金屬表面的原子相互作用形成腐蝕產(chǎn)物，反應(yīng)過程中無電流產(chǎn)生?；瘜W(xué)腐蝕的介質(zhì)通常為干燥氣體和非電解質(zhì)溶液。這種腐蝕往往在高溫條件下比在低溫條件下快得多。實(shí)際中由于化學(xué)腐蝕造成的金屬腐蝕是很少的。化學(xué)腐蝕5化學(xué)腐蝕5金屬材料與外界介質(zhì)（電解質(zhì)溶液）發(fā)生電化學(xué)作用而損壞的現(xiàn)象。其特點(diǎn)是腐蝕反應(yīng)包含一個(gè)陽極氧化反應(yīng)和一個(gè)陰極還原反應(yīng)。兩反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，反應(yīng)過程中有電流產(chǎn)生。金屬在大氣、海水、土壤及各種電解質(zhì)溶液中的腐蝕均屬于此類腐蝕。金屬破壞大多數(shù)是電化學(xué)腐蝕所致。

電化學(xué)腐蝕在生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛存在。

電化學(xué)腐蝕6金屬材料與外界介質(zhì)（電解質(zhì)溶液）發(fā)生電化學(xué)作用而損壞的現(xiàn)象?；瘜W(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別（1）化學(xué)腐蝕是一種單純的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過程無電流產(chǎn)生；電化學(xué)腐蝕反應(yīng)過程有電流產(chǎn)生。（2）化學(xué)腐蝕在表面進(jìn)行，對鋼鐵內(nèi)部影響不大；電化學(xué)腐蝕在鋼鐵表面和內(nèi)部都能進(jìn)行，是導(dǎo)致鋼鐵被透徹腐蝕的主要原因。（3）電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕在機(jī)理上的主要區(qū)別在于電化學(xué)腐蝕時(shí)，金屬與介質(zhì)的相互作用被分為兩個(gè)獨(dú)立的共軛反應(yīng)：陽極（放出電子的電極）過程是金屬原子以離子形式進(jìn)入溶液；陰極（得到電子的電極）過程是從陽極過來的電子，被電解質(zhì)溶液中能夠吸收電子的氧化性物質(zhì)接受而發(fā)生還原反應(yīng)。7化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別（1）化學(xué)腐蝕是一種單純的化學(xué)反應(yīng)

為什么鋼鐵會(huì)腐蝕？其根本原因還是鋼鐵自身的原因，任何金屬最穩(wěn)定的狀態(tài)就是它原來在自然界中所處的狀況，所以一旦條件適合，它們便恢復(fù)到原先的礦物狀態(tài)，生成氧化物、硫化物、碳酸鹽等，這就是金屬的腐蝕現(xiàn)象。8為什么鋼鐵會(huì)腐蝕？8影響金屬腐蝕的外因（外界介質(zhì)）腐蝕除決定于金屬本身的化學(xué)性質(zhì)和組織結(jié)構(gòu)外，還與周圍的介質(zhì)有很大關(guān)系。如潮濕環(huán)境比干燥環(huán)境容易銹蝕，雜質(zhì)多的比雜質(zhì)少的金屬容易銹蝕，高溫條件下比低溫條件下容易銹蝕，有害雜質(zhì)多的、臟的環(huán)境比空氣流通、干凈的環(huán)境易銹蝕，金屬零件表面光潔度低的比表面光潔度高的易銹蝕等等。9影響金屬腐蝕的外因（外界介質(zhì)）腐蝕除決定于金屬本身的化學(xué)性質(zhì)問題2：金屬的大氣腐蝕一、鋼的大氣腐蝕鋼鐵在大氣腐蝕中生成的銹層中含F(xiàn)eO、Fe2O3、Fe3O4，其中FeO、Fe2O3比較疏松，易溶解，而且Fe2+還會(huì)進(jìn)一步氧化。因而鋼鐵表面生成的銹層并不能減緩鋼鐵表面繼續(xù)腐蝕的速度。當(dāng)空氣中含有SO2氣體時(shí)，將在銹層的底部生成FeSO4·4H2O和Fe2(SO4)3等白色結(jié)晶。它們對鋼的腐蝕起促進(jìn)作用，還能引起點(diǎn)蝕。10問題2：金屬的大氣腐蝕一、鋼的大氣腐蝕10二、鋅的大氣腐蝕在干燥狀態(tài)時(shí)，由于鋅的性能較活潑，也能生成ZnO，在潮濕的大氣中，鍍鋅層表面存在水膜，也會(huì)發(fā)生有氧參與的電化學(xué)腐蝕。于是鋅的表面會(huì)生成由ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3組成的銹層（白銹）。由于ZnO的體積比金屬鋅的體積大0.44倍，所以銹層的初期比較致密，而且在潮濕情況下生成的Zn(OH)2、ZnCO3組成的銹層粘附性較好，所以鋅比鋼鐵的耐大氣腐蝕性能好，見下表。問題2：金屬的大氣腐蝕11二、鋅的大氣腐蝕問題2：金屬的大氣腐蝕11

鋅和鋼在不同大氣中的重量損失大氣種類鋅損失量g/(m2·a)含銅<0.05%的鋼損失量g/(m2·a)損失量比較鋅：鋼工業(yè)區(qū)8213001：15.7城市436001：14.0農(nóng)村154301：28.4在空氣受到污染且鋅在露天的情況下，由于空氣中SO2、NO2以及Cl-的存在都會(huì)加劇鋅的腐蝕。所以鍍鋅板在不同環(huán)境中使用時(shí)，其使用壽命和耐蝕性有較大的差別。問題2：金屬的大氣腐蝕12鋅和鋼在不同大氣中的重量損失大氣鋅損失三、鋁的大氣腐蝕（先講犧牲陽極保護(hù)法）鋁在大氣中也會(huì)發(fā)生腐蝕，表面會(huì)生成氧化層，而Al2O3是非常穩(wěn)定和難于溶解的物質(zhì)，它使鋼板表面處于一種鈍態(tài)，極不活躍，即使刮傷后也能很快再生成Al2O3，保護(hù)了Al的進(jìn)一步氧化，所以具有良好的耐氧化性，但因此對鋼板的陰極保護(hù)作用不如鍍鋅層。思考：為什么鍍鋁鋼板陰極保護(hù)作用不如鍍鋅板？鋅是一種既可以防止鋼鐵腐蝕又能受自身腐蝕產(chǎn)物保護(hù)使自身腐蝕速度減慢的金屬，用鋅作為表面包層來保護(hù)鋼材成本比較低，這就促成了熱鍍鋅工業(yè)的發(fā)展，使熱鍍鋅成為應(yīng)用最廣泛的金屬防腐蝕方法。

問題2：金屬的大氣腐蝕13三、鋁的大氣腐蝕（先講犧牲陽極保護(hù)法）問題2：金屬的大氣腐四、溫度對腐蝕情況的影響一般說來，溫度升高腐蝕加速。當(dāng)然也有例外，如鋼鐵件在沸騰海水中因氧的溶解度隨溫度升高而下降，其腐蝕速率反而比熱海水的腐蝕速率低。五、環(huán)境差異對腐蝕情況的影響海洋氣候：潮濕，富含鹽類，給金屬電化學(xué)腐蝕提供充足的電解質(zhì)。工業(yè)區(qū)：大氣中富含SO2、NO2、CO2，造成酸性環(huán)境。問題2：金屬的大氣腐蝕14四、溫度對腐蝕情況的影響問題2：金屬的大氣腐蝕14問題三：“犧牲陽極”保護(hù)”犧牲陽極“保護(hù)是陰極保護(hù)兩種方法之一。陰極保護(hù)，是一個(gè)電化學(xué)專業(yè)術(shù)語，它是給需要保護(hù)的金屬補(bǔ)充大量的電子，使被保護(hù)金屬整體處于電子過剩的狀態(tài)，使金屬表面各點(diǎn)達(dá)到同一負(fù)電位，金屬原子不容易失去電子而變成離子溶入溶液。實(shí)現(xiàn)對金屬的陰極保護(hù)有兩種辦法：外加電流陰極保護(hù)和犧牲陽極陰極保護(hù)。15問題三：“犧牲陽極”保護(hù)”犧牲陽極“保護(hù)是陰極保護(hù)兩種方法之強(qiáng)制外加電流保護(hù)法強(qiáng)制外加電流陰極保護(hù)是通過外加直流電源以及輔助陽極，迫使電流從土壤中流向被保護(hù)金屬，使被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)電位低于周圍環(huán)境。被保護(hù)金屬、輔助陽極在腐蝕介質(zhì)中形成的電解池中，分別是負(fù)極、正極。輔助陽極本身不消耗。強(qiáng)制外加電流保護(hù)方法需要一個(gè)持續(xù)不斷的電流，所以在這套保護(hù)方案中必須有恒電位儀對電流進(jìn)行控制。此保護(hù)方法一般用在大型的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備中，如機(jī)場油庫的長達(dá)幾十公里的輸油管線保護(hù)等。

16強(qiáng)制外加電流保護(hù)法強(qiáng)制外加電流陰極保護(hù)是通過外加直流電源以及犧牲陽極保護(hù)法犧牲陽極陰極保護(hù)法是將電位更負(fù)或者說更為活潑的金屬與被保護(hù)金屬連接，并處于同一電解質(zhì)中，使該金屬上的電子轉(zhuǎn)移到被保護(hù)金屬上去，使整個(gè)被保護(hù)金屬處于一個(gè)較負(fù)的、相同的電位下。也就是通過兩者形成原電池，保護(hù)金屬代替被保護(hù)金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，代替被保護(hù)金屬被腐蝕消耗。犧牲陽極的陰極保護(hù)示意圖（摘自高中化學(xué)課本）17犧牲陽極保護(hù)法犧牲陽極陰極保護(hù)法是將電位更負(fù)或者說更為活潑

金屬電極電位較低的金屬優(yōu)先發(fā)生氧化，失去電子，向金屬電極電位較高的金屬提供電子，防止其發(fā)生氧化。ZnFeeZn2+Fe2+e18金屬電極電位較低的金屬優(yōu)先發(fā)生氧化，失去電子，向金屬電極電電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位：金屬活動(dòng)性是指金屬原子在水溶液中丟失電子的能力，金屬的位置越靠前，金屬在水溶液中就越容易丟失電子變成離子，它的活動(dòng)性就越強(qiáng)。早期的化學(xué)家把金屬跟酸、水等反應(yīng)的劇烈程度作為衡量金屬活動(dòng)性大小的標(biāo)志，是不嚴(yán)格的。準(zhǔn)確的方法是以金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位來比較金屬的活動(dòng)性大小，而標(biāo)準(zhǔn)電極電位也是以氫電極定為零作為標(biāo)準(zhǔn)來測定的。（單個(gè)電極的絕對電極電位無法測得，只能測得相對電極電位）規(guī)定：將標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為負(fù)極與待測電極組成電池，電位差即該電極的相對電極電位，比標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電位高的為正，反之為負(fù)。標(biāo)準(zhǔn)電極電位為負(fù)值的金屬比氫活潑；標(biāo)準(zhǔn)電極電位為正值的金屬活動(dòng)性小于氫。19電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位：19電極電位

