《镀锌工艺培训第一章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《镀锌工艺培训第一章.ppt（84页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作首钢热镀锌机组培训首钢热镀锌机组培训主讲人：陈主讲人：陈 波波1FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作思考：思考：为什么带钢表面要镀锌？（1）金属的腐蚀 问题问题1.金属的腐蚀机理金属的腐蚀机理问题问题2.金属的大气腐蚀金属的大气腐蚀问题问题3.”牺牲阳极牺牲阳极“保护保护问题问题4.镀锌层对
2、钢铁腐蚀的防护过程镀锌层对钢铁腐蚀的防护过程（2）外表美观第一章第一章 带钢连续热镀锌概述带钢连续热镀锌概述2FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作（1）金属腐蚀的定义）金属腐蚀的定义当金属和周围介质接触时，由于发生当金属和周围介质接触时，由于发生化学化学和和电化学作用电化学作用而引起的而引起的破坏破坏叫做叫做金属的腐蚀。金属的腐蚀。（2）金属腐蚀的危害）金属腐蚀的危害金属腐蚀后失去了金属的特性，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发金属腐蚀后失去了金属的特性，在
3、外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，造成设备破坏、管道泄漏、产品污染，酿成燃烧或爆炸等恶性事生变化，造成设备破坏、管道泄漏、产品污染，酿成燃烧或爆炸等恶性事故以及资源和能源的严重浪费，使国民经济受到巨大的损失。故以及资源和能源的严重浪费，使国民经济受到巨大的损失。钢铁产品的钢铁产品的1/10消耗于腐蚀。被腐蚀报废的金属制品的制造价值往往要消耗于腐蚀。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很多。比金属本身的价值高很多。金属的腐蚀及危害金属的腐蚀及危害3FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutto
4、n 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作问题一：金属的腐蚀机理问题一：金属的腐蚀机理 思考：思考：钢铁为什么会被腐蚀？钢铁为什么会被腐蚀？u金属的腐蚀按反应机理的不同分为：金属的腐蚀按反应机理的不同分为：（1）物理腐蚀：）物理腐蚀：单纯的物理溶解单纯的物理溶解所引起的破坏所引起的破坏（2）化学腐蚀）化学腐蚀（3）电化学腐蚀）电化学腐蚀4FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作u金属材料与外界介质发生金属材料与外界介质发生纯化学反应纯化学反应而损坏的现象而损
5、坏的现象.u反应特点是非电解质中的氧化剂直接与反应特点是非电解质中的氧化剂直接与金属表面金属表面的原子相的原子相互作用形成腐蚀产物，反应过程中互作用形成腐蚀产物，反应过程中无电流无电流产生。产生。u化学腐蚀的化学腐蚀的介质通常为干燥气体和非电解质溶液介质通常为干燥气体和非电解质溶液。这种腐。这种腐蚀往往在高温条件下比在低温条件下快得多蚀往往在高温条件下比在低温条件下快得多。u实际中由于化学腐蚀造成的金属腐蚀是很少的。实际中由于化学腐蚀造成的金属腐蚀是很少的。化学腐蚀化学腐蚀5FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebut
6、ton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作u金属材料与外界介质（金属材料与外界介质（电解质溶液电解质溶液）发生）发生电化学作用电化学作用而损而损坏的现象。坏的现象。u其特点是腐蚀反应包含一个阳极氧化反应和一个阴极还原其特点是腐蚀反应包含一个阳极氧化反应和一个阴极还原反应。两反应同时进行，反应过程中反应。两反应同时进行，反应过程中有电流有电流产生。产生。u金属在大气、海水、土壤及各种电解质溶液中的腐蚀均属金属在大气、海水、土壤及各种电解质溶液中的腐蚀均属于此类腐蚀。于此类腐蚀。金属破坏大多数是电化学腐蚀所致。金属破坏大多数是电化学腐蚀所致。u电化学腐蚀在生产实践中广泛存在。电化学腐蚀在
