热镀锌层对钢铁防腐蚀的作用

1、2热镀锌层对钢铁防腐师德作用热镀锌层对钢铁的保护效果比油漆或塑料层好得多。热镀锌时，锌与钢铁之间发生扩散，生成锌铁金属间化合物层，即合金层。合金层与钢铁以及锌之间均为冶金结合，比漆类与钢的结合更牢固。暴露在大气环境中的热镀锌层数十年也不会脱落，直至被完全自然腐蚀。镀锌层有小的裂纹或损坏时，锌将以牺牲阳极的形式继续防止裂纹或损坏处的钢铁生锈，这是镀锌层比其他涂镀层优越的主要特点。铁锌合金层含锌在90%以上，对钢铁有与锌近似的电化学保护作用；而且铁锌合金层硬度比纯锌高得多(接近纯铁)，因而镀层抵抗碰撞和刮损的能力更高8。由于锌能溶解于酸和强碱，热镀锌层只能适用于一般大气和天然水环境中。镀锌层在接触

2、空气和水时，会产生轻微的电化学腐蚀。在乡村和空气比较洁净的地区，镀锌层能维持很多年，而在工业污梁区和海岸地区，镀锌层的耐用年限就较短。此外镀层越厚，耐用年限也越长，耐用年限与厚度几乎成正比。镀层厚度也可用单位面积上锌的质量(g/m2)表示，1Um镀层厚度对应于g/m2的附锌量口。对热镀锌层耐用年限的试验已有大量数据，由于具体试验环境不同，这些数据有一定差异。比较典型、有代表性的数据见表1。表1镀锌产品耐用年限的规定5大气暴露环境附锌量400g/m2附锌量500g/m2附锌量600g/m2附锌量600g/m2(无光)腐蚀量.a-1)耐用年数(a)腐蚀量.a-1)耐用年数(a)腐蚀量.a-1)耐用

3、年数(a)腐蚀量.a-1)耐用年数(a)重工业地带9111330海岸地带33415047郊外地带6786104104城市地带2125303注：上述数值，由日本热镀锌协会根据19641974年的大气暴露试验结果计算而得；(2)暴露地：重工业地带在横滨市鹤见工业高中，海岸地带在伊良湖甲震观测站，效外地带在奈良气象站，城市地带在东京大学工科部；(3)耐用年数的推定：根据锌层达到90%损耗的时间而定。由于镀层会在应用中消耗，当铁锌合金层逐渐暴露时，镀层表面变得灰暗无光。而且腐蚀产物中含有少量的铁锈(三价铁)，会使镀层表面呈现局部铁锈颜色。对于易出现灰暗镀层的镀件，镀层表面很少或基本没有纯锌层，在镀件使

4、用短期内就会出现这种“锈迹”，但这并不影响其保护作用，只是影响外观。3热镀锌层的质量要求对锌层质量的要求主要包括外观、厚度（附着量）和附着强度（附着性），此外在GB2694-81以及英、日标准中还提到均匀性（硫酸铜试验），以下对此逐一探讨。外观所有镀件表面应清洁、无损伤。其主要表面应平滑，无结瘤、锌灰和露铁现象。表面上极少量的储运斑点不应为拒收的理由1。热镀锌的目的是防腐蚀而非装饰，所以不能用美观性来判断质量的好坏，热镀锌后工件表面并不能比原基体表面好，如基体表面有严重的锈蚀抗、划伤痕迹等，镀锌后仍会显示原有的表面状态。局部露铁又称漏镀，氖标准都规定露铁不可接受。露铁处直径小于2mm时，由于锌

5、有牺牲性保护作用，对耐蚀性影响不大。GB/T13912以及美国、英国标准都指出，漏镀和不慎损坏的镀层可以修复，并对允许修补的面积以及修补厚度都有较明确的要求。修复用的材料是与镀锌层性能接近的熔焊低熔点锌合金、热喷涂锌或特别的富锌涂料。修复的具体内容包括材料、预处理、后处理等，在另一个专为修复热镀锌层而制定的美国标准9中有详细的介绍。毛刺、滴瘤和多余结块很大时可能在安装中脱落，可小心地打磨去。但打磨过量会影响耐蚀性，故在不妨碍使用的情况下勿需处理。而连接处多余的锌或锌渣必须清除至不影响牢固安装。由于镀锌工艺的缺陷，锌层表面有时出现微粒状的锌凸起，里面是锌渣粒子，影响镀层外观，但不影响耐蚀性。近年