金屬中或多或少總會(huì)含有某些雜質(zhì)，不同的金屬有不同的電位，同一種金屬內(nèi)的不同組成物也有不同的電位。當(dāng)金屬與某一種能導(dǎo)電的溶液接觸時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)電位差，使溶液中出現(xiàn)電子流，使電位低的金屬首先被腐蝕。Zn與Fe的電極過程

電極過程標(biāo)準(zhǔn)電極電位，伏Zn的電極過程Zn-2e→Zn2+-0.762O2+2H2O+4e→4OH-+0.401Fe的電極過程Fe-2e→Fe2+-0.4392H++2e→H20.00020電極電位

金屬中或多或少總會(huì)含有某些雜質(zhì)，不同的金屬有不同的電極電位金屬在25℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位（對于Me→Me++ne的電極反應(yīng)）電極過程標(biāo)準(zhǔn)電位/V電極過程標(biāo)準(zhǔn)電位/VAlAl3+-1.66SnSn2+-0.136ZnZn2+-0.762CdCd2+-0.403FeFe2+-0.44CuCu2++0.34PbPb2+-0.126AgAg+＋0.799621電極電位金屬在25℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位電極過程標(biāo)準(zhǔn)電位/V電（1）金屬防腐的方法改善金屬的本質(zhì)如：鋼中加入鎳、鉻制成不銹鋼形成保護(hù)層（把被保護(hù)金屬與腐蝕介質(zhì)隔開，或?qū)饘龠M(jìn)行表面處理）

如：噴漆、搪瓷、電鍍、熱浸鍍（包括熱鍍鋅）等改善腐蝕環(huán)境如：減少腐蝕介質(zhì)的濃度，除去介質(zhì)中的氧，控制環(huán)境溫度、濕度等。也可以采用在腐蝕介質(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)（緩蝕劑）來減少和防止金屬腐蝕。電化學(xué)保護(hù)法如：犧牲陽極保護(hù)法（常用于保護(hù)海輪外殼）

金屬的防腐22（1）金屬防腐的方法金屬的防腐22（2）解決鋼材腐蝕問題通常采用以下兩種方法：合金防腐就是將鋼制成含有Ni、Cr等化學(xué)成分的不銹鋼及耐蝕鋼表面包層防腐就是在鋼材表面形成金屬鍍層（鋅、鋁、錫、鉛等）、非金屬涂層（漆、塑料）或非金屬膜。金屬的防腐23（2）解決鋼材腐蝕問題通常采用以下兩種方法：金屬的防腐23熱鍍鋅簡介熱鍍鋅（HotDipGalvanizing)發(fā)明于十八世紀(jì)中葉1836年，鋼板熱鍍鋅最早工業(yè)生產(chǎn)，法國工程師索勒，原料：熱軋鋼板；質(zhì)量不好、鍍層不均勻并且成本很高。1931年，第一次使用冷軋卷帶鋼連續(xù)生產(chǎn)，波蘭工程師森吉米爾，使熱鍍鋅板在此后的發(fā)展中進(jìn)入了一個(gè)新的進(jìn)程。20世紀(jì)下半葉最重要的技術(shù)進(jìn)展：合金鍍50-----60年代熱鍍鋁

70年代美國伯利恒發(fā)明Galvalume(43.4%Zn-55%Al-1.6%)80年代國際鉛鋅組織（ILZRO)資助比利時(shí)列日冶金研究中心（CRM）發(fā)明了GalfanZn-5%Al-RE24熱鍍鋅簡介熱鍍鋅（HotDipGalvanizing第一節(jié)鍍鋅層的保護(hù)原理

一、鍍鋅層的化學(xué)腐蝕2Zn+O2=2ZnOZn+H2O=ZnO+H2↑Zn+CO2=ZnO+CO↑

上述三式在高溫下反應(yīng)劇烈，會(huì)生成致密的氧化鋅薄膜，而在室溫下進(jìn)行的非常緩慢。ZnO膜每100小時(shí)增加厚度約1埃。膜厚在200埃以下時(shí)肉眼是察覺不到的。它的生長起始于鋅的結(jié)晶體，而且和它下面金屬結(jié)合很牢固。隨著ZnO薄膜的增加，達(dá)到300-400埃時(shí)，人們?nèi)庋鄄趴吹?。由于ZnO比鋅的體積大44-59％。特別在膜厚度較大時(shí)，在內(nèi)部或外部應(yīng)力的作用下容易產(chǎn)生破裂，這時(shí)保護(hù)作用也即失去。25第一節(jié)鍍鋅層的保護(hù)原理

一、鍍鋅層的化學(xué)腐蝕25二、鍍鋅層的電化學(xué)腐蝕鍍鋅板表面有水存積的時(shí)候，由于水中溶解一定量的氧，二氧化碳及二氧化硫等腐蝕性介質(zhì)，便形成了電解液。其化學(xué)反應(yīng)不可避免的發(fā)生了。其反應(yīng)式如下：陽極反應(yīng)：Zn-2e→Zn2+

陰極反應(yīng)：O2+2H2O+4e→4OH－

在陽極反應(yīng)過程中，鋅被溶解。在陰極發(fā)生的反應(yīng)稱為氧的去極化反應(yīng)。因在電解液中溶解有一定量的氧，特別在電解液和空氣接觸的界面處，此反應(yīng)進(jìn)行得更為激烈，常稱為界面腐蝕，反應(yīng)結(jié)果產(chǎn)生的銹蝕產(chǎn)物為：Zn2++OH－→Zn(OH)2→ZnO·H2O 26二、鍍鋅層的電化學(xué)腐蝕26熱鍍鋅板的大氣腐蝕試驗(yàn)腐蝕環(huán)境氣氛腐蝕速度15年的腐蝕損失，雙面腐蝕年限μm/a厚度μm重量g/m2厚50μm（350g/m2）距海岸100m內(nèi)的陸地（鹽濃度大）1522531503年4月距海岸17km內(nèi)的陸地（鹽濃度?。?9012608年4月工業(yè)城市（空氣污染嚴(yán)重）812016806年3月一般城市（空氣較新鮮）34563016年8月農(nóng)村（空氣新鮮）11521050年27熱鍍鋅板的大氣腐蝕試驗(yàn)腐蝕環(huán)境氣氛腐蝕速度15年的腐蝕損失，三、鋅層對鋼鐵腐蝕的保護(hù)過程

28三、鋅層對鋼鐵腐蝕的保護(hù)過程28鋅層對鋼鐵腐蝕的保護(hù)過程

⑴表面的鍍層完整，鋅層對鋼材進(jìn)行物理保護(hù)，鋅在大氣中被腐蝕；⑵鍍層中的合金層暴露于大氣中，鋅層對鋼材進(jìn)行物理保護(hù)，由于電極電位的不同，純鋅層對合金層提供陽極保護(hù)而優(yōu)先腐蝕；⑶純鋅層腐蝕完畢，合金層完整，合金層對鋼材提供物理保護(hù)，發(fā)生的腐蝕是Zn-Fe合金層在大氣中的腐蝕；⑷鍍層部分破損使鋼板局部裸露于大氣中，由于Zn、Fe和Zn-Fe合金的電極電位分別為-0.762v、-0.439v和-0.59~-0.66v，所以發(fā)生的腐蝕是Zn的電化學(xué)腐蝕，鋅對鋼基提供陽極保護(hù)；⑸純鋅層腐蝕完畢，鋼鐵部分裸露在大氣中，合金層對鋼鐵陽極保護(hù)；⑹全部鍍層消耗完畢，發(fā)生鋼鐵腐蝕。29鋅層對鋼鐵腐蝕的保護(hù)過程⑴表面的鍍層完整，鋅層對鋼材進(jìn)行四、國產(chǎn)鍍鋅板的耐蝕性研究

研究內(nèi)容包括鍍鋅板在自然環(huán)境中的大氣曝曬試驗(yàn)的研究和鍍鋅板耐蝕性能機(jī)理的研究兩部分。研究在我國幾個(gè)具有典型氣候環(huán)境特征下的鍍鋅板的腐蝕情況，揭示不同材料狀況與不同氣候類型的腐蝕性關(guān)聯(lián)；結(jié)合材料腐蝕機(jī)理研究對國產(chǎn)鍍鋅板的加工生產(chǎn)提出改進(jìn)意見，同時(shí)，也為轎車用熱鍍鋅板材在我國不同氣候類型環(huán)境的合理使用提供借鑒。30四、國產(chǎn)鍍鋅板的耐蝕性研究研究內(nèi)容包括鍍鋅板在自然環(huán)境中試驗(yàn)站環(huán)境參數(shù)試驗(yàn)地點(diǎn)北京青島廣州武漢江津地理位置東經(jīng)116゜16′120゜25′113゜19′114゜03′106゜17′北緯39゜54′36゜06′23゜08′30゜38′29゜19′海拔高度

