镀锌及其腐蚀预防疗效

经过Shivananda Prabhu.|上次更新：2020年8月4日

关键的外卖

虽然镀锌已被证明是一种高度成本效益，可持续和广泛使用的腐蚀防腐技术，但它确实有其局限性。

来源：Flickr /超级结构

镀锌为A.涂层为了防止腐蚀的破坏性效果一直受到多世纪以上的流行。通常选择钢铁产品的镀锌，以其低成本，低维护，长寿命，可持续性和美学。在这里，我们将介绍镀锌，不同流程及其应用的优缺点以及一些环境问题。

什么是镀锌？

这镀锌过程涉及应用A.锌涂层到了表面金属金属延迟或防止衬底金属的腐蚀。锌涂料产生物理屏障，同时也是如此牺牲阳极。当锌与大气氧气反应时，氧化锌生产的，在水分存在下形成氢氧化锌。氢氧化锌进一步与天然环境中的二氧化碳反应，导致薄薄的不透水层碳酸锌，它与下面的锌结合。因此，碳酸锌免受任何进一步腐蚀性氧化的保护和保留锌层。这种保护与无源氧化物层铝的铝保护铝基基材从进一步的氧化。

镀锌史

首先使用术语镀锌，首先用于描述当该过程在法国以及1837年在英国以及英格兰在法国同时开发时将锌涂层涂覆到铁表面的过程。那种方法是手动将铁板浸入熔融锌的热浴中。镀锌金属的第一项专利由来自英国的法国的M. Sorel和H. W. Crawford获得。在两年内，镀锌铁板在欧洲和美国的屋顶应用中流行。

镀锌的优点

镀锌的一些显着优势包括：

它是保护钢和钢表面的最有效的技术之一。一吨涂层锌可节省至少约20至30吨的腐蚀性破坏。
镀锌过程不仅提供了低初始成本，而且还提供了最低的生命周期成本之一防护涂料技巧。其他防腐蚀系统，如聚合物粉末和涂料在过去十年中，不断看到成本增加的高度。此外，它们需要频繁检查和维护，这增加了生命周期成本。聚合物粉末和涂料的直接维护成本，如维修费用以及间接维护成本，高达多次初始资本成本。（有关各种涂层包括锌的适用性的信息，请参阅用于不同服务曝光的防腐涂层。）
由于聚合物涂层系统的成本升级，维护成本的天文升高，越来越多的用户已经开始考虑生命周期成本选择系统，材料和组件时。生命周期分析考虑在资产或系统的预期寿命中与总成本（包括检查，监测和维护）的益处。因为热浸镀锌钢铁要求对其寿命的寿命非常少，这可能高达50 - 70年，仅初始成本是总生命周期成本。
该技术具有最长的历史（约140岁）在大多数应用中为钢铁提供腐蚀保护。
镀锌涂层易于施用和维护。
可以回收过程的副产品。
镀锌表面可以承受紫外线辐射而不会造成任何损坏。
热浸涂层表面不会通过运输和处理损坏。

镀锌过程

不同类型的镀锌简要解释流程及其优点：

1.热浸（浸没）镀锌
热浸镀锌涉及在底座金属表面进行适当和充分清洁后熔融热锌中的铁或钢产品浸入铁或钢制品。（对于每个步骤的背景，阅读指定颜色和保护的金标。）这也适用于大型笨重物品的镀锌。它可以作为批处理或a完成连续镀锌过程。

在批量镀锌通常称为制造镀锌，待涂覆的铁或钢产品形成为所需的最终尺寸和形状，彻底清洁，然后浸入熔融锌浴中的特定持续时间。任何形状的黑色金属都可以在本批处理方法中镀锌。总体而言，此过程涉及三个主要步骤：

清洁（腐蚀剂，酸洗，漂洗）和助焊剂涂层
镀锌
淬火和研磨等后处理

预备清洁剂包括在镀锌之前将熨斗/钢浸入清洁浴中。第一个浴是一个腐蚀剂，除去油脂，油和污垢。第二个浴是一种漂洗水浴，第三个是酸洗浴含稀释（10％）硫酸或盐酸。在腌制过程之后，除去生锈和磨坊规模，待镀锌的产品再次在水中冲洗并浸泡在一个助焊剂解决方案保持它准备好镀锌。