7、生产实践中广泛存在。电化学腐蚀电化学腐蚀6FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作化学腐蚀与电化学腐蚀的区别化学腐蚀与电化学腐蚀的区别（1）化学腐蚀是一种单纯的化学反应，反应过程无电流产生；电化学腐）化学腐蚀是一种单纯的化学反应，反应过程无电流产生；电化学腐蚀反应过程有电流产生。蚀反应过程有电流产生。（2）化学腐蚀）化学腐蚀在表面进行，对钢铁内部影响不大；电化学腐蚀在钢铁表在表面进行，对钢铁内部影响不大；电化学腐蚀在钢铁表面和内部都能进行，是导致钢铁被透彻腐蚀的主
8、要原因。面和内部都能进行，是导致钢铁被透彻腐蚀的主要原因。（3）电化学腐蚀与化学腐蚀在机理上的主要区别在于电化学腐蚀时，金）电化学腐蚀与化学腐蚀在机理上的主要区别在于电化学腐蚀时，金属与介质的相互作用被分为两个独立的共轭反应：阳极（放出电子的属与介质的相互作用被分为两个独立的共轭反应：阳极（放出电子的电极）过程是金属原子以离子形式进入溶液；阴极（得到电子的电极）电极）过程是金属原子以离子形式进入溶液；阴极（得到电子的电极）过程是从阳极过来的电子，被电解质溶液中能够吸收电子的氧化性物过程是从阳极过来的电子，被电解质溶液中能够吸收电子的氧化性物质接受而发生还原反应。质接受而发生还原反应。7Farb
9、enButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作为什么钢铁会腐蚀？为什么钢铁会腐蚀？u其根本原因还是钢铁自身的原因，任何金属最稳定的状态其根本原因还是钢铁自身的原因，任何金属最稳定的状态就是它原来在自然界中所处的状况，所以一旦条件适合，就是它原来在自然界中所处的状况，所以一旦条件适合，它们便恢复到原先的矿物状态，生成氧化物、硫化物、碳它们便恢复到原先的矿物状态，生成氧化物、硫化物、碳酸盐等，这就是金属的腐蚀现象。酸盐等，这就是金属的腐蚀现象。8FarbenButtons der
10、GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作影响金属腐蚀的外因（外界介质）影响金属腐蚀的外因（外界介质）u腐蚀除决定于金属本身的化学性质和组织结构外，还与周腐蚀除决定于金属本身的化学性质和组织结构外，还与周围的介质有很大关系。围的介质有很大关系。u如潮湿环境比干燥环境容易锈蚀，杂质多的比杂质少的金如潮湿环境比干燥环境容易锈蚀，杂质多的比杂质少的金属容易锈蚀，高温条件下比低温条件下容易锈蚀，有害杂属容易锈蚀，高温条件下比低温条件下容易锈蚀，有害杂质多的、脏的环境比空气流通、干净的环境易锈蚀，金属质多的、脏
11、的环境比空气流通、干净的环境易锈蚀，金属零件表面光洁度低的比表面光洁度高的易锈蚀等等。零件表面光洁度低的比表面光洁度高的易锈蚀等等。9FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作问题问题2 2：金属的大气腐蚀：金属的大气腐蚀一、钢的大气腐蚀一、钢的大气腐蚀钢铁在大气腐蚀中生成的锈层中含钢铁在大气腐蚀中生成的锈层中含FeO、Fe2O3、Fe3O4，其中，其中FeO、Fe2O3比较比较疏松疏松，易溶解易溶解，而且，而且Fe2+还会进一步氧化。因而钢铁表面生成的锈层并不能还
12、会进一步氧化。因而钢铁表面生成的锈层并不能减缓钢铁表面继续腐蚀的速度。当空气中含有减缓钢铁表面继续腐蚀的速度。当空气中含有SO2气体时，气体时，将在锈层的底部生成将在锈层的底部生成FeSO44H2O和和Fe2(SO4)3等白等白色结晶。它们对钢的腐蚀起色结晶。它们对钢的腐蚀起促进促进作用，还能引起作用，还能引起点蚀点蚀。10FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作二、二、锌的大气腐蚀锌的大气腐蚀u在干燥状态时，由于锌的性能较活泼，也能生成在干燥状态时，由于锌的性能