(m)73.418.06.623.3208.6氣候類型特征溫和城市氣候溫和海洋濺射亞熱帶城市氣候亞熱帶城市氣候亞熱帶鄉(xiāng)村氣候年平均溫度(℃)11.912.321.016.817.9年平均相對濕度(%)5772777681大氣中SO2mg/m30.10810.13090.03360.10120.2316降水中Cl-mg/l-痕量34488573.31169.51711.9空氣中Cl-mg/100cm2.d0.03890.13810.01960.01480.0084PH6.37.55.66.14.2水中SO4mg/m3痕量299389360-1419231試驗(yàn)站環(huán)境參數(shù)試驗(yàn)地點(diǎn)北京青島廣州武漢江津地理位置東經(jīng)116大氣曝曬試驗(yàn)材料編號(hào)種類鍍層厚度g/m2基板厚度mm處理方式基材鋅層形態(tài)1電鍍鋅20/200.60鈍化Al鎮(zhèn)靜-2熱鍍鋅140/1400.50鈍化Al鎮(zhèn)靜大鋅花3熱鍍鋅100/1000.60鈍化Al鎮(zhèn)靜大鋅花4高強(qiáng)熱鍍鋅140/1401.50未鈍化Al鎮(zhèn)靜大鋅花5深沖電鍍鋅20/201.00鈍化IF鋼-6深沖熱鍍鋅140/1401.50未鈍化Al鎮(zhèn)靜小鋅花7冷軋O5板-0.80鈍化IF鋼-8深沖熱鍍鋅70/700.90鈍化IF鋼小鋅花32大氣曝曬試驗(yàn)材料編號(hào)種類鍍層厚度基板厚度處理方式基材鋅層1電1．腐蝕速率的測量根據(jù)ISO9226中關(guān)于評定大氣腐蝕性的規(guī)定，采用的試樣尺寸為150mm×100mm，試樣固定在曝曬架上，與水平呈45°角，面向南面。曝曬試驗(yàn)從1996年10月開始在北京、廣州、青島、江津、武漢五城市曝曬場進(jìn)行，分別在1、2、4年周期曝曬后取樣，每種材料取3個(gè)平行試樣進(jìn)行測試。所有試樣的腐蝕損失均采取失重的方法進(jìn)行評價(jià)。腐蝕產(chǎn)物按ISO84079規(guī)定的方法用化學(xué)溶液反復(fù)清洗去除。331．腐蝕速率的測量根據(jù)ISO9226中關(guān)于評定大氣腐蝕性的2．試驗(yàn)結(jié)果與討論冷軋帶鋼

電鍍鋅

熱鍍鋅

同種材料在不同試驗(yàn)站的腐蝕速率342．試驗(yàn)結(jié)果與討論冷軋帶鋼電鍍鋅熱鍍鋅同種材2．試驗(yàn)結(jié)果與討論對于熱鍍鋅板，從同種材料的腐蝕情況看，不同試驗(yàn)站的環(huán)境腐蝕程度是有差異的，其中青島腐蝕性最嚴(yán)重，江津次之，武漢的環(huán)境腐蝕性最輕。在對材料腐蝕性的影響的因素中，相對濕度的影響是主要的，江津的相對濕度最高，青島、廣州次之，北京最低，同時(shí)高的相對濕度加上大氣污染的影響(如SO2，Cl-)會(huì)使腐蝕進(jìn)一步加劇。與此相反，如果僅有大氣污染而相對濕度低，則腐蝕未必嚴(yán)重。北京就是一例，北京大氣中SO2含量高于江津、廣州，但材料的腐蝕最輕，原因就在于北京的相對濕度低。以上腐蝕數(shù)據(jù)的比較是相對的，若要準(zhǔn)確推算鍍鋅板10年、20年的壽命，應(yīng)以鍍鋅板8年或10年的大氣曝曬數(shù)據(jù)為根據(jù)，那時(shí)鍍鋅板的腐蝕速率會(huì)趨于穩(wěn)定。同理，與國外鍍鋅板耐腐蝕性能的對比也應(yīng)延后進(jìn)行。

352．試驗(yàn)結(jié)果與討論對于熱鍍鋅板，從同種材料的腐蝕情況看，不同按ISO9223各試驗(yàn)站的環(huán)境腐蝕性分級(jí)

試驗(yàn)站地點(diǎn)環(huán)境參數(shù)分級(jí)潮濕時(shí)間SO2污染Cl-污染北京τ3P2S0青島τ4P3S3江津τ5P3S0廣州τ4P2S0-1武漢τ4P1S0從結(jié)果可以看到，試樣曝曬腐蝕數(shù)據(jù)與按ISO9223中環(huán)境參數(shù)的分級(jí)有某種對應(yīng)關(guān)系，這也被其它方面的試驗(yàn)結(jié)果所證實(shí)。因此，通過本研究不僅可以說明在以上5個(gè)試驗(yàn)站地區(qū)鍍鋅板的耐蝕性情況，而且可以推廣到其它類似地區(qū)在已知環(huán)境參數(shù)下鍍鋅板腐蝕的大致情況，對指導(dǎo)汽車用材和工程建設(shè)選材有重要意義。36按ISO9223各試驗(yàn)站的環(huán)境腐蝕性分級(jí)試驗(yàn)站地點(diǎn)環(huán)境參數(shù)2．試驗(yàn)結(jié)果與討論北京

青島

江津

武漢

廣州

不同材料在同一試驗(yàn)站的腐蝕情況372．試驗(yàn)結(jié)果與討論北京青島江津武漢廣州2．試驗(yàn)結(jié)果與討論從同一地區(qū)不同材料的腐蝕數(shù)據(jù)對比中，可明顯地看到鍍鋅板的壽命比碳鋼高30~100倍，熱鍍鋅與電鍍鋅板的耐蝕性是近似的，證實(shí)了鍍鋅板的耐蝕性主要取決于鍍鋅層的厚度，而與鍍層的組織結(jié)構(gòu)關(guān)系不大。江津地區(qū)電鍍鋅呈現(xiàn)高的腐蝕速率，原因是電鍍鋅的厚度很薄(20/20相當(dāng)于2.8μm)。一年的曝曬試驗(yàn)使鍍鋅板表面鋅層腐蝕露出基體，腐蝕速率是鍍鋅層和基板腐蝕速率的迭加。熱鍍鋅板與電鍍鋅板的差別還在于熱鍍鋅與基板之間存在合金層，合金層在鍍鋅層腐蝕后對基板仍有保護(hù)作用。382．試驗(yàn)結(jié)果與討論從同一地區(qū)不同材料的腐蝕數(shù)據(jù)對比中，可明顯2．試驗(yàn)結(jié)果與討論從本試驗(yàn)看，鈍化與未鈍化的試樣在一年曝曬試驗(yàn)中結(jié)果近似，原因是由于鋼廠鍍鋅板表面鈍化層是白色或透明的，鈍化層很薄，即鈍化膜中Cr6+含量很低，鈍化膜實(shí)質(zhì)上只解決鍍鋅產(chǎn)品生產(chǎn)出來后的短期存放和儲(chǔ)運(yùn)問題。壽命主要還是取決于鍍鋅層厚度。

關(guān)于鍍鋅板的表面狀態(tài)(大鋅花、小鋅花和無鋅花)的區(qū)別對鍍鋅板壽命也無重要影響，鍍鋅板的表面狀態(tài)只影響鍍鋅板的后加工性能(如涂漆性)和用戶的喜好。對壽命若有影響也僅是對“孕育期”產(chǎn)生影響。真正對鍍鋅板壽命有影響的因素，除鍍鋅層厚度外，應(yīng)是合金元素的影響，據(jù)國外報(bào)告熱鍍Zn-5Al-ReGalfan和Zn-55AlGalvalume的耐大氣腐蝕性能是鍍鋅板的3~5倍和6~8倍；電鍍鋅鐵和鋅鎳合金的耐大氣腐蝕性能是電鍍鋅的2~3倍和3~5倍。鍍層的出現(xiàn)，在相同耐蝕壽命條件下，合金鍍層厚度大大降低，重量減輕，節(jié)約材料，節(jié)省能耗，同時(shí)也改善了鍍鋅板的后加工性能。392．試驗(yàn)結(jié)果與討論從本試驗(yàn)看，鈍化與未鈍化的試樣在一年曝曬試試驗(yàn)結(jié)論①潮濕時(shí)間長和大氣污染(SO2、Cl-等)是產(chǎn)生嚴(yán)重大氣腐蝕的必要條件。對所有材料來說，潮濕期、SO2污染及大氣中Cl-含量是產(chǎn)生腐蝕的決定性因素。②大氣的腐蝕性可按主要環(huán)境參數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)試樣一年曝曬的腐蝕數(shù)據(jù)來劃分等級(jí)，根據(jù)這兩種方法評定的大氣腐蝕具有一致性。③鍍鋅板的耐蝕性明顯優(yōu)于碳鋼，其壽命正比于鍍鋅層厚度，與鍍鋅層結(jié)晶結(jié)構(gòu)、是否鈍化、鋅花形態(tài)等關(guān)系不大。④目前尚沒有一種試驗(yàn)室加速試驗(yàn)方法可模擬實(shí)際的曝曬試驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)室研究有助于解釋曝曬試驗(yàn)現(xiàn)象并從中總結(jié)出規(guī)律性的東西。40試驗(yàn)結(jié)論①潮濕時(shí)間長和大氣污染(SO2、Cl-等)是產(chǎn)生嚴(yán)第二節(jié)鋼板熱鍍鋅工藝簡介整體上說，帶鋼連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)工序分為如下五大部分：原板準(zhǔn)備→鍍前處理→熱鍍鋅→鍍后處理→成品檢驗(yàn)簡單的說，帶鋼連續(xù)熱鍍鋅工藝如下：開卷→焊接→清洗→退火→鍍鋅→鍍后冷卻→光整拉矯→鈍化→涂油→卷取根據(jù)鍍前處理方法的不同，鋼板熱鍍鋅工藝分為線外退火和線內(nèi)退火兩大類。41第二節(jié)鋼板熱鍍鋅工藝簡介整體上說，帶鋼連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)工序分2.1熱鍍鋅生產(chǎn)工藝發(fā)展賽拉斯法熱鍍鋅線外退火線內(nèi)退火濕法（單張鋼板熱鍍鋅法）干法莎倫法森吉米爾法改良森吉米爾法美鋼聯(lián)法單張鋼板熱鍍鋅法惠林法（帶鋼連續(xù)熱鍍鋅）422.1熱鍍鋅生產(chǎn)工藝發(fā)展賽拉斯法熱鍍鋅線外退火線內(nèi)退森吉米爾法森吉米爾法是線內(nèi)退火最具代表性的例子。波蘭人森吉米爾發(fā)明，并于1931年在波蘭建設(shè)了第一套寬度為300mm的連續(xù)帶鋼鍍鋅線。（1）森吉米爾法的線內(nèi)退火爐主要包括氧化爐、還原爐。（2）氧化爐中煤氣火焰直接加熱到450℃左右，燃燒軋制油。（3）還原爐中保護(hù)氣體（H2、N2）還原氧化鐵皮為海綿狀鐵（4）還原爐加熱帶鋼到700～800℃，完成了再結(jié)晶退火。（5）冷卻段控制適合的帶溫進(jìn)入鋅鍋（大約480℃）鍍鋅。（6）因?yàn)樯谞柗óa(chǎn)量高，鍍鋅質(zhì)量較好，所以獲得廣泛的應(yīng)用。43森吉米爾法森吉米爾法是線內(nèi)退火最具代表性的例子。43美鋼聯(lián)法美國鋼鐵公司于1948年設(shè)計(jì)并投產(chǎn)的一條熱鍍鋅線。森吉米爾法的一個(gè)變種，一個(gè)堿性電解脫脂槽取代了氧化爐的脫脂作用。原板：冷軋帶鋼。電解脫脂水洗烘干還原爐退火鋅鍋鍍鋅。（1）可適當(dāng)降低還原爐中保護(hù)氣體的氫含量。（2）帶鋼經(jīng)清洗后直接進(jìn)入還原爐加熱，增大了爐子的熱負(fù)荷。（3）這一改進(jìn)的工藝現(xiàn)已成為目前的主流工藝被廣泛應(yīng)用。44美鋼聯(lián)法美國鋼鐵公司于1948年設(shè)計(jì)并投產(chǎn)的一條熱鍍鋅線。42.2森吉米爾法與美鋼聯(lián)法的發(fā)展1965年美國阿姆柯公司發(fā)展了森吉米爾法，稱為改良森吉米爾法。它的主要特點(diǎn)：（1）氧化爐和還原爐用一個(gè)截面積較小的過道連接起來，這樣包括預(yù)熱爐、還原爐和冷卻段在內(nèi)的整個(gè)退火爐便構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)的整體。（2）過道與前后爐子結(jié)合為氣體密封性焊接結(jié)構(gòu)聯(lián)接，在預(yù)熱爐內(nèi)采用的空燃比小于1，降低帶鋼的氧化。在接近還原氣氛加熱，故叫做無氧化預(yù)熱爐。（3）帶鋼在無氧化爐加熱過程氧化量很少，經(jīng)過道進(jìn)入還原爐，過道盡可能將兩段的氣氛環(huán)境分開，并在保護(hù)氣體的通入條件下保持前后的爐子壓差，最大限度的將氧化性氣氛被排除在還原爐外。452.2森吉米爾法與美鋼聯(lián)法的發(fā)展1965年美國阿姆柯公司發(fā)2.2森吉米爾法與美鋼聯(lián)法的發(fā)展近些年，由于用戶對鍍鋅產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，尤其是在汽車制造領(lǐng)域，鍍鋅板被廣泛的應(yīng)用。相應(yīng)開發(fā)了烘烤硬化鋼、雙相鋼、相變誘導(dǎo)塑性鋼等新產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的強(qiáng)度都很高，在退火時(shí)需要有特殊的處理過程來保證產(chǎn)品的性能。因而目前爐子中出現(xiàn)了同連續(xù)退火機(jī)組極為相似的過時(shí)效段、感應(yīng)加熱段、控制冷卻段等新的退火工藝。下面為幾個(gè)連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組的示意圖，基于改良森吉米爾法和美鋼聯(lián)法，現(xiàn)在生產(chǎn)高級(jí)汽車板和家電板通常有三種工藝：462.2森吉米爾法與美鋼聯(lián)法的發(fā)展近些年，由于用戶對鍍鋅產(chǎn)品全輻射管退火爐＋過時(shí)效段＋感應(yīng)再加熱段

