在刻的海洋气氛中,热镀锌钢板经4年暴露试验后就开始生红锈,暴露13后,严重锈蚀,耐铝-锌-硅合金钢板与热镀铝钢板却仍保持良好状态;②在离海岸243.8m的海洋大气中,这三种镀层均保持良好状态;③在工业气氛中,大部分热镀锌层被腐蚀掉,3/4以上的表面生锈。而铝锌-硅合金镀层钢板和热镀铝钢板,除了由于附近炼钢厂尘埃落在表面上,形成薄薄的浅棕色氧化物锈斑外,仍保持良好状态;④在乡村气氛中,三种材料均保持良好状态,仅热镀铝钢板的边部有些锈斑出现图2-21是三种镀层钢板经1露后的腐蚀时间的关系曲线。为了比较铝锌硅合金镀层与热镀锌层的耐腐蚀性,表2-16列出了这两种镀层经过13年的暴露后,腐蚀损失的比值。由表中数据可知,铝锌硅合金镀层钢板耐大气腐蚀性能,比热镀锌钢板高2~6倍图2-25所示为铝-锌硅合金键层钢板和热镀锌钢板在瑞典Scandinavia四个试验站经过8年暴露试验,镀层的平均腐蚀速率,[20结果表明:铝-锌硅合金镀层腐蚀速率为镀锌层的(1/7)~(1/3)Galvalume镀层耐腐蚀性比镀锌层要好。这与其形成的镀层组织结构有很大关系。富铝的树枝状品骨架结构,使镀层具有良好的耐蚀性和抗热氧化性能。而枝品间的富锌伪共晶组织又使镀层在划伤后的环境介质中与镀锌板的饺层一样具有阴极保护作用,并且,腐蚀产物填充在富铝枝品间欧当中,被富铝相滞留。这时,合金镀层转换成富铝的混合物,其中有靠化学键进入枝晶复杂结构中的ZnAI腐蚀产物。腐蚀产物能阻止腐蚀介质的传递,具有一定保护作用,使腐蚀速率减慢。另外,合金键层与钢基体之问的金属间化合物也可以对钢基起到电化学保护的作用,在表面枝品被腐蚀以后,阻止钢基的进一步腐蚀。而纯锌镀层主要受牺阳极机制控刮,其腐蚀速率通常表现为线性,所以其耐蚀性比相同厚度的镀锌层有很大的提高(见图2-26)A3+离子的掺杂效应:Galvalume合金镀层的初始腐蚀电位与热镀锌的初始腐蚀电位极为相近,而其腐蚀速率仅为热镀锌的(1/4)~(1/6),而造成这种差异的直接原因就是Al1+的掺杂效应通常在大气介质中,镀锌层的腐蚀反应方程式为阳极反应:Zn-2e—Zn2+阴极反应:1/202+H2O+2e--2OHZn2++2OH=—Zn(OH)Zn(OH)2—ZnO+H2O其中Zn(OH)2的电导率比较小,能够对氧的还原反应(2-2)起到抑制作用,而ZnO为n型半导体,对反应(23)没有抑制作用。但是在Galvalume合金镀层中存在着Al元素,腐蚀时除了生成Zn(OH)2、ZnO和ZnCl2以外,还生成了大量的Al(OH)3,根据Hauff化合价法则,Al3+进入ZnO晶格中,使其间隙电子增加,电导率增大,Zn2+浓度随之减小,Zn的氧化速率降低,阻碍了反应(2-6)的进行,使Zn(OH)2难以转变成ZnO,这就直接导致了合金镀层腐蚀速率明显下降。此外,由于Zn(OH)2和A(OH3很难溶于水,它们覆盖在镀层的表面形成层致密的、凝胶状薄膜,阻碍了O2到达镀层表面和腐蚀介质中活性粒子的电荷传递,使镀层表面反应极化电阻比热镀锌的大3倍,从而改善了镀层的抗腐蚀性Galvalume合金镀层钢板的耐蚀性接近镀铝层钢板,比普通的镀锌层钢板要好,一般与相同厚度的镀锌板相比,它的耐蚀性是镀锌板的2~6倍。
层单双面
(1)双面热镀锌板
通常生产的热镀锌板均为双面镀锌板,双面镀锌板一般两面都镀上相同厚度的锌层,只是根据用户不同要求,双面镀锌层上锌量有较大差别,从每平方米几十克到数百克,甚至上千克。
(2)差厚镀锌钢板
用气刀控制钢板两面的锌层厚度不同,而可制得差厚镀锌钢板,镀锌钢板在焊接时,其焊接电流比点焊普通钢板的电流要增大10%~15%。同时焊接时产生的锌蒸气会污染电极,给点焊造成困难。在镀锌钢板点焊时发现,表面锌层愈薄,焊接的连续操作性愈好。因此,为了有利于焊接,与电极接触的钢板一侧表面要求锌层很薄。甚至几乎露出铁锌合金层,另一侧表面要求厚的锌层,以利于提高耐蚀性。
(3)单面热镀锌铜板
钢板的一面镀锌而另一面不镀锌。它是为满足汽车用材的需要而出现的。这种镀锌钢板在经济上是有利的,可以节约大量的锌原料。单面镀锌钢板的不镀锌的一面经磷化处理后,有利于表面涂漆和焊接,用于汽车面板外部;而镀锌的面用于汽车面板内部以解决防腐蚀问题。由于单面镀锌板热镀工艺技术上存在许多问题不易解决,目前仍未大量采用
耐蚀性
热镀锌钢板的耐蚀性能
热镀锌钢板镀层在中性或弱酸性(pHI>5.2)的大气环境下,钢板镀锌层经腐蚀后形成的腐蚀产物为非溶性化合物(主要为氢氧化锌、氧化锌和碳酸锌),这些产物将以沉淀的形式析出,形成致密的薄层,一般可达8pm厚度。这种薄膜既有一定厚度又不容易溶解于水,附着性又很强,因此可以起到隔离大气和镀锌板的屏障作用,防止腐蚀进一步发展。当保护性镀锌层遭到破坏后,钢铁部分表面暴露于大气环境中,此时锌与铁可以形成微电池、锌的电位明显低于铁的电位,锌作为阳极对钢铁基板起到牺牲阳极的保护作用,防止钢板发生腐蚀,其防护示意图如图2-18所示。[25在热镀锌中,直接与钢基体接触的镀层组织部分不是纯锌,而是含铁较高(约20%)的T相。尽管如此,它和铁含量10%的61相一样,具有比铁低的腐蚀电位,和钢基体组成微电池时,仍能起到阳极保护的作用。热镀锌钢板在制成零部件时,其切边部位的镀层被破坏了,没有镀锌层存在。热镀锌钢板新切面暴露于大气中时,通常不会发生腐蚀,原因也是切面两侧的镀锌层起到牺牲阳极的保护作用如若钢铁表面的暴露面积太大,以致电解液笼罩不了被损伤的表面时,这时铁就好像未受到任何保护一样,将很快被腐蚀。也就是说热镜锌镀层对钢基体的电化学保护作用有一定的范围,即存在所谓的电化学保护距离,镀锌层对钢基体保护作用距离如图2-19所示,2图219热镀锌层对钢基体保护距离示意图当镀锌层表面没有形成山自身腐蚀产物所造成的保护薄膜时,或在腐蚀溶液中形成的氧化性保护膜很快就溶解时,起阳极保护作用的镀锌层将会很快被消耗掉,此时镀锌层的耐蚀寿命就会大大降低热镀锌层的腐蚀产物一般随大气中的腐蚀性介质的不同而不同。
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