热镀锌理论.doc(11版).doc

绪论 钢材的防腐问题，随着国家工业化的发展，在整个国民经济中具有重要的经济意义。腐蚀会造成极大的经济损失。据统计，世界上每年因腐蚀而报废的金属制品重量大约相当于金属年产量的三分之一，即使考虑在腐蚀报废的金属制品中有三分之二可以回收，每年也还有相当于年产量大约百分之十的金属被腐蚀损失掉了。何况，腐蚀损失的价值是不能仅仅以损失了多少吨金属来计算的。因为，被腐蚀报废的金属制品的制造价值往往要比金属本身的价值高得多。由此可见，为了节约钢材并保证生产的正常进行，必须相应地解决生产个防止钢材腐蚀的问题。空气中总含有氧气和水分，因此铁就不断地遭受腐蚀，反应见下式： (1-1) 特别在工业区，空气中还含有大量的二氧化碳、二氧化硫等腐蚀性气体，更会加快腐蚀的速度。所以，钢材生锈也是自然界中的一个客观规律。长期以来，人们与钢铁腐蚀进行了一系列的斗争，创造了许多防止钢材腐蚀的有效方法。这些方法概括起来有两大类：一类是合金防腐法；另一类则是表面包层防腐法。 合金法，例如把钢制成含有一定镍铬的不锈钢。由于此钢种的生产工艺复杂，价格昂贵，所以它的普遍应用受到了限制。而包层法，例如，金属镀层、非金属涂层(如涂漆、涂塑料)和非金属膜(如铬酸钝化和磷酸盐处理)等，由于原材料来源充足，制造容易且生产成本低，所以得到了广泛的应用。 目前金属镀层的方法有热镀法、电镀法、渗镀法、包镀法、喷镀法等。 热镀锌便是热镀法的一种。另外还有热镀铝、热镀锡、热镀铅和新发展的热镀锌-铝二元合金法。 很久以来，钢板之所以进行热镀锌，是因为锌在腐蚀环境中能在表面形成耐腐蚀性良好的薄膜。它不仅保护了锌层本身，而且保护了钢基。所以，经热镀锌之后的钢材，大大地延长了使用寿命。而使用寿命与镀层及其所处的环境有关，通过对热镀锌薄板进行的大气腐蚀试验，便可证实这一点。 表1-1热镀锌钢板的大气腐蚀状况 腐蚀环境气氛 腐蚀速度 微米每年 15年的腐蚀损失（双面） 厚50微米 腐蚀年限 厚度，微米 重量，克每平方 距海岸100米的岛内 距海岸17公里的岛内 工业城市 一般城市 农村 15 6 3 3 1 225 90 120 45 15 3150 1260 1680 630 210 40个月 100个月 75个月 196个月 600个月  热镀锌薄板在不同的环境气氛下，其腐蚀速度不同，这种腐蚀可能按两种不同的方式进行，即化学腐蚀与电化学腐蚀。 a.化学腐蚀 化学腐蚀是金属同周围介质发生直接的化学作用。例如，干燥(绝对无水分的)气体及不导电的液体介质(非电解质)，对锌所起的化学作用均称之为典型的化学腐蚀。化学反应式如下： (1-2) (1-3) (1-4) 上述式1-2在高温下进行，例如热镀锌时400℃以上生成致密氧化锌薄膜。式1-3和式1-4均在锌红热下才进行。所以，上述三式的化学反应在室温下进行将非常缓慢。ZnO薄膜以每100小时增加厚度1埃的速度直线上升，经500小时以后可以得到约5～6埃的厚度。在200℃以下的温度这层薄膜增长得很慢。在400℃时，ZnO的白色才显示出来。这层薄膜的厚度在200埃以下时肉眼是不能觉察的。它的生长起始于锌的结晶体，而且和它下面的金属锌结合得很牢固。有人认为紧接着金属锌还有一层致密的假晶体ZnO生成，它具有阻止氧向金属间扩散的作用。 假如这种ZnO保护膜的厚度增加到300～400埃，由于生成了干扰颜色肉眼才能觉察到。因为由锌生成的ZnO其体积要比锌大44～59%，所以此膜就会因内部产生的应变而破裂，其保护作用也即失去。 1-2有关介质的标准电极电位 电极过程 标准电极电位，伏 -0.762 +0.401 -0.439 由表1-2可 （1-5） 阴极反应： (1-6) 在阳极发生了锌的溶解反应，在阴极发生的反应称为氧的去极化反应。因为水中溶解有一定量的氧，特别是在电解液和空气接触的界面处，此反应进行得更为激烈，常常称其为界面腐蚀。反应结果产生的锈蚀产物是： (1-7) 如果大气没有被污染、酸性介质的浓度很低，具体来说当pH＞52时，腐蚀结果就可能产生非性的化合物，例如，氢氧化锌(Zn(OH)2)、氧化钵(ZnO)或者是碳酸锌(ZnCO3)。这些腐蚀产物以沉淀的形式析出，并构成致密的薄膜，其厚度一般可达8微米。这种薄膜既具有足够的厚度也有良好的粘附能力，并且又不容易溶解于水，因1-1。在热镀锌中，直接与铁接触的镀层组成部分不是纯锌，而是含铁较高(约20%)的γ相。尽管如此，它和含铁10%的δ1ZnO或Zn(OH)2ZnCl2；当大气有H2S、SO2时，生成ZnS、ZnS03；当周围环境含CO2增多时，生成ZnCO3产物。总