6、来由于钢材大多为含硅的镇静钢，容易出现灰暗无光镀层，即镀层表面没有锌的光泽并呈灰色，严重时呈暗灰色，这是铁锌合金层露出表面而造成的，对抗大气腐蚀性能没有影响。改变镀锌工艺和在锌浴中加镍可减少或消除灰暗镀层的出现。但对硅含量特别高的钢如低合金高强度钢，目前国内外还无法完全消除这种现象。堆放的镀件表面会出现白色的痕迹，尤其是在潮湿天气或雨后十分明显，通常称为储存湿锈或白锈。白锈是在特定环境（水分高，不通风）下生成的，一旦脱离这个环境便会逐渐消失。由于白锈对锌层的消耗很小，所以对耐蚀性的影响也很小。如果希望热镀锌制品保持开始时的光亮外观，需要有特别的储存条件。热镀锌后立即加以钝化处理可避免或减少这些

7、白锈的出现。锌层厚度锌层厚度直接关系到耐蚀寿命，必须予以保证。GB/T13912中对钢铁零件锌层厚度最小值的规定见表2,而GB2694中则规定：镀件厚度小于5mm时，锌附着量应不低于460g/m2,即锌层厚度应不低于65um；镀件厚度大于或等于5mm时，锌附着量应不低于610g/m2,即锌层厚度应不低于86um。其他国家的热镀锌标准中对钢结构件锌层厚度的规定见表36（表26中未列入有关标准中对铸件及离心处理件的规定）。表2GB/T13912-92的热镀锌层最小厚度钢构件厚度（mm）hVh二WhWh局部值（um）35455570平均值（口巾）45557085表3A123-89最小镀层厚度要求（u

8、m）钢构件厚度(mm)hVh=h=VhVh2结构型钢45658585100钢板45657585100钢管-757575线材4545656585表4BS729-1971最低镀层重量要求钢构件厚度(mm)1WhV22WhV5h25锌层重量(g/m2)335460610镀层厚度（um）476586注：标准中规定的是锌层重量，表中所给厚度为推算值，表5，6同。表5JISH8641-82锌层附着量最低要求钢构件厚度(mm)1WhV2h=23h=35h25腐蚀严重环境下使用者锌层附着量(g/m2)350400450500550镀层厚度(Um)4956637077表6ISO1461-1973(E)锌层附着量

9、最低要求钢构件厚度(mm)hV1h=15h5单个试样重量(g/m2)厚度(Um)30042议定，随钢件厚度增加而增加45063所有试样的平均值重量(g/m2)厚度(Um)35049议定，随钢件厚度增加而增加50070对照上述标准看出，镀件厚度决定镀层厚度，这些内容GB/T13912比GB2694分类较细，这是比较合理的，因为厚工件获得较厚镀层没有困难，而表面平滑的薄钢板(如3mm以下)想得到较厚镀层则很困难。这也是向国际先进标准靠拢的做法。此外，在对镀层厚度的要求上，各标准有一定出入，其中美国标准A123要求较高，而日本标准JISH8641和ISO1461要求稍低，这是订立合同时要注意明确的。

10、附着强度GB/T13912规定：“热镀锌层应有足够的附着强度，在无外应力作用使镀件弯曲或变形时，镀层不应出现剥离现象。本标准对附着强度的试验方法未作规定。必要时，供需双方可协定镀层不剥离不凸起。”热镀锌层应有足够的附着性，保证镀件在正常的搬动、装卸、运输、安装过程中经受碰撞时，镀锌层不会开裂或剥离。而镀件安装后，一般不会再经受尖锐硬物的猛烈撞击，在使用过程中不会再剥离脱落。锤击试验的条件比较苛刻，故能经受锤击试验的镀层附着性肯定没有问题。早期由于镀锌件采用低硅钢，镀层厚度适中，合金层较薄而纯锌层较厚，经受锤击试验均无问题。近年来由于硅镇静钢的普及，超厚镀层较多，镀层中铁锌合金层往往较厚，甚至几

11、乎占据了整个镀层，这些镀层中有相当部分可能通不过锤击试验，但使用时并无问题。ISO标准只要求“附着性足够，使镀件能经受与正常使用相适应的搬动而不发生镀层剥皮脱落”，未要求锤击试验。在英国及日本标准中，附着性的试验方法由供需双方议定，可用锤击试验。美国标准从1989年起已取消锤击试验，附着性试验采用硬刀试验，若锌层附着性良好，锋利的刀刃或尖刀用力铲入时，只能铲出切屑，不会有整片锌层崩落而露出铁基体。硬刀试验可适用于所有类型的镀锌件，而锤击试验只适用于表面平整且工件较厚时，如日本标准规定的mm以上和以前美国标准规定的mm以上。均匀性早期的国外标准曾规定用硫酸铜试验检验锌层均匀性。硫酸铜试验实际上是测定最小锌层厚度的方法，不是测定最小厚度与最大厚度的差，所以“均匀性”说法不妥。而且纯锌层与铁锌合金层在硫酸铜溶液中的溶解速度有很大差异，因而浸入次数与附锌量的对应关系并不是很好。而GB2694仍规定“锌层应均匀，用硫酸铜溶液浸蚀4次不露铁”。实际上，只