电镀过程图表

镀锌浴至少由纯熔融锌的最小纯净，通过连续控制加热保持在850°F（455℃）。当黑色金属剂到达浴温时，锌与铁金属/钢表面上的铁反应，以形成保护表面的涂层层。取决于钢部分的厚度，钢升温并完成反应可能需要约10至15分钟。

后处理步骤可以淬火，如果需要，以及多余锌冰柱的研磨。这完全是最后的检查。

凡好：

使用热浸入镀锌过程形成的厚涂层适用于室外和室内应用。
这微晶在这种情况下，高度可见，并提供一种称为A的美学元素闪光。通过改变冷却速度和化学物质，可以校准闪亮的闪光以更加异质。

缺点：

在热浸渍过程中，硬铁锌的结构合金形成在锌涂层的内表面和铁或钢之间的多层。在弯曲载荷下，这些脆性层可以剥落。对于非常小的部件而言，它也不适合，因为不能精确控制涂层厚度。

2.电缩阀化（电镀）

电动vanizing，要么电镀，是一种涉及浸入铁料或钢铁产品中的电化学方法电解质锌金属，如硫酸锌溶液。纯锌在要保护的产品表面上被镀层。电解作用沉积在产品表面上的纯锌涂层，并用作a阴极。使用该过程产生的涂层非常薄。

优点：

涂层厚度可以非常精确地监测和控制，并提供明亮的外观和美学适用性。与热浸过程相比，可以采用较小的部件，可以更便宜。它通常用于自行车，汽车和家用电器的轻型机械部件。

缺点：

使用电镀锌不能产生类似于热浸镀锌产生的厚涂层。这通常仅适用于室内应用，否则它可能会耗尽。在室外环境中使用的一些电镀汽车部件也需要额外的涂料。

3.街道

拱形化是一种热扩散型镀锌型，其中通过在热封鼓中用这些部件翻滚锌粉在亚铁零件上形成锌涂层，从而在表面上形成锌合金形成。滚筒均匀加热，远低于锌金属的熔融温度。它是用于涂覆小，复杂的金属的优选方法，以及在粗糙的表面上平滑用粉末金属形成的物品。

凡好：

创造均匀的复杂形状和复杂的配置涂层。涂层厚度可达300微米。

缺点：

这个过程无法用于笨重的物品。这是一个昂贵的过程，循环时间长。

4.锌喷涂镀锌

这锌喷涂过程需要彻底清洁产品表面。线形式或粉末形式的锌是通过使用等离子火焰喷涂在表面上。该方法在75-200微米的范围内产生多孔涂层。由于产品的形状和尺寸排除了热浸过程时，它是下一个可行的选择。它可用于修复镀锌涂层。

优点：

涂层高度m并且不太可能在弯曲时破裂，剥落或破裂。

缺点：

由于水分，涂层显着多孔并且易于早期耗尽。

5.连续镀锌

连续镀锌和退火线在大型钢铁厂中发现，并在散装中产生涂层钢。该过程涉及在通过熔融金属浴时将锌应用于条带或丝。将钢通过浴槽通过非常高的速度通过，仅在浴中约三到四秒钟。镀锌后，根据需要进一步加工钢。该方法仅适用于薄，柔性条带和床单，因为必须稍后完成最终成型。钢丝，屋顶板和汽车车身面板是可使用连续镀锌的产品。

在该过程中，通过涂层厚度通过涂层厚度监测和控制空气擦拭技术完成的技术从熔浴中出现。厚度可以从7到42微米的变化。由涂层形成的薄锌 - 铁合金层为进一步的方法提供了急需的柔韧性，例如压制和形成。在电线的情况下，涂层厚度可以在3至43微米的情况下变化。在管和管的连续镀锌的情况下，只有外涂层是可行的，并且厚度通常为12-25微米。在半连续管厂的情况下，涂层厚度约为65微米。