47全輻射管退火爐＋過時(shí)效段＋感應(yīng)再加熱段47全輻射管退火爐

48全輻射管退火爐48

DFF+輻射管退火爐

49DFF+輻射管退火爐493.1國標(biāo)－分類

國標(biāo)GB2518對熱鍍鋅鋼帶和鋼板產(chǎn)品分類方法從不同的角度作出規(guī)定。第三節(jié)熱鍍鋅產(chǎn)品定義及分類CQ級(jí)別按加工性能普通用途機(jī)械咬合沖壓深沖特殊鎮(zhèn)靜鋼深沖無時(shí)效超深沖DQ級(jí)DDQ級(jí)EDDQ級(jí)

SEDDQ級(jí)

503.1國標(biāo)－分類第三節(jié)熱鍍鋅產(chǎn)品定義及分類CQ級(jí)別按加工鍍鋅板分類按基板分：冷軋卷板、熱軋酸洗卷板按鋅層重量分：等厚鍍層、差厚鍍層、單面鍍層按表面結(jié)構(gòu)分（國標(biāo)中僅規(guī)定了四類）：

a、正常鋅花（鋅晶粒經(jīng)自由長大，直徑大于4mm)

b、小鋅花（鋅晶粒被人為限制，直徑小于4mm

）

c、無鋅花（調(diào)整鍍液化學(xué)成份，肉眼不可見鋅花形貌，鋅花直徑小于1mm

）

d、鋅鐵合金（鍍鋅后的鋼帶進(jìn)行熱處理，生成鋅與鐵的合金層）注：此外，還有鋅鋁合金，鋁鋅合金產(chǎn)品。

51鍍鋅板分類按基板分：冷軋卷板、熱軋酸洗卷板51鍍鋅板分類按表面質(zhì)量：定量對產(chǎn)品表面進(jìn)行檢驗(yàn)分類，國標(biāo)中分為普通表面、較高級(jí)表面、高級(jí)表面。表面質(zhì)量代號(hào)名稱特

征FA普通級(jí)表面允許存在小腐蝕點(diǎn)、不均勻的鋅花、劃傷、暗點(diǎn)、條紋、小鈍化斑等?？梢杂欣斐C直痕和鋅流紋。FB較高級(jí)表面不得有腐蝕點(diǎn)，但在允許有輕微的不完美表面，例如拉伸矯直痕、光整壓痕、劃痕、壓印、鋅花紋、鋅流紋、輕微的鈍化缺陷等。FC高級(jí)表面其較優(yōu)一面不得對優(yōu)質(zhì)涂漆層的均勻一致外觀產(chǎn)生不利影響。對其另一面的要求必須不低于表面級(jí)別FB

按表面處理：分為鈍化、涂油、磷化、漆封和不處理。52鍍鋅板分類按表面質(zhì)量：定量對產(chǎn)品表面進(jìn)行檢驗(yàn)分類，國標(biāo)中分為3.2基板熱鍍鋅鋼板

熱軋鍍鋅板

冷軋鍍鋅板

深沖用鋼

（Al鎮(zhèn)靜鋼、IF鋼）

高強(qiáng)鋼（BH、IF-HSS、固溶強(qiáng)化鋼、微合金鋼）

超高強(qiáng)鋼（DP、TRIP等）

533.2基板熱鍍鋅鋼板熱軋鍍鋅板冷軋鍍鋅板深沖用鋼（鋁鎮(zhèn)靜鋼現(xiàn)在低碳鋼板多用鎮(zhèn)靜鋼。鎮(zhèn)靜鋼就是鋼水在澆注前加入Mn鐵、Si鐵和Al等脫氧劑進(jìn)行充分脫氧，然后凝固時(shí)碳和氧不再發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沒有CO氣泡產(chǎn)生。當(dāng)鋼中的硅含量較高時(shí)，鍍層變厚并形成灰色鍍層，鍍層的粘附性極差，另外硅對鋼材的沖壓性能極為不利；而鋁鎮(zhèn)靜鋼在生產(chǎn)過程中可通過控制氮化鋁的固溶和析出，使鋁鎮(zhèn)靜鋼具有抗時(shí)效性和良好的沖壓成型性能，因此一般采用鋁鎮(zhèn)靜鋼作為熱鍍鋅基板。54鋁鎮(zhèn)靜鋼現(xiàn)在低碳鋼板多用鎮(zhèn)靜鋼。鎮(zhèn)靜鋼就是鋼水在澆注前加入MIF鋼IF（Interstitial-Free）鋼即真空脫C的且添加微細(xì)的鈦鈮Al鎮(zhèn)靜鋼，化學(xué)成分為碳≤0.003％，錳0.15％～0.30％，氮≤0.003％，并在其中加入Ti或Nb，使鋼中碳、氮原子完全被固定成碳氮化合物(TiCN、NbCN)，則鋼中就無間隙固溶原子存在，這些碳氮化合物在冷軋卷的再結(jié)晶退火中不溶解，因此無時(shí)效性。55IF鋼IF（Interstitial-Free）鋼即真空脫高強(qiáng)鋼高強(qiáng)度微合金鋼是以Si、Mn固溶強(qiáng)化，并添加少量Ti或Nb通過細(xì)化晶粒和析出強(qiáng)化而提高基板的強(qiáng)度。c含量一般都在0.1%左右，Nb含量為0.015-0.05%之間，V的含量在0.08-0.12%之間，Ti的添加量一般在0.10-0.20%之間，其他元素的控制范圍基本上與普通的低合金鋼和軟鋼相同。

56高強(qiáng)鋼高強(qiáng)度微合金鋼是以Si、Mn固溶強(qiáng)化，并添加少量Ti或高強(qiáng)鋼固溶強(qiáng)化高強(qiáng)鋼通過添加C、N、P、Si、Mn等元素形成間隙固溶體或置換固溶體起到固溶強(qiáng)化的作用。對于加P高強(qiáng)鋼，P含量<0.1%，其他元素與低碳Al鎮(zhèn)靜鋼和超低碳鋼基本相同。P的固溶強(qiáng)化鋼在高強(qiáng)度下有高的延展性，但是P過高有害于產(chǎn)品性能，如點(diǎn)焊性，而且隨著P含量增加，r值下降，伸長率降低，所以一般加P鋼板的抗拉強(qiáng)度一般不超過440MPa。57高強(qiáng)鋼固溶強(qiáng)化高強(qiáng)鋼通過添加C、N、P、Si、Mn等元素形成高強(qiáng)鋼高強(qiáng)度IF鋼板是以IF鋼為基板加P強(qiáng)化的熱鍍鋅鋼板，可以作沖壓用的熱鍍鋅鋼板。為了降低二次加工脆性，基板中加入少量的B。高強(qiáng)IF鋼不僅具有IF鋼的優(yōu)異的沖壓性能，而且具有較高的強(qiáng)度級(jí)別。