13、较活泼，也能生成ZnO，在，在潮湿的大气中，镀锌层表面存在水膜，也会发生有氧参与潮湿的大气中，镀锌层表面存在水膜，也会发生有氧参与的电化学腐蚀。于是锌的表面会生成由的电化学腐蚀。于是锌的表面会生成由ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3组成的锈层组成的锈层（白锈）（白锈）。u由于由于ZnO的体积比金属锌的体积大的体积比金属锌的体积大0.44倍，所以锈层的初倍，所以锈层的初期比较期比较致密致密，而且在潮湿情况下生成的，而且在潮湿情况下生成的Zn(OH)2、ZnCO3组成的锈层组成的锈层粘附性较好粘附性较好，所以锌比钢铁的耐大气腐，所以锌比钢铁的耐大气腐蚀性能好，见下表。蚀性能好，见下表。问题问题2
14、2：金属的大气腐蚀：金属的大气腐蚀11FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作锌和钢在不同大气中的重量损失锌和钢在不同大气中的重量损失大气大气种类种类锌损失量锌损失量g/(m2a)含铜含铜0.05%的钢损失量的钢损失量g/(m2a)损失量比较损失量比较锌：钢锌：钢 工业区工业区82 1300 1：15.7 城市城市43 600 1：14.0 农村农村15 430 1：28.4 u 在空气受到污染且锌在露天的情况下，由于空气中在空气受到污染且锌在露天的情况下，由于空
15、气中SO2、NO2以以及及Cl-的存在都会加剧锌的腐蚀。所以镀锌板在不同环境中使用时，的存在都会加剧锌的腐蚀。所以镀锌板在不同环境中使用时，其使用寿命和耐蚀性有较大的差别。其使用寿命和耐蚀性有较大的差别。问题问题2 2：金属的大气腐蚀：金属的大气腐蚀12FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作三、三、铝的大气腐蚀铝的大气腐蚀（先讲牺牲阳极保护法）（先讲牺牲阳极保护法）铝在大气中也会发生腐蚀，表面会生成氧化层，而铝在大气中也会发生腐蚀，表面会生成氧化层，而Al2O3
16、是非常是非常稳稳定定和和难于溶解难于溶解的物质，它使钢板表面处于一种钝态，极不活跃，即使的物质，它使钢板表面处于一种钝态，极不活跃，即使刮伤后也能很快再生成刮伤后也能很快再生成Al2O3，保护了，保护了Al的进一步氧化，所以具有的进一步氧化，所以具有良好的耐氧化性，但因此对钢板的阴极保护作用不如镀锌层。良好的耐氧化性，但因此对钢板的阴极保护作用不如镀锌层。u思考：思考：为什么镀铝钢板阴极保护作用不如镀锌板？为什么镀铝钢板阴极保护作用不如镀锌板？u锌是一种既可以防止钢铁腐蚀又能受自身腐蚀产物保护使自身腐蚀速锌是一种既可以防止钢铁腐蚀又能受自身腐蚀产物保护使自身腐蚀速度减慢的金属，用锌作为表面包层
17、来保护钢材成本比较低，这就促成度减慢的金属，用锌作为表面包层来保护钢材成本比较低，这就促成了热镀锌工业的发展，使热镀锌成为应用最广泛的金属防腐蚀方法。了热镀锌工业的发展，使热镀锌成为应用最广泛的金属防腐蚀方法。问题问题2 2：金属的大气腐蚀：金属的大气腐蚀13FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作四、四、温度对腐蚀情况的影响温度对腐蚀情况的影响一般说来，温度升高腐蚀加速。当然也有例外，如钢铁件在沸腾海水一般说来，温度升高腐蚀加速。当然也有例外，如钢铁件在沸腾海水
18、中因氧的溶解度随温度升高而下降，其腐蚀速率反而比热海水的腐蚀中因氧的溶解度随温度升高而下降，其腐蚀速率反而比热海水的腐蚀速率低。速率低。五、环境差异对腐蚀情况的影响五、环境差异对腐蚀情况的影响u海洋气候：海洋气候：潮湿，富含盐类，给金属电化学腐蚀提供充足的电解质。潮湿，富含盐类，给金属电化学腐蚀提供充足的电解质。u工业区：工业区：大气中富含大气中富含SO2、NO2、CO2，造成酸性环境。，造成酸性环境。问题问题2 2：金属的大气腐蚀：金属的大气腐蚀14FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义
19、冷轧分公司，2007陈波制作问题三：问题三：“牺牲阳极牺牲阳极”保护保护u”牺牲阳极牺牲阳极“保护是阴极保护两种方法之一。保护是阴极保护两种方法之一。u阴极保护，是一个电化学专业术语，它是给需要保护的金阴极保护，是一个电化学专业术语，它是给需要保护的金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失态，使金属表面各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液。去电子而变成离子溶入溶液。u实现对金属的阴极保护有两种办法：外加电流阴极保护和实现对金属的阴极保护有两种办法：外加电流阴极