连续镀锌的新发展

新开发的精密热浸镀锌和电解涂层系统在钢厂使用伺服液压调节系统，提供快速反应时间和高精度涂层厚度。这可以用于镀锌热轧也冷轧钢卷和钢丝。新开发的动态空气刀有助于钢带表面的高质量擦拭，因为它留下熔融锌浴，从而最大限度地减少锌涂层厚度偏差并确保高标准的表面质量。它还提供美学上令人愉悦的装饰超级饰面，以满足电器，汽车和施工部门的要求。

难以镀锌的钢：

特殊的高硅钢可以产生脆性镀锌涂层，取决于反应所需的浸泡时间的长度。
具有高锰含量的钢可以形成褐色脆性涂层，在处理和运输方面很快丢失和损坏。
高硫特殊钢不应接受镀锌，因为它们在过程中可能会被侵蚀。
特殊的高磷钢形成厚厚的涂层分层并恶化。
镀锌不锈钢将受到影响液态金属脆化，这可能在使用过程中导致破裂失败。不锈钢只有当它们作为组装的一部分物理连接到温和的钢时，才需要镀锌，以避免电流腐蚀。
铸钢以及铸铁通过确保彻底，可以有效地镀锌，磨料爆破在涂布过程开始之前，去除模塑砂和其他耐火污染物。
在具有超过115,000psi产量值的高强度钢的情况下，必须避免酸洗，如氢脆脆化将降低其力量。
非常重的结构部分可以使熔融锌冻结在浸入过程中，这将需要锌的重塑和再次加热金属的加热。这可能干扰涂层的过程和质量的循环时间。

腐蚀保护镀锌的局限性

钢铁物品的镀锌不能提供免受暴露于盐水，反应性酸的严重腐蚀的绝对保护，碱及其各种形式的化合物。阴极保护在这种情况下需要其他策略，根据暴露的严重程度。

在诸如钢丝绳的诸如电线绳的诸如钢丝圈附近的循环加载和严重弯曲应力的情况下，镀锌可能导致由于氢脆而导致屈服强度的损失。在这种应用中，必须减少安全工作负载，并且适当降低的系统（需要增加的安全因子）。绳索还需要频繁检查，应避免使用镀锌绳索的重型热金属起重机。（有关加载应用程序的更多信息，请参阅在火灾下高压紧固件涂料实践：IAN MacMoy发表讲话。）

天空中的二氧化硫，雨的天然酸度和其他反应物质可能会减少镀锌钢的寿命。海水的高电导率也通过将涂覆的锌转化为水溶性氯化锌而增加腐蚀的风险。由于道路盐，锌涂层车框架在冬季腐蚀。额外的保护牺牲阳极或者需要在这种情况下考虑涂料应用程序。

镀锌：可持续性和回收

与使用的涂层不同挥发性有机化合物（VOC），镀锌被认为是环保和可持续的。当涂层适当地施加涂层时，大约一吨锌涂层可节省20至30吨的黑色金属。（这腐蚀速度锌的腐蚀速率约为1/30至1/20的无保护铁。）吉布斯自由能源（GFE）是排名金属可持续性的措施之一。它代表了在MJ / kg中的矿井到金属阶段使用的能量。锌具有3.0mJ / kg的GFE值，而钢的GFE值为6.5 mJ / kg。锌比钢更具可持续性，锌要求约占钢材的5％，它保护的钢材的质量。然而，有机会在镀锌中产生的废物的回收，这减少了污染，并确保遵守当地环境规则规则。特别是镀锌过程的酸洗，冲洗和清洁浴，提供了回收废物的机会。酸和其他化学物质需要根据调节处理。

在镀锌罐中产生一些金属废物作为浮渣也撇子。撇渣漂浮在顶部，由铁和铝的合金组成，而渣滓 - 底部地沉到底部 - 是由铁和锌制成的。这些废物的积累干扰了镀锌，因此它被移除并脱落。可以回收大部分金属废物产品。在镀锌罐的加热中发生的空气污染也可能是一个问题。与熔融的热金属和酸洗罐操作有关的安全和健康问题也可能是这种防腐方法的问题。