58高強(qiáng)鋼高強(qiáng)度IF鋼板是以IF鋼為基板加P強(qiáng)化的熱鍍鋅鋼板，可高強(qiáng)鋼BH鋼板是通過煉鋼和軋制熱處理工藝控制基板中保留10～20ppm的C，鋼板在沖壓加工過程中產(chǎn)生很多可動(dòng)位錯(cuò)，加工后烘烤時(shí)鋼中的C移動(dòng)到位錯(cuò)，形成苛氏氣團(tuán)和一些極細(xì)小的沉淀把位錯(cuò)釘扎使它不能運(yùn)動(dòng)，從而提高了強(qiáng)度。如果采用低碳Al鎮(zhèn)靜鋼生產(chǎn)BH鋼，游離C含量主要是通過調(diào)整冷卻條件和進(jìn)行過時(shí)效處理來控制的。其強(qiáng)度級(jí)別通常是通過C含量和Mn、P以及Si的含量來控制的。對于最小屈服強(qiáng)度在180MPa至300MPa之間時(shí)，C含量大約為0.017～0.4%。超低碳烘烤硬化鋼板是以超低碳鋼為基礎(chǔ)，通過添加微量元素Nb或Ti而制成的烘烤硬化冷軋鋼板，也是兼有優(yōu)良深沖性能和高的烘烤硬化性能的新型優(yōu)質(zhì)汽車用薄板。現(xiàn)在熱鍍鋅烘烤硬化鋼板多用超低碳鋼。59高強(qiáng)鋼BH鋼板是通過煉鋼和軋制熱處理工藝控制基板中保留10～超高強(qiáng)鋼雙相鋼是通過向低碳Al鎮(zhèn)靜鋼中添加Si、Mn、Cr等合金元素，通過控制鋼的淬透性和退火后快冷速度而獲得的鐵素體和馬氏體共存的雙相組織。其特點(diǎn)是在相當(dāng)柔軟的鐵素體基體上形成島狀或網(wǎng)狀的馬氏體，還可能有一些貝氏體，產(chǎn)生相變強(qiáng)化。屈服強(qiáng)度在200MPa～600MPa之間，屈強(qiáng)比為45～70%，即抗拉強(qiáng)度范圍為420MPa～1000MPa。其應(yīng)變硬化程度表現(xiàn)為n值，對于高強(qiáng)度級(jí)別，n值一般在0.18左右，對于低強(qiáng)度級(jí)別，n值一般在0.3左右。因此，雙相鋼不僅具有高的應(yīng)變強(qiáng)化效果，而且還具有優(yōu)異的烘烤硬化效果，并具有高均勻應(yīng)變量和斷裂應(yīng)變量。60超高強(qiáng)鋼雙相鋼是通過向低碳Al鎮(zhèn)靜鋼中添加Si、Mn、Cr等超高強(qiáng)鋼TRIP(transformationinductedplastic)鋼即相變誘導(dǎo)塑性高強(qiáng)鋼，通過相變誘發(fā)塑性使鋼板中殘余奧氏體在塑性變形效應(yīng)下誘發(fā)馬氏體生核，并產(chǎn)生局部硬化，繼而變形不再集中在局部，使相變均勻擴(kuò)散到整個(gè)材料以提高鋼板的強(qiáng)度和塑性。成分以C-Mn-Si合金系統(tǒng)為主，有時(shí)可以根據(jù)具體情況添加少量的Cr、V、Ni等合金元素，典型的TRIP鋼C含量為0.1～0.2％，Mn、Si含量一般均為1~2%。組織由50～60％鐵素體、25～40％貝氏體或少量馬氏體和5～15％殘余奧氏體組成。61超高強(qiáng)鋼TRIP(transformationinduct3.3鍍層成分一、有鋅花鍍鋅板目前市場上流通的商用有鋅花熱鍍鋅板均為鋅-鋁-鉛鍍層板。熱鍍鋅作業(yè)時(shí)，鋅鍋中含鋁量為0.10～0.24％，可獲得良好的鋅層粘附性；鋅鍋中含鉛量0.05～0.22％可獲得鋅花。目前多用于工業(yè)、民用建筑，趨勢是逐漸被無鋅花產(chǎn)品代替。二、無鋅花鍍鋅板當(dāng)鋅鍋中鋅液的化學(xué)成分控制為含鋁量0.16～0.20％，含鉛量0.005％時(shí)，此時(shí)生產(chǎn)出的熱鍍鋅板無鋅花，在市場上稱為無鉛熱鍍鋅板。目前多用于汽車工業(yè)、家電行業(yè)。在汽車上的應(yīng)用主要是歐美汽車業(yè)。623.3鍍層成分一、有鋅花鍍鋅板623.3鍍層成分三、合金化鍍鋅板鋅鍋中鋅液化學(xué)成分為鋁含量0.10～0.13％；鉛含量為0.005～0.22％。其生產(chǎn)過程是通過對熱浸鍍鋅后的鋼板進(jìn)行退火加熱，使表面的鍍層在510～560℃繼續(xù)進(jìn)行Zn-Fe擴(kuò)散反應(yīng)，直至鍍層表面的純鋅層消失，完全轉(zhuǎn)化為δ1相的Zn-Fe合金層。鍍層的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化使其性能得到了改善。焊接性能：鍍鋅產(chǎn)品表面的純鋅層在焊接時(shí)易揮發(fā)，鋅蒸氣將對電極產(chǎn)生污染，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量，鋅鐵合金層含鐵量在8-12％范圍內(nèi)，使焊接性能得到較大的改善。涂漆性：鍍鋅產(chǎn)品表面布滿鋅花，使涂漆性變得很差。鋅鐵合金產(chǎn)品在顯微鏡下可以看到表面凹凸不平，有細(xì)微疏松和空洞，粗糙度較高，這種麻面可使涂層獲得良好的粘附性。成型性：鍍層的韌性與處理前發(fā)生明顯的變化，進(jìn)行較復(fù)雜的成型加工容易產(chǎn)生粉化。目前多用于汽車工業(yè)和輕工業(yè)。633.3鍍層成分三、合金化鍍鋅板633.3鍍層成分四、鋅鋁合金鋼板鋅鋁合金鋼板國外稱為Galfan是80年代初期，由ILDERD（國際鍍鋅協(xié)會(huì)）聯(lián)合8個(gè)生產(chǎn)廠家共同研制開發(fā)的新品種。Glfan鋅液化學(xué)成分為Zn+Al5％+混合稀土元素0.1％，合金熔點(diǎn)為385℃，浸鍍溫度比鍍鋅板低20℃以上。該產(chǎn)品耐腐蝕性為熱鍍鋅板的2～3倍，可焊性、涂漆性均與鍍鋅板相當(dāng)。目前多用于工業(yè)、民用建筑。五、鋁鋅合金鋼板該產(chǎn)品也稱為Galvalum是70年代初期由美國伯利恒鋼鐵公司研制開發(fā)的新品種，合金成分55％Al+43.5％Zn+1.5％S。由于鋁含量較高，熱鍍鋅的溫度一般為590～600℃。該產(chǎn)品特點(diǎn)具有較好的耐熱性，可以在500℃環(huán)境下長期工作。在工業(yè)耐腐蝕性為鍍鋅產(chǎn)品的5倍，在鍍層厚度相同的條件下，鹽霧試驗(yàn)?zāi)臀g性為鍍鋅板的5-10倍?？赏科嵝院秃附有酝冧\板相等，但成型性較差。目前多用于工業(yè)、民用建筑、輕工業(yè)、食品業(yè)等。643.3鍍層成分四、鋅鋁合金鋼板64第四節(jié)汽車用熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)技術(shù)當(dāng)前汽車工業(yè)在汽車鋼板用材方面有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：（1）越來越多地采用高強(qiáng)度的鋼板，使汽車鋼板在保證使用性能的前提下適當(dāng)減薄，以達(dá)到減重節(jié)能、減少廢氣排放保護(hù)環(huán)境的目的；（2）大量采用鍍鋅鋼板，增加汽車的耐腐蝕性能，以應(yīng)對冬季道路撒鹽、環(huán)境對汽車的腐蝕加劇的狀況，提高汽車的使用壽命。65第四節(jié)汽車用熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)技術(shù)當(dāng)前汽車工業(yè)在汽車鋼板用材方鍍鋅鋼板有熱鍍鋅鋼板和電鍍鋅鋼板。近年來汽車用的熱鍍鋅鋼板比電鍍鋅鋼板的發(fā)展要快得多，并正逐步取代電鍍鋅鋼板，成為汽車鋼板的主流。熱鍍鋅生產(chǎn)線實(shí)質(zhì)是連續(xù)退火生產(chǎn)線和鍍鋅系統(tǒng)的組合。鋼板通過加熱、保溫和冷卻等一系列熱處理使鋼板具有一定的力學(xué)性能，并且使表面有一個(gè)鍍鋅所必須的清潔的表面；然后鋼板經(jīng)鋅鍋鍍鋅、氣刀控制鋅層厚度、合金化處理（生產(chǎn)合金化熱鍍鋅鋼板時(shí)用）、光整、表面后處理（鈍化或磷化）和涂油等工序完成生產(chǎn)過程。66鍍鋅鋼板有熱鍍鋅鋼板和電鍍鋅鋼板。近年來汽車用的熱鍍鋅鋼板比4.1汽車用熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)技術(shù)的重點(diǎn)①清洗段鋼板清洗技術(shù)②退火段高精度鋼板溫度控制技術(shù)：―高精度測溫計(jì)―高精度控制系統(tǒng)爐內(nèi)穩(wěn)定操作技術(shù)―防止金屬粘輥―防止熱瓢曲③鋅鍋段鋅鍋沉沒輥的長壽技術(shù)鍍層厚度均勻技術(shù)鋅液成分穩(wěn)定技術(shù)鋅渣缺陷防止技術(shù)④合金化爐段高精度合金化控制技術(shù)－高精度測溫技術(shù)－Zn-Fe相探測器－Zn-Fe相探測系統(tǒng)⑤出口段在線精整在線性能檢測和粗糙度檢測在線缺陷檢測674.1汽車用熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)技術(shù)的重點(diǎn)①清洗段④合金化爐4.2汽車用熱鍍鋅鋼板的性能和要求汽車用熱鍍鋅鋼板有什么與其它應(yīng)用領(lǐng)域用的熱鍍鋅鋼板不同的特點(diǎn)？汽車用熱鍍鋅鋼板的加工和對性能的要求