20、保护和牺牲阳极阴极保护。牺牲阳极阴极保护。15FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作强制外加电流保护法强制外加电流保护法u强制外加电流阴极保护是通过外加强制外加电流阴极保护是通过外加直流电源直流电源以及以及辅助阳极辅助阳极，迫使电流，迫使电流从土壤中流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境。从土壤中流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境。u被保护金属、辅助阳极在腐蚀介质中形成的电解池中，分别是负极、被保护金属、辅助阳极在腐蚀介质中形成的电解池中
21、，分别是负极、正极。正极。u辅助阳极本身不消耗。辅助阳极本身不消耗。u强制外加电流保护方法需要一个持续不断的电流，所以在这套保护方强制外加电流保护方法需要一个持续不断的电流，所以在这套保护方案中必须有恒电位仪对电流进行控制。案中必须有恒电位仪对电流进行控制。u此保护方法一般用在大型的金属结构设备中，如机场油库的长达几十此保护方法一般用在大型的金属结构设备中，如机场油库的长达几十公里的输油管线保护等。公里的输油管线保护等。16FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作
22、 牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法u牺牲阳极阴极保护法是将电位更负或者说更为活泼的金属与被保护牺牲阳极阴极保护法是将电位更负或者说更为活泼的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的、相同的电位下。也金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的、相同的电位下。也就是通过两者形成原电池，保护金属代替被保护金属发生氧化反应，就是通过两者形成原电池，保护金属代替被保护金属发生氧化反应，代替被保护金属被腐蚀消耗。代替被保护金属被腐蚀消耗。牺牲阳极的阴极保护示意图（摘自高中化学课本）17
23、FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作 u金属电极电位较低的金属优先发生氧化，失去电子，向金金属电极电位较低的金属优先发生氧化，失去电子，向金属电极电位较高的金属提供电子，防止其发生氧化。属电极电位较高的金属提供电子，防止其发生氧化。ZnFeeZn 2+Fe 2+e18FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作电极电位电极电位u标准电
24、极电位：标准电极电位：金属活动性是指金属原子在水溶液中丢失电子的能力，金属的位置越金属活动性是指金属原子在水溶液中丢失电子的能力，金属的位置越靠前，金属在水溶液中就越容易丢失电子变成离子，它的活动性就越靠前，金属在水溶液中就越容易丢失电子变成离子，它的活动性就越强。强。早期的化学家把金属跟酸、水等反应的剧烈程度作为衡量金属活动性大小的标志，早期的化学家把金属跟酸、水等反应的剧烈程度作为衡量金属活动性大小的标志，是不严格的。准确的方法是以金属的标准电极电位来比较金属的活动性大小，而标是不严格的。准确的方法是以金属的标准电极电位来比较金属的活动性大小，而标准电极电位也是以氢电极定为零作为标准来测定
25、的。（单个电极的绝对电极电位无准电极电位也是以氢电极定为零作为标准来测定的。（单个电极的绝对电极电位无法测得，只能测得相对电极电位）法测得，只能测得相对电极电位）u规定：将标准氢电极作为规定：将标准氢电极作为负极负极与待测电极组成电池，电位差即该电极与待测电极组成电池，电位差即该电极的相对电极电位，比标准氢电极的电极电位高的为正，反之为负。的相对电极电位，比标准氢电极的电极电位高的为正，反之为负。标准电极电位为负值的金属比氢活泼；标准电极电位为正值的金属活标准电极电位为负值的金属比氢活泼；标准电极电位为正值的金属活动性小于氢。动性小于氢。19FarbenButtons der Geschfts
