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熱鍍鋅鋼白銹產生原因分析

2021-01-18 17:30:34

蘭州熱鍍鋅鋼產品經長時間運輸后,發現原本光亮平滑的產品表面上出現大量白色或灰色粉末, 產品發黑,嚴重的地方甚至出現了銹斑。實際上,新鍍好的熱鍍鋅件以密排堆放的方式在潮濕和通風不好的環境中儲存和運輸時,在鍍層表面會形成白色或灰色的粉狀腐蝕產物,這種腐蝕產物就是通常所說的白銹。

一般說來,當鍍件表面白銹的量不多時,不會對鍍層的防腐性能造成影響,它會隨著鍍鋅件表面干燥而逐漸消失。但是如果運輸或儲存方式不當,白銹也可能變得很嚴重,不但影響產品的外觀,甚至會降低鍍鋅件的使用壽命。

熱鍍鋅層白銹的產生長期以來都是影響鍍鋅產品和工程質量的難題,是產品和工程質量驗收爭論的焦點,鍍鋅廠家和施工單位也經常為此而困擾。本文通過對產生白銹的熱鍍鋅產品進行分析,探討了熱鍍鋅鋼白銹的產生機理,并提出了預防及處理措施。 

白銹產生的原因分析 

一、腐蝕產物分析 

觀察發生白銹的產品,在產品白銹較輕微的部位,用細砂紙輕輕磨去腐蝕產物,在磨平的表面用磁性測厚儀進行測量,發現仍有足夠厚的熱鍍鋅層保護鋼基。但用上述方法對腐蝕嚴重的、出現紅銹的地方測量,發現鍍層幾乎消耗完全,熱鍍鋅層已無法對鋼鐵提供保護。

對發生嚴重白銹的工件取樣進行掃描電鏡微觀成分分析,在鍍鋅層表面形成的腐蝕產物較疏松,未能形成一層致密腐蝕產物膜來阻止腐蝕進一步進行。在發生白銹的熱鍍鋅層表面收集腐蝕產物粉末進行X射線衍射分析,結果表明,腐蝕產物由ZnCO3和ZnO 組成。 

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二、白銹形成的原因 

鋅是非?;顫姷慕饘?,鋅的表面與周圍的潮濕空氣接觸,會首先與潮濕水氣發生化學反應,生成一層多孔的、膠粘狀的Zn(OH)2 腐蝕產物。隨后,氫氧化鋅會進一步與大氣中二氧化碳反應,生成一層薄的、致密的、有一定粘附性的堿式碳酸鋅ZnCO3腐蝕產物,可以阻止鍍層進一步腐蝕。

當鍍鋅件緊密的堆積并置于潮濕的空氣中時,由于鍍件間的表面沒有自由流動的空氣,鍍層的局部表面將不能發生形成上述腐蝕產物保護膜的化學反應,而是發生電化學腐蝕,形成白銹。

白銹的形成機理實際上就是“氧濃差腐蝕電池”原理。在潮濕環境中鍍件密集堆放時發生的腐蝕反應可以簡化成發生在兩鍍鋅層間被壓扁的水珠中的反應,這水珠僅有很小的表面暴露在空氣中,接近水珠中心的鋅表面和在水珠周邊的鋅表面的氧的供給量是不同的,這就導致兩處鋅的電位不同,從而形成氧濃差腐蝕電池。

電化學腐蝕速度遠高于化學反應腐蝕的速度,陽極區的鋅會很快被腐蝕,腐蝕產物為沒有保護能力的、相對易溶的氫氧化鋅。

由于空氣中的CO2 很難進入陽極區,這就阻止了氫氧化鋅向起保護性作用的碳酸鋅轉變,而在部分脫水后主要以Zn(OH)2和ZnO的混合物形式(又稱堿式氧化鋅) 存在。在這種情況下的腐蝕產物不能抑制反應的繼續進行。通常儲運情況下產生的白銹不會太嚴重。

但由于金屬鋅轉變為氧化鋅或氫氧化鋅時體積將增大3~5 倍,形成的白銹體積較大,使腐蝕程度看起來要比實際情況嚴重得多。由于蘭州熱鍍鋅鋼表面的鍍鋅層較厚,通常白銹對熱鍍鋅鋼的使用壽命沒有明顯影響。白銹的嚴重程度取決于鍍層間凝結水的成分和在所處環境中持續的時間。 

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