684.2汽車用熱鍍鋅鋼板的性能和要求汽車用熱鍍鋅鋼板有什么與汽車用熱鍍鋅鋼板的性能和要求:1．成形性能2．焊接性能3．良好的耐腐蝕性4．良好的涂漆性5．良好的表面狀態(tài)、形貌，嚴(yán)格的尺寸精度6．足夠的強(qiáng)度和剛度69汽車用熱鍍鋅鋼板的性能和要求:69成形性能（1）鍍鋅鋼板在汽車工業(yè)中主要作為沖壓件，成形性是其基本要求，在不同的使用部位要求具有不同的成形級(jí)別。（2）更高的成形性要求。（3）熱鍍鋅鋼板的成形性包括整體鋼板的成形性和鍍層的成形性（4）整體板的成形性主要取決于基板的冶金化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝，但同時(shí)熱鍍鋅在線退火過程對其也有相當(dāng)大的影響，其基本指標(biāo)為r值（塑性應(yīng)變比）和n值（加工硬化指數(shù)）。（5）鍍層的成形性主要是指板在承受變形時(shí)鍍層抗粉化、開裂、結(jié)堆和剝落的能力，它與鍍層本身的延展塑性和鍍層與基體板間的附著力相關(guān)，取決于熱鍍鋅工藝本身所決定的鍍鋅層的組成、合金相結(jié)構(gòu)和形態(tài)等因素。70成形性能（1）鍍鋅鋼板在汽車工業(yè)中主要作為沖壓件，成形性是其焊接性能（1）汽車工業(yè)常需要焊接（點(diǎn)焊）沖壓零件。（2）熱鍍鋅鋼板在焊接時(shí)，受熱易揮發(fā)，焊接電極污染，縮短電極壽命，影響連續(xù)生產(chǎn)。（3）嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量，同時(shí)也影響焊接強(qiáng)度。因此要求鍍鋅鋼板具有點(diǎn)焊的連續(xù)打點(diǎn)性，以保證零件的牢固連接和焊接自動(dòng)工藝加工過程的暢通。一般鍍層厚度越厚，表面硬度越低，其點(diǎn)焊性能越差。71焊接性能（1）汽車工業(yè)常需要焊接（點(diǎn)焊）沖壓零件。71良好的耐腐蝕性汽車工業(yè)中采用鍍鋅板主要就是解決腐蝕問題。（1）汽車的大氣腐蝕。（2）汽車的縫隙腐蝕和電偶腐蝕等局部腐蝕，最終成為穿孔。（3）一般而言，熱鍍鋅鋼板的耐蝕性取決于鍍層厚度，厚的鍍鋅層能相應(yīng)地延長耐蝕壽命，然而過厚的鍍鋅層將不可避免地?fù)p害其它的幾項(xiàng)性能指標(biāo)。72良好的耐腐蝕性汽車工業(yè)中采用鍍鋅板主要就是解決腐蝕問題。7良好的涂漆性鍍鋅鋼板與涂漆聯(lián)合使用，一方面可以更進(jìn)一步地提高其耐蝕性，另一方面可以獲得色彩豐富、光潔漂亮的裝飾性外觀。因而在汽車工業(yè)中要求汽車鋼板具有良好的涂漆粘附性，同時(shí)要具有涂漆后的美觀性。這具體表現(xiàn)在易于選擇合適的磷化、鈍化工藝以獲得多孔狀的易于與涂漆實(shí)現(xiàn)耦合的預(yù)處理轉(zhuǎn)化膜，以及對電泳底漆和電泳工藝的適應(yīng)性等。73良好的涂漆性鍍鋅鋼板與涂漆聯(lián)合使用，一方面可以更進(jìn)一步地提高良好的表面狀態(tài)、形貌，嚴(yán)格的尺寸精度熱鍍鋅鋼板嚴(yán)格的尺寸工差，良好的板形、平坦度和表面一定的粗糙度，一方面可以保證汽車工業(yè)中暢通自動(dòng)加工過程，滿足沖壓成形工藝、焊接工藝和自動(dòng)化生產(chǎn)線上機(jī)器手的精確操作需要；另一方面好的表面有利于沖壓過程的工藝潤滑和零件表面光潔進(jìn)而獲得涂漆后的漂亮外觀。74良好的表面狀態(tài)、形貌，嚴(yán)格的尺寸精度熱鍍鋅鋼板嚴(yán)格的足夠的強(qiáng)度和剛度（1）節(jié)能是當(dāng)今世界工業(yè)的共同問題，汽車節(jié)能最有效的措施即是輕量化對策。（2）汽車工業(yè)的輕量化一方面是通過汽車結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，但更重要的是大量采用高強(qiáng)度鋼板來減薄其厚度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)汽車鋼板厚度減少0.05mm、0.10mm、0.15mm時(shí)，車身重量分別減少6%、12%、18%，而車身重量每減少1%，燃料消耗可降低0.6—1%。此外高強(qiáng)度鋼板的使用，還可極大地提高汽車防撞擊的安全性。75足夠的強(qiáng)度和剛度（1）節(jié)能是當(dāng)今世界工業(yè)的共同問題，汽車節(jié)能4.3

鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展

1．機(jī)組成高速大型化出于規(guī)?；a(chǎn)經(jīng)營降低成本的目的和汽車工業(yè)對車身外蓋板寬度達(dá)近2000mm的市場需要，90年代以來新建的機(jī)組，特別是針對汽車板的機(jī)組,其年生產(chǎn)能力大都在30-70萬噸，產(chǎn)品寬度為1600-2000mm，工藝段最高速度達(dá)200m/min。機(jī)組的高速大型化不僅有利于提升市場競爭力，在一定程度上還可以提高熱鍍鋅鋼板的表面質(zhì)量。764.3鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展1．機(jī)組成高速大型化764.3

鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展2．生產(chǎn)系統(tǒng)柔化或?qū)I(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)的柔化和專業(yè)化是一對矛盾，體現(xiàn)出經(jīng)營的兩個(gè)極端。（1）熱鍍鋅生產(chǎn)線的柔化系統(tǒng)往往一線多用，設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜又齊全，可以生產(chǎn)不同鍍層，不同表面狀態(tài)的產(chǎn)品。（2）熱鍍鋅生產(chǎn)線的專業(yè)化系統(tǒng)產(chǎn)品專一，可以以高質(zhì)量的產(chǎn)品贏得大客戶的青睞。我國現(xiàn)有的熱鍍鋅生產(chǎn)線有的盡管產(chǎn)品品種單一，但不是專業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)。專業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)的典型代表如NKK福山鋼廠的3號(hào)熱鍍鋅線，其產(chǎn)品全部為Zn-Fe合金板。774.3鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展2．生產(chǎn)系統(tǒng)柔化或?qū)I(yè)化774.3

鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展3．美鋼聯(lián)法熱鍍鋅工藝盛行隨著汽車、家電工業(yè)對熱鍍鋅板質(zhì)量，特別是表面質(zhì)量的要求提高，新建熱鍍鋅線中美鋼聯(lián)法逐漸取代了改良森吉米爾法。（1）改良森吉米爾法其退火爐的前段均采用明火加熱，不可避免地會(huì)在鋼帶表面殘留一些燃燒積碳灰塵，同時(shí)無氧化氣氛在爐內(nèi)很難達(dá)到，兩方面的原因會(huì)影響鍍鋅層的附著力和最后的表面質(zhì)量。（2）美鋼聯(lián)法爐前的電解脫脂可以將表面的殘留油脂和鐵粉屑在爐外完全清理干凈，保證不把臟物帶到退火爐中；同時(shí)退火爐全部為輻射管加熱，爐中的還原氣氛能始終保持鋼帶表面的純鐵狀態(tài)直到進(jìn)入鋅鍋為止，這樣生產(chǎn)出的鍍鋅鋼板其鍍層附著力極佳，保證成形過程中鍍層不會(huì)剝落。784.3鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展3．美鋼聯(lián)法熱鍍鋅工藝盛行784.3

鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展4．機(jī)組采用塔式爐（立式爐）機(jī)組采用塔式退火爐，不僅爐長縮短，適應(yīng)高速化生產(chǎn)，而且爐輥少，減少了爐輥對鋼帶表面的擦傷和輥壓印，使帶鋼表面等級(jí)提高，獲得理想表面質(zhì)量，同時(shí)可以設(shè)立爐內(nèi)外張力的分段控制，促進(jìn)板形的改善。794.3鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展4．機(jī)組采用塔式爐（立式爐）74.3

鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展5．精確控制鍍層厚度和均勻性（1）精確地控制鍍層的厚度、均勻性和鍍層表面光潔度是鍍鋅技術(shù)中的關(guān)鍵問題，其過程的實(shí)現(xiàn)是以計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制的先進(jìn)氣刀和輔以其它的手段。（2）氣刀是控制鍍層厚度和均勻性的核心，它是通過調(diào)節(jié)氣刀吹氣的壓力、距離、高度、角度等參數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。（3）控制鍍層厚度和均勻性的輔助手段：a.鋅鍋中的穩(wěn)定輥和糾正輥。b.噴流式陶瓷感應(yīng)鍋。804.3鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展5．精確控制鍍層厚度和均勻性84.3

鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展6．有效控制鍍鋅表面狀態(tài)和鍍層組成結(jié)構(gòu)通過鋅液Al、Pb元素的微調(diào)和鍍鋅后冷卻方式的改變，可分別獲得大鋅花、小鋅花和無鋅花的不同表面狀態(tài)，以適應(yīng)不同行業(yè)的需要。比如小鋅花的控制采用法國噴鋅粉的專利技術(shù)較以前的噴霧法更為先進(jìn)可靠。鍍層組成成分和結(jié)構(gòu)的控制在合金化熱鍍鋅板和一些新型深沖鋼板的生產(chǎn)中顯得特別有意義，它可以有效地提高鍍層的深沖成形性。814.3鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展6．有效控制鍍鋅表面狀態(tài)和鍍層4.3

鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展7．加強(qiáng)后處理在機(jī)械處理方面主要是加強(qiáng)光整處理，目前較為流行的做法是采用二輥和四輥兩次光整處理，在光整小鋅花板的生產(chǎn)中尤為重要，這樣不僅可以獲得好的板形，還可以獲得一定的表面粗糙度，滿足汽車工業(yè)的需要?；瘜W(xué)處理方法主要是開發(fā)環(huán)保型的無鉻鈍化工藝和改輥式涂油為靜電涂油。另一個(gè)引人注目的趨勢是在生產(chǎn)合金化鍍鋅板時(shí)，為了改善板在沖壓過程中的潤滑特性，成形時(shí)的鍍層抗粉化性以及防止電泳涂底漆時(shí)起泡，在機(jī)組的后面加上一段電鍍純鐵的工藝段，這樣生產(chǎn)出來的鋼板是汽車外面板的理想材料。824.3鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展7．加強(qiáng)后處理824.3

鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展8．新鍍層品種的開發(fā)

為了進(jìn)一步提高熱鍍鋅板的耐蝕性和其它性能，目前開發(fā)的新型合金鍍層有：Zn-Al-Re；Zn-Mg；Zn-Ni；Zn-Al-Mg-Si等其中最為成功的是Galfan的Zn-Al-Re合金鍍層，其耐蝕性是鍍鋅層的2-3倍，其它性能不相上下，目前世界上已有74家工廠獲得其專利許可證，大有替代傳統(tǒng)熱鍍鋅層之勢。834.3鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展8．新鍍層品種的開發(fā)834.3

鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展9．加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的研究熱鍍鋅鋼板的相關(guān)技術(shù)是指與客戶使用時(shí)相關(guān)的耐蝕性、焊接性、成形性、涂漆性等性能指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)。冶金廠向客戶提供這些性能指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)客戶正確使用，目的是為了贏得客戶，是市場競爭的需要。國外冶金廠商在這方面做得很好，我國的廠家由于認(rèn)識(shí)的問題，目前差距較大。實(shí)際上，熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)技術(shù)包括基板的生產(chǎn)技術(shù)和熱鍍鋅技術(shù)。844.3鋼板熱鍍鋅技術(shù)的新發(fā)展9．加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的研究84演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！熱鍍鋅機(jī)組培訓(xùn)86熱鍍鋅機(jī)組培訓(xùn)1思考：為什么帶鋼表面要鍍鋅？（1）金屬的腐蝕

問題1.