26、gebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作电极电位电极电位u金属中或多或少总会含有某些杂质，不同的金属有不同的电位，同一金属中或多或少总会含有某些杂质，不同的金属有不同的电位，同一种金属内的不同组成物也有不同的电位。当金属与某一种能导电的溶液种金属内的不同组成物也有不同的电位。当金属与某一种能导电的溶液接触时，就会出现电位差，使溶液中出现电子流，使电位低的金属首先接触时，就会出现电位差，使溶液中出现电子流，使电位低的金属首先被腐蚀。被腐蚀。Zn与与Fe的电极过程的电极过程电极过程电极过程 标准电极电位，伏标准电极电位
27、，伏 Zn的电极过程的电极过程 Zn-2eZn 2+-0.762 O2+2H2O+4e4OH-+0.401 Fe的电极过程的电极过程 Fe-2eFe 2+-0.439 2H+2eH20.000 20FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作电极电位电极电位金属在金属在25时的标准电极电位时的标准电极电位（对于（对于MeMe+ne的电极反应）的电极反应）电极过程电极过程 标准电位标准电位/V电极过程电极过程标准电位标准电位/VAl Al3+-1.66Sn Sn2+-0
28、.136Zn Zn2+-0.762Cd Cd2+-0.403Fe Fe2+-0.44Cu Cu2+0.34Pb Pb2+-0.126Ag Ag+0.799621FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作（1）金属防腐的方法）金属防腐的方法改善金属的本质改善金属的本质如：钢中加入镍、铬制成不锈钢如：钢中加入镍、铬制成不锈钢形成保护层（把被保护金属与腐蚀介质隔开，或对金属进行表面处理形成保护层（把被保护金属与腐蚀介质隔开，或对金属进行表面处理）如：喷漆、搪瓷、电镀、热浸
29、镀（包括热镀锌）等如：喷漆、搪瓷、电镀、热浸镀（包括热镀锌）等改善腐蚀环境改善腐蚀环境如：减少腐蚀介质的浓度，除去介质中的氧，控制环境温度、湿度等。也可以采如：减少腐蚀介质的浓度，除去介质中的氧，控制环境温度、湿度等。也可以采用在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质（缓蚀剂）来减少和防止金属腐蚀。用在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质（缓蚀剂）来减少和防止金属腐蚀。电化学保护法电化学保护法如：牺牲阳极保护法（常用于保护海轮外壳如：牺牲阳极保护法（常用于保护海轮外壳）金属的防腐金属的防腐22FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktSt
30、dtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作（2）解决钢材腐蚀问题通常采用以下两种方法：）解决钢材腐蚀问题通常采用以下两种方法：合金防腐合金防腐就是将钢制成含有就是将钢制成含有Ni、Cr等化学成分的不锈钢及耐蚀钢等化学成分的不锈钢及耐蚀钢表面包层防腐表面包层防腐就是在钢材表面形成金属镀层（锌、铝、锡、铅等）、非就是在钢材表面形成金属镀层（锌、铝、锡、铅等）、非金属涂层（漆、塑料）或非金属膜。金属涂层（漆、塑料）或非金属膜。金属的防腐金属的防腐23FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首
31、钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作热镀锌简介热镀锌简介热镀锌（热镀锌（HotDipGalvanizing)发明于十八世纪中叶发明于十八世纪中叶1836年，年，钢板热镀锌最早工业生产，法国工程师钢板热镀锌最早工业生产，法国工程师索勒，索勒，原料：原料：热轧热轧钢板；钢板；质量不好、镀层不均匀并且成本很高。质量不好、镀层不均匀并且成本很高。1931年，年，第一次使用第一次使用冷轧卷冷轧卷带钢连续生产，波兰工程师带钢连续生产，波兰工程师森吉米尔，森吉米尔，使热镀锌板在此后的发展中进入了一个新的进程。使热镀锌板在此后的发展中进入了一个新的进程。20世纪下半叶最重要的技术进展：合金镀世纪下半叶最