金屬的腐蝕機(jī)理

問題2.金屬的大氣腐蝕

問題3.

”犧牲陽極“保護(hù)問題4.

鍍鋅層對鋼鐵腐蝕的防護(hù)過程（2）外表美觀第一章帶鋼連續(xù)熱鍍鋅概述87思考：第一章帶鋼連續(xù)熱鍍鋅概述2（1）金屬腐蝕的定義

當(dāng)金屬和周圍介質(zhì)接觸時(shí)，由于發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)作用而引起的破壞叫做金屬的腐蝕。（2）金屬腐蝕的危害金屬腐蝕后失去了金屬的特性，在外形、色澤以及機(jī)械性能等方面都將發(fā)生變化，造成設(shè)備破壞、管道泄漏、產(chǎn)品污染，釀成燃燒或爆炸等惡性事故以及資源和能源的嚴(yán)重浪費(fèi)，使國民經(jīng)濟(jì)受到巨大的損失。鋼鐵產(chǎn)品的1/10消耗于腐蝕。被腐蝕報(bào)廢的金屬制品的制造價(jià)值往往要比金屬本身的價(jià)值高很多。

金屬的腐蝕及危害88（1）金屬腐蝕的定義金屬的腐蝕及危害3問題一：金屬的腐蝕機(jī)理

思考：鋼鐵為什么會(huì)被腐蝕？金屬的腐蝕按反應(yīng)機(jī)理的不同分為：（1）物理腐蝕：單純的物理溶解所引起的破壞（2）化學(xué)腐蝕（3）電化學(xué)腐蝕89問題一：金屬的腐蝕機(jī)理思考：4金屬材料與外界介質(zhì)發(fā)生純化學(xué)反應(yīng)而損壞的現(xiàn)象.反應(yīng)特點(diǎn)是非電解質(zhì)中的氧化劑直接與金屬表面的原子相互作用形成腐蝕產(chǎn)物，反應(yīng)過程中無電流產(chǎn)生?；瘜W(xué)腐蝕的介質(zhì)通常為干燥氣體和非電解質(zhì)溶液。這種腐蝕往往在高溫條件下比在低溫條件下快得多。實(shí)際中由于化學(xué)腐蝕造成的金屬腐蝕是很少的?；瘜W(xué)腐蝕90化學(xué)腐蝕5金屬材料與外界介質(zhì)（電解質(zhì)溶液）發(fā)生電化學(xué)作用而損壞的現(xiàn)象。其特點(diǎn)是腐蝕反應(yīng)包含一個(gè)陽極氧化反應(yīng)和一個(gè)陰極還原反應(yīng)。兩反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，反應(yīng)過程中有電流產(chǎn)生。金屬在大氣、海水、土壤及各種電解質(zhì)溶液中的腐蝕均屬于此類腐蝕。金屬破壞大多數(shù)是電化學(xué)腐蝕所致。

電化學(xué)腐蝕在生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛存在。

電化學(xué)腐蝕91金屬材料與外界介質(zhì)（電解質(zhì)溶液）發(fā)生電化學(xué)作用而損壞的現(xiàn)象?；瘜W(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別（1）化學(xué)腐蝕是一種單純的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過程無電流產(chǎn)生；電化學(xué)腐蝕反應(yīng)過程有電流產(chǎn)生。（2）化學(xué)腐蝕在表面進(jìn)行，對鋼鐵內(nèi)部影響不大；電化學(xué)腐蝕在鋼鐵表面和內(nèi)部都能進(jìn)行，是導(dǎo)致鋼鐵被透徹腐蝕的主要原因。（3）電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕在機(jī)理上的主要區(qū)別在于電化學(xué)腐蝕時(shí)，金屬與介質(zhì)的相互作用被分為兩個(gè)獨(dú)立的共軛反應(yīng)：陽極（放出電子的電極）過程是金屬原子以離子形式進(jìn)入溶液；陰極（得到電子的電極）過程是從陽極過來的電子，被電解質(zhì)溶液中能夠吸收電子的氧化性物質(zhì)接受而發(fā)生還原反應(yīng)。92化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別（1）化學(xué)腐蝕是一種單純的化學(xué)反應(yīng)

為什么鋼鐵會(huì)腐蝕？其根本原因還是鋼鐵自身的原因，任何金屬最穩(wěn)定的狀態(tài)就是它原來在自然界中所處的狀況，所以一旦條件適合，它們便恢復(fù)到原先的礦物狀態(tài)，生成氧化物、硫化物、碳酸鹽等，這就是金屬的腐蝕現(xiàn)象。93為什么鋼鐵會(huì)腐蝕？8影響金屬腐蝕的外因（外界介質(zhì)）腐蝕除決定于金屬本身的化學(xué)性質(zhì)和組織結(jié)構(gòu)外，還與周圍的介質(zhì)有很大關(guān)系。如潮濕環(huán)境比干燥環(huán)境容易銹蝕，雜質(zhì)多的比雜質(zhì)少的金屬容易銹蝕，高溫條件下比低溫條件下容易銹蝕，有害雜質(zhì)多的、臟的環(huán)境比空氣流通、干凈的環(huán)境易銹蝕，金屬零件表面光潔度低的比表面光潔度高的易銹蝕等等。94影響金屬腐蝕的外因（外界介質(zhì)）腐蝕除決定于金屬本身的化學(xué)性質(zhì)問題2：金屬的大氣腐蝕一、鋼的大氣腐蝕鋼鐵在大氣腐蝕中生成的銹層中含F(xiàn)eO、Fe2O3、Fe3O4，其中FeO、Fe2O3比較疏松，易溶解，而且Fe2+還會(huì)進(jìn)一步氧化。因而鋼鐵表面生成的銹層并不能減緩鋼鐵表面繼續(xù)腐蝕的速度。當(dāng)空氣中含有SO2氣體時(shí)，將在銹層的底部生成FeSO4·4H2O和Fe2(SO4)3等白色結(jié)晶。它們對鋼的腐蝕起促進(jìn)作用，還能引起點(diǎn)蝕。95問題2：金屬的大氣腐蝕一、鋼的大氣腐蝕10二、鋅的大氣腐蝕在干燥狀態(tài)時(shí)，由于鋅的性能較活潑，也能生成ZnO，在潮濕的大氣中，鍍鋅層表面存在水膜，也會(huì)發(fā)生有氧參與的電化學(xué)腐蝕。于是鋅的表面會(huì)生成由ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3組成的銹層（白銹）。由于ZnO的體積比金屬鋅的體積大0.44倍，所以銹層的初期比較致密，而且在潮濕情況下生成的Zn(OH)2、ZnCO3組成的銹層粘附性較好，所以鋅比鋼鐵的耐大氣腐蝕性能好，見下表。問題2：金屬的大氣腐蝕96二、鋅的大氣腐蝕問題2：金屬的大氣腐蝕11

鋅和鋼在不同大氣中的重量損失大氣種類鋅損失量g/(m2·a)含銅<0.05%的鋼損失量g/(m2·a)損失量比較鋅：鋼工業(yè)區(qū)8213001：15.7城市436001：14.0農(nóng)村154301：28.4在空氣受到污染且鋅在露天的情況下，由于空氣中SO2、NO2以及Cl-的存在都會(huì)加劇鋅的腐蝕。所以鍍鋅板在不同環(huán)境中使用時(shí)，其使用壽命和耐蝕性有較大的差別。問題2：金屬的大氣腐蝕97鋅和鋼在不同大氣中的重量損失大氣鋅損失三、鋁的大氣腐蝕（先講犧牲陽極保護(hù)法）鋁在大氣中也會(huì)發(fā)生腐蝕，表面會(huì)生成氧化層，而Al2O3是非常穩(wěn)定和難于溶解的物質(zhì)，它使鋼板表面處于一種鈍態(tài)，極不活躍，即使刮傷后也能很快再生成Al2O3，保護(hù)了Al的進(jìn)一步氧化，所以具有良好的耐氧化性，但因此對鋼板的陰極保護(hù)作用不如鍍鋅層。思考：為什么鍍鋁鋼板陰極保護(hù)作用不如鍍鋅板？鋅是一種既可以防止鋼鐵腐蝕又能受自身腐蝕產(chǎn)物保護(hù)使自身腐蝕速度減慢的金屬，用鋅作為表面包層來保護(hù)鋼材成本比較低，這就促成了熱鍍鋅工業(yè)的發(fā)展，使熱鍍鋅成為應(yīng)用最廣泛的金屬防腐蝕方法。

問題2：金屬的大氣腐蝕98三、鋁的大氣腐蝕（先講犧牲陽極保護(hù)法）問題2：金屬的大氣腐四、溫度對腐蝕情況的影響一般說來，溫度升高腐蝕加速。當(dāng)然也有例外，如鋼鐵件在沸騰海水中因氧的溶解度隨溫度升高而下降，其腐蝕速率反而比熱海水的腐蝕速率低。五、環(huán)境差異對腐蝕情況的影響海洋氣候：潮濕，富含鹽類，給金屬電化學(xué)腐蝕提供充足的電解質(zhì)。工業(yè)區(qū)：大氣中富含SO2、NO2、CO2，造成酸性環(huán)境。問題2：金屬的大氣腐蝕99四、溫度對腐蝕情況的影響問題2：金屬的大氣腐蝕14問題三：“犧牲陽極”保護(hù)”犧牲陽極“保護(hù)是陰極保護(hù)兩種方法之一。陰極保護(hù)，是一個(gè)電化學(xué)專業(yè)術(shù)語，它是給需要保護(hù)的金屬補(bǔ)充大量的電子，使被保護(hù)金屬整體處于電子過剩的狀態(tài)，使金屬表面各點(diǎn)達(dá)到同一負(fù)電位，金屬原子不容易失去電子而變成離子溶入溶液。實(shí)現(xiàn)對金屬的陰極保護(hù)有兩種辦法：外加電流陰極保護(hù)和犧牲陽極陰極保護(hù)。100問題三：“犧牲陽極”保護(hù)”犧牲陽極“保護(hù)是陰極保護(hù)兩種方法之強(qiáng)制外加電流保護(hù)法強(qiáng)制外加電流陰極保護(hù)是通過外加直流電源以及輔助陽極，迫使電流從土壤中流向被保護(hù)金屬，使被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)電位低于周圍環(huán)境。被保護(hù)金屬、輔助陽極在腐蝕介質(zhì)中形成的電解池中，分別是負(fù)極、正極。輔助陽極本身不消耗。強(qiáng)制外加電流保護(hù)方法需要一個(gè)持續(xù)不斷的電流，所以在這套保護(hù)方案中必須有恒電位儀對電流進(jìn)行控制。此保護(hù)方法一般用在大型的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備中，如機(jī)場油庫的長達(dá)幾十公里的輸油管線保護(hù)等。

101強(qiáng)制外加電流保護(hù)法強(qiáng)制外加電流陰極保護(hù)是通過外加直流電源以及犧牲陽極保護(hù)法犧牲陽極陰極保護(hù)法是將電位更負(fù)或者說更為活潑的金屬與被保護(hù)金屬連接，并處于同一電解質(zhì)中，使該金屬上的電子轉(zhuǎn)移到被保護(hù)金屬上去，使整個(gè)被保護(hù)金屬處于一個(gè)較負(fù)的、相同的電位下。也就是通過兩者形成原電池，保護(hù)金屬代替被保護(hù)金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，代替被保護(hù)金屬被腐蝕消耗。犧牲陽極的陰極保護(hù)示意圖（摘自高中化學(xué)課本）102犧牲陽極保護(hù)法犧牲陽極陰極保護(hù)法是將電位更負(fù)或者說更為活潑

金屬電極電位較低的金屬優(yōu)先發(fā)生氧化，失去電子，向金屬電極電位較高的金屬提供電子，防止其發(fā)生氧化。ZnFeeZn2+Fe2+e103金屬電極電位較低的金屬優(yōu)先發(fā)生氧化，失去電子，向金屬電極電電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位：金屬活動(dòng)性是指金屬原子在水溶液中丟失電子的能力，金屬的位置越靠前，金屬在水溶液中就越容易丟失電子變成離子，它的活動(dòng)性就越強(qiáng)。早期的化學(xué)家把金屬跟酸、水等反應(yīng)的劇烈程度作為衡量金屬活動(dòng)性大小的標(biāo)志，是不嚴(yán)格的。準(zhǔn)確的方法是以金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位來比較金屬的活動(dòng)性大小，而標(biāo)準(zhǔn)電極電位也是以氫電極定為零作為標(biāo)準(zhǔn)來測定的。（單個(gè)電極的絕對電極電位無法測得，只能測得相對電極電位）規(guī)定：將標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為負(fù)極與待測電極組成電池，電位差即該電極的相對電極電位，比標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電位高的為正，反之為負(fù)。標(biāo)準(zhǔn)電極電位為負(fù)值的金屬比氫活潑；標(biāo)準(zhǔn)電極電位為正值的金屬活動(dòng)性小于氫。104電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位：19電極電位

金屬中或多或少總會(huì)含有某些雜質(zhì)，不同的金屬有不同的電位，同一種金屬內(nèi)的不同組成物也有不同的電位。當(dāng)金屬與某一種能導(dǎo)電的溶液接觸時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)電位差，使溶液中出現(xiàn)電子流，使電位低的金屬首先被腐蝕。Zn與Fe的電極過程

電極過程標(biāo)準(zhǔn)電極電位，伏Zn的電極過程Zn-2e→Zn2+-0.762O2+2H2O+4e→4OH-+0.401Fe的電極過程Fe-2e→Fe2+-0.4392H++2e→H20.000105電極電位

金屬中或多或少總會(huì)含有某些雜質(zhì)，不同的金屬有不同的電極電位金屬在25℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位（對于Me→Me++ne的電極反應(yīng)）電極過程標(biāo)準(zhǔn)電位/V電極過程標(biāo)準(zhǔn)電位/VAlAl3+-1.66SnSn2+-0.136ZnZn2+-0.762CdCd2+-0.403FeFe2+-0.44CuCu2++0.34PbPb2+-0.126AgAg+＋0.7996106電極電位金屬在25℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位電極過程標(biāo)準(zhǔn)電位/V電（1）金屬防腐的方法改善金屬的本質(zhì)如：鋼中加入鎳、鉻制成不銹鋼形成保護(hù)層（把被保護(hù)金屬與腐蝕介質(zhì)隔開，或?qū)饘龠M(jìn)行表面處理）

如：噴漆、搪瓷、電鍍、熱浸鍍（包括熱鍍鋅）等改善腐蝕環(huán)境如：減少腐蝕介質(zhì)的濃度，除去介質(zhì)中的氧，控制環(huán)境溫度、濕度等。也可以采用在腐蝕介質(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)（緩蝕劑）來減少和防止金屬腐蝕。電化學(xué)保護(hù)法如：犧牲陽極保護(hù)法（常用于保護(hù)海輪外殼）

金屬的防腐107（1）金屬防腐的方法金屬的防腐22（2）解決鋼材腐蝕問題通常采用以下兩種方法：合金防腐就是將鋼制成含有Ni、Cr等化學(xué)成分的不銹鋼及耐蝕鋼表面包層防腐就是在鋼材表面形成金屬鍍層（鋅、鋁、錫、鉛等）、非金屬涂層（漆、塑料）或非金屬膜。金屬的防腐108（2）解決鋼材腐蝕問題通常采用以下兩種方法：金屬的防腐23熱鍍鋅簡介熱鍍鋅（HotDipGalvanizing)發(fā)明于十八世紀(jì)中葉1836年，鋼板熱鍍鋅最早工業(yè)生產(chǎn)，法國工程師索勒，原料：熱軋鋼板；質(zhì)量不好、鍍層不均勻并且成本很高。1931年，第一次使用冷軋卷帶鋼連續(xù)生產(chǎn)，波蘭工程師森吉米爾，使熱鍍鋅板在此后的發(fā)展中進(jìn)入了一個(gè)新的進(jìn)程。20世紀(jì)下半葉最重要的技術(shù)進(jìn)展：合金鍍50-----60年代熱鍍鋁

70年代美國伯利恒發(fā)明Galvalume(43.4%Zn-55%Al-1.6%)80年代國際鉛鋅組織（ILZRO)資助比利時(shí)列日冶金研究中心（CRM）發(fā)明了GalfanZn-5%Al-RE109熱鍍鋅簡介熱鍍鋅（HotDipGalvanizing第一節(jié)鍍鋅層的保護(hù)原理

一、鍍鋅層的化學(xué)腐蝕2Zn+O2=2ZnOZn+H2O=ZnO+H2↑Zn+CO2=ZnO+CO↑

上述三式在高溫下反應(yīng)劇烈，會(huì)生成致密的氧化鋅薄膜，而在室溫下進(jìn)行的非常緩慢。ZnO膜每100小時(shí)增加厚度約1埃。膜厚在200埃以下時(shí)肉眼是察覺不到的。它的生長起始于鋅的結(jié)晶體，而且和它下面金屬結(jié)合很牢固。隨著ZnO薄膜的增加，達(dá)到300-400埃時(shí)，人們?nèi)庋鄄趴吹?。由于ZnO比鋅的體積大44-59％。特別在膜厚度較大時(shí)，在內(nèi)部或外部應(yīng)力的作用下容易產(chǎn)生破裂，這時(shí)保護(hù)作用也即失去。110第一節(jié)鍍鋅層的保護(hù)原理

一、鍍鋅層的化學(xué)腐蝕25二、鍍鋅層的電化學(xué)腐蝕鍍鋅板表面有水存積的時(shí)候，由于水中溶解一定量的氧，二氧化碳及二氧化硫等腐蝕性介質(zhì)，便形成了電解液。其化學(xué)反應(yīng)不可避免的發(fā)生了。其反應(yīng)式如下：陽極反應(yīng)：Zn-2e→Zn2+

陰極反應(yīng)：O2+2H2O+4e→4OH－

在陽極反應(yīng)過程中，鋅被溶解。在陰極發(fā)生的反應(yīng)稱為氧的去極化反應(yīng)。因在電解液中溶解有一定量的氧，特別在電解液和空氣接觸的界面處，此反應(yīng)進(jìn)行得更為激烈，常稱為界面腐蝕，反應(yīng)結(jié)果產(chǎn)生的銹蝕產(chǎn)物為：Zn2++OH－→Zn(OH)2→ZnO·H2O 111二、鍍鋅層的電化學(xué)腐蝕26熱鍍鋅板的大氣腐蝕試驗(yàn)腐蝕環(huán)境氣氛腐蝕速度15年的腐蝕損失，雙面腐蝕年限μm/a厚度μm重量g/m2厚50μm（350g/m2）距海岸100m內(nèi)的陸地（鹽濃度大）1522531503年4月距海岸17km內(nèi)的陸地（鹽濃度?。?9012608年4月工業(yè)城市（空氣污染嚴(yán)重）812016806年3月一般城市（空氣較新鮮）34563016年8月農(nóng)村（空氣新鮮）11521050年112熱鍍鋅板的大氣腐蝕試驗(yàn)腐蝕環(huán)境氣氛腐蝕速度15年的腐蝕損失，三、鋅層對鋼鐵腐蝕的保護(hù)過程

113三、鋅層對鋼鐵腐蝕的保護(hù)過程28鋅層對鋼鐵腐蝕的保護(hù)過程

⑴表面的鍍層完整，鋅層對鋼材進(jìn)行物理保護(hù)，鋅在大氣中被腐蝕；⑵鍍層中的合金層暴露于大氣中，鋅層對鋼材進(jìn)行物理保護(hù)，由于電極電位的不同，純鋅層對合金層提供陽極保護(hù)而優(yōu)先腐蝕；⑶純鋅層腐蝕完畢，合金層完整，合金層對鋼材提供物理保護(hù)，發(fā)生的腐蝕是Zn-Fe合金層在大氣中的腐蝕；⑷鍍層部分破損使鋼板局部裸露于大氣中，由于Zn、Fe和Zn-Fe合金的電極電位分別為-0.7