32、重要的技术进展：合金镀50-60年代年代热镀铝热镀铝70年代美国伯利恒发明年代美国伯利恒发明Galvalume(43.4%Zn-55%Al-1.6%)80年代国际铅锌组织（年代国际铅锌组织（ILZRO)资助比利时列日冶金研究中心资助比利时列日冶金研究中心（CRM）发明了）发明了GalfanZn-5%Al-RE24FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作第一节第一节 镀锌层的保护原理镀锌层的保护原理一、一、镀锌层的化学腐蚀镀锌层的化学腐蚀2Zn+O2=2ZnOZn+
33、H2O=ZnO+H2Zn+CO2=ZnO+CO上述三式在高温下反应剧烈，会生成致密的氧化锌薄膜，而在室温下进行的非常缓上述三式在高温下反应剧烈，会生成致密的氧化锌薄膜，而在室温下进行的非常缓慢。慢。ZnO膜每膜每100小时增加厚度约小时增加厚度约1埃。膜厚在埃。膜厚在200埃以下时肉眼是察觉不到的。埃以下时肉眼是察觉不到的。它的生长起始于锌的结晶体，而且和它下面金属结合很牢固。随着它的生长起始于锌的结晶体，而且和它下面金属结合很牢固。随着ZnO薄膜的增薄膜的增加，达到加，达到300-400埃时，人们肉眼才看到。由于埃时，人们肉眼才看到。由于ZnO比锌的体积大比锌的体积大44-59。特别在膜厚度
34、较大时，在内部或外部应力的作用下容易产生破裂，这时保护作用也特别在膜厚度较大时，在内部或外部应力的作用下容易产生破裂，这时保护作用也即失去。即失去。25FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作二、二、镀锌层的电化学腐蚀镀锌层的电化学腐蚀u镀锌板表面有水存积的时候，由于水中溶解一定量的氧，二氧化碳及镀锌板表面有水存积的时候，由于水中溶解一定量的氧，二氧化碳及二氧化硫等腐蚀性介质，便形成了电解液。其化学反应不可避免的发二氧化硫等腐蚀性介质，便形成了电解液。其化学反应不
35、可避免的发生了。其反应式如下：生了。其反应式如下：阳极反应：阳极反应：Zn-2eZn2+阴极反应：阴极反应：O2+2H2O+4e4OHu在阳极反应过程中，锌被溶解。在阴极发生的反应称为氧的去极化反在阳极反应过程中，锌被溶解。在阴极发生的反应称为氧的去极化反应。因在电解液中溶解有一定量的氧，特别在电解液和空气接触的界应。因在电解液中溶解有一定量的氧，特别在电解液和空气接触的界面处，此反应进行得更为激烈，常称为界面腐蚀，反应结果产生的锈面处，此反应进行得更为激烈，常称为界面腐蚀，反应结果产生的锈蚀产物为：蚀产物为：Zn2+OHZn(OH)2ZnOH2O26FarbenButtons der Ges
36、chftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作热镀锌板的大气腐蚀试验热镀锌板的大气腐蚀试验腐蚀环境气氛腐蚀速度15年的腐蚀损失，双面腐蚀年限m/a厚度m重量g/m2厚50m（350 g/m2）距海岸100m内的陆地（盐浓度大）1522531503年4月距海岸17km内的陆地（盐浓度小）69012608年4月工业城市（空气污染严重）812016806年3月一般城市（空气较新鲜）34563016年8月农村（空气新鲜）11521050年27FarbenButtons der GeschftsgebieteLinien
37、strken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作三、锌层对钢铁腐蚀的保护过程三、锌层对钢铁腐蚀的保护过程 28FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作锌层对钢铁腐蚀的保护过程锌层对钢铁腐蚀的保护过程 表面的镀层完整，锌层对钢材进行物理保护，锌在大气中被腐蚀；表面的镀层完整，锌层对钢材进行物理保护，锌在大气中被腐蚀；镀层中的合金层暴露于大气中，锌层对钢材进行物理保护，由于电极镀层中的合金层暴露于大气中，锌层对钢材进行物理
38、保护，由于电极电位的不同，纯锌层对合金层提供阳极保护而优先腐蚀；电位的不同，纯锌层对合金层提供阳极保护而优先腐蚀；纯锌层腐蚀完毕，合金层完整，合金层对钢材提供物理保护，发生的纯锌层腐蚀完毕，合金层完整，合金层对钢材提供物理保护，发生的腐蚀是腐蚀是Zn-Fe合金层在大气中的腐蚀；合金层在大气中的腐蚀；镀层部分破损使钢板局部裸露于大气中，由于镀层部分破损使钢板局部裸露于大气中，由于Zn、Fe和和Zn-Fe合金合金的电极电位分别为的电极电位分别为-0.762v、-0.439v和和-0.59-0.66v，所以，所以发生的腐蚀是发生的腐蚀是Zn的电化学腐蚀，锌对钢基提供阳极保护；的电化学腐蚀，锌对钢基提
39、供阳极保护；纯锌层腐蚀完毕，钢铁部分裸露在大气中，合金层对钢铁阳极保护；纯锌层腐蚀完毕，钢铁部分裸露在大气中，合金层对钢铁阳极保护；全部镀层消耗完毕，发生钢铁腐蚀。全部镀层消耗完毕，发生钢铁腐蚀。29FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作四、国产镀锌板的耐蚀性研究四、国产镀锌板的耐蚀性研究 u研究内容包括镀锌板在自然环境中的研究内容包括镀锌板在自然环境中的大气曝晒大气曝晒试验的研究试验的研究和镀锌板和镀锌板耐蚀性能耐蚀性能机理的研究两部分。机理的研究两部分。u研
40、究在我国几个具有典型气候环境特征下的镀锌板的腐蚀研究在我国几个具有典型气候环境特征下的镀锌板的腐蚀情况，揭示不同材料状况与不同气候类型的腐蚀性关联；情况，揭示不同材料状况与不同气候类型的腐蚀性关联；结合材料腐蚀机理研究对国产镀锌板的加工生产提出改进结合材料腐蚀机理研究对国产镀锌板的加工生产提出改进意见，同时，也为轿车用热镀锌板材在我国不同气候类型意见，同时，也为轿车用热镀锌板材在我国不同气候类型环境的合理使用提供借鉴。环境的合理使用提供借鉴。30FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分
41、公司，2007陈波制作试验站环境参数试验站环境参数试验地点北京青岛广州武汉江津地理位置东经1161612025113191140310617北纬39543606230830382919海拔高度(m)73.418.06.623.3208.6气候类型特征温和城市气候温和海洋溅射亚热带城市气候亚热带城市气候亚热带乡村气候年平均温度()11.912.321.016.817.9年平均相对湿度(%)5772777681大气中SO2mg/m30.10810.13090.03360.10120.2316降水中Cl-mg/l-痕量34488573.31169.51711.9空气中Cl-mg/100cm2.d0.
42、03890.13810.01960.01480.0084PH6.37.55.66.14.2水中SO4mg/m3痕量299389360-1419231FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作大气曝晒试验材料大气曝晒试验材料编号种类镀层厚度g/m2基板厚度mm处理方式基材锌层形态1电镀锌20/200.60钝化Al镇静-2热镀锌140/1400.50钝化Al镇静大锌花3热镀锌100/1000.60钝化Al镇静大锌花4高强热镀锌140/1401.50未钝化Al镇静大锌花5
43、深冲电镀锌20/201.00钝化IF钢-6深冲热镀锌140/1401.50未钝化Al镇静小锌花7冷轧O5板-0.80钝化IF钢-8深冲热镀锌70/700.90钝化IF钢小锌花32FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作1 1腐蚀速率的测量腐蚀速率的测量u根据根据ISO9226中关于评定大气腐蚀性的规定，采用的试中关于评定大气腐蚀性的规定，采用的试样尺寸为样尺寸为150mm100mm，试样固定在曝晒架上，与，试样固定在曝晒架上，与水平呈水平呈45角，面向南面。曝晒试
44、验从角，面向南面。曝晒试验从1996年年10月开始月开始在北京、广州、青岛、江津、武汉五城市曝晒场进行，分在北京、广州、青岛、江津、武汉五城市曝晒场进行，分别在别在1、2、4年周期曝晒后取样，每种材料取年周期曝晒后取样，每种材料取3个平行试个平行试样进行测试。所有试样的腐蚀损失均采取失重的方法进行样进行测试。所有试样的腐蚀损失均采取失重的方法进行评价。腐蚀产物按评价。腐蚀产物按ISO84079规定的方法用化学溶液反复规定的方法用化学溶液反复清洗去除。清洗去除。33FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢
45、股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作2 2试验结果与讨论试验结果与讨论冷轧带钢电镀锌热镀锌同种材料在同种材料在不同试验站不同试验站的腐蚀速率的腐蚀速率34FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作2 2试验结果与讨论试验结果与讨论l对于热镀锌板，从同种材料的腐蚀情况看，不同试验站的环境腐蚀程对于热镀锌板，从同种材料的腐蚀情况看，不同试验站的环境腐蚀程度是有差异的，其中青岛腐蚀性最严重，江津次之，武汉的环境腐蚀度是有差异的，其中青岛腐蚀性最严重，江津次之，武汉的环
46、境腐蚀性最轻。性最轻。l在对材料腐蚀性的影响的因素中，相对湿度的影响是主要的在对材料腐蚀性的影响的因素中，相对湿度的影响是主要的，江津的，江津的相对湿度最高，青岛、广州次之，北京最低，同时高的相对湿度加上相对湿度最高，青岛、广州次之，北京最低，同时高的相对湿度加上大气污染的影响大气污染的影响(如如SO2，Cl-)会使腐蚀进一步加剧。与此相反，如会使腐蚀进一步加剧。与此相反，如果仅有大气污染而相对湿度低，则腐蚀未必严重。北京就是一例，北果仅有大气污染而相对湿度低，则腐蚀未必严重。北京就是一例，北京大气中京大气中SO2含量高于江津、广州，但材料的腐蚀最轻，原因就在含量高于江津、广州，但材料的腐蚀最
47、轻，原因就在于北京的相对湿度低。于北京的相对湿度低。l以上腐蚀数据的比较是相对的，若要准确推算镀锌板以上腐蚀数据的比较是相对的，若要准确推算镀锌板10年、年、20年的年的寿命，应以镀锌板寿命，应以镀锌板8年或年或10年的大气曝晒数据为根据，那时镀锌板年的大气曝晒数据为根据，那时镀锌板的腐蚀速率会趋于稳定。同理，与国外镀锌板耐腐蚀性能的对比也应的腐蚀速率会趋于稳定。同理，与国外镀锌板耐腐蚀性能的对比也应延后进行。延后进行。35FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作
48、按按ISO9223ISO9223各试验站的环境腐蚀性分级各试验站的环境腐蚀性分级 试验站地点试验站地点环境参数分级环境参数分级潮湿时间潮湿时间SO2污染污染Cl-污染污染北京北京3P2S0青岛青岛4P3S3江津江津5P3S0广州广州4P2S0-1武汉武汉4P1S0u从结果可以看到，试样曝晒腐蚀数据与按从结果可以看到，试样曝晒腐蚀数据与按ISO9223中环境参数的分级有某种中环境参数的分级有某种对应关系，这也被其它方面的试验结果所证实。因此，通过本研究不仅可以说对应关系，这也被其它方面的试验结果所证实。因此，通过本研究不仅可以说明在以上明在以上5个试验站地区镀锌板的耐蚀性情况，而且可以推广到其它
49、类似地区个试验站地区镀锌板的耐蚀性情况，而且可以推广到其它类似地区在已知环境参数下镀锌板腐蚀的大致情况，对指导汽车用材和工程建设选材有在已知环境参数下镀锌板腐蚀的大致情况，对指导汽车用材和工程建设选材有重要意义。重要意义。36FarbenButtons der GeschftsgebieteLinienstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作2 2试验结果与讨论试验结果与讨论北京 青岛 江津 武汉 广州 不同材料在不同材料在同一试验站同一试验站的腐蚀情况的腐蚀情况37FarbenButtons der GeschftsgebieteLini
50、enstrken1 PunktStdtebutton 首钢股份公司顺义冷轧分公司，2007陈波制作2 2试验结果与讨论试验结果与讨论u从同一地区不同材料的腐蚀数据对比中，可明显地看到镀从同一地区不同材料的腐蚀数据对比中，可明显地看到镀锌板的寿命比碳钢高锌板的寿命比碳钢高30100倍，热镀锌与电镀锌板的耐倍，热镀锌与电镀锌板的耐蚀性是近似的，证实了蚀性是近似的，证实了镀锌板的耐蚀性主要取决于镀锌层镀锌板的耐蚀性主要取决于镀锌层的厚度的厚度，而与镀层的组织结构关系不大。，而与镀层的组织结构关系不大。u江津地区电镀锌呈现高的腐蚀速率，原因是电镀锌的厚度江津地区电镀锌呈现高的腐蚀速率，原因是电镀锌的厚