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建筑钢的热浸镀锌保护与牺牲阳极保护方案比较
1.
热浸镀锌
热浸镀锌也叫热浸锌和热镀锌:
是一种有效的金属防腐方式,
主要用于各行业的金属结
构设施上,是将除锈后的钢件浸入
50
0
℃左右融化的锌液中,使钢构件表面附着锌层,从而
起到防腐
的目的。
热浸镀锌的原理,
简单的说即是将已清洗洁净的铁件,
经由助镀剂的润湿
作用,浸入锌浴中,使钢铁与熔融锌反应生成
合金化的皮膜。热镀锌工艺流程:成品酸洗
-
水洗
-
加助镀液
-
烘干
-
挂镀
-
冷却
-
药化
-
清洗
-
打磨
-
热镀锌完工。
1.1
热镀锌层形成过程
热镀锌层形成过程
是铁基体与最外面的纯锌层之间形成铁
-
锌合金的过程,工件表
面在
热浸镀时形成铁
-
锌合金层,才使
得铁与纯锌层之间很好结合,其过程可简单地叙述为:当
铁工件浸入熔融的锌液时,首先
在界面上形成锌与
α
铁
(
体心
)
固熔体。这是基体金属铁在固
体状态下溶有锌原子所形成一种晶体,
两种金属原子之间是融合,
原子之间引力比较小。
因
此,当锌在固熔体中达到饱
和后,锌铁两种元素原子相互扩散,扩散到
(
或叫渗入
)
铁基体中
的锌原子在基体晶格中迁移,
逐渐与铁形成合金,
而扩散到熔融的锌液中的铁就与锌形成金
属间化合物,沉入热镀锌锅底,
即为锌渣。当工件从浸锌液中移出时表面
形成纯锌层,
为六
方晶体,其含铁量不大于
0.003%
。通常电镀锌层厚度
5
~
15μm
,而热镀锌层一般在
35
μm
以上,甚至高达
200μm
。热镀
锌覆盖能力好,镀层致密,无有机物夹杂。众所周知,锌的
抗大气腐蚀的机理有机械保护
及电化学保护,在大气腐蚀条件下锌层表面有
ZnO
、
Zn(OH)2
及碱式碳酸锌保护膜,一定程度上减缓锌的腐蚀,这层保
护膜
(
也称白锈
)
受到破坏又会形成
新的膜层。当锌层破坏严重,危及到铁基体时,锌对基体产生电化
学保护,锌的标准电位
-0.76V
,铁的标准电位
-0.44V
,锌与铁形成微电池时锌作为阳极被溶解,铁作为阴极受到保
护。显然热镀锌对基体金属铁的抗大气腐蚀能力优于电镀锌。
1.2
热浸镀锌工艺的优点:
(
1
)整个钢材表面均受到保护,无论在凹陷
处管件内部,或任何其它涂层很难进入的
角落,溶化锌均很容易均匀的覆盖上。
(
2
)镀锌层的硬度
值比钢材还大,故其抗冲击及抗磨耗性均相当良好。
(
3
)在边角区,锌层往往比其它地方还厚,且有良好的韧性及抗磨耗性
。而其它涂层
在此边角处,往往是最薄最不易施工,最易受伤害处,故常须再维护。
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(
4
)即使因受
很大的机械伤害或其它原因。造成一小部份的锌层脱落,将铁基裸露,
此时,
周围锌层就会发挥牺牲阳极的功能,来保护此处钢铁,
使其不受侵蚀。而其
它涂层则
刚好相反,锈会马上生成,且迅速漫延至涂层下面,引起涂层剥落。
(
5
)锌层在大气中的
消耗是非常缓慢的,约为钢铁腐蚀速率的
1/17
至
1/18
,且是可
预估的。其寿命远超过其它任何
涂层。
(
6
)镀层寿命在某一特定的环境下,主要视镀层厚度而定。而镀层厚度又受钢铁厚度
而决定
,
即越厚的钢铁易得较厚的镀层,
故同一个钢构中厚的钢铁部位
一定也得到较厚的镀
层,以保证得到更长的寿命。
1.3
热浸镀锌的缺点——热浸镀锌对环境的影响
< br>目前工业上应用的主要是烘干溶剂法工艺,
整个热浸镀锌过程是在高温下进行,<
/p>
溶剂烘
干时和待镀工件浸入锌池时,<
/p>
大量的氯化氢气体析出;
锌池长时间处于高温下,
表面上产生
大量的氧化锌、
氯化钱;
< br>植漏锌、掉锌进入加热区产生锌蒸气,整个工作环境的气氛十分恶
劣;此外,
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浸助镀剂和镀后漂洗时含氯化锌、
氯化钱的溶液溅洒,
使得锌和按离子在废水中
增高。
< br>热浸镀锌对环境的影响主要偏重于对大气的污染。
除少数工业设备
(微氧化还原法)
可
以采用封闭和半封闭式外,
其它都普遍采用开放式的锌池。
加之大量的乡镇企业采用烧煤的
反射式加热炉,向大气中排放大量的含二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳和粉尘的烟雾。
有害气体造成以下的危害:
(
1
)氯化氢由助镀剂挥发产生的,具有很强的刺激性
,慢性中毒时引起呼吸道发炎。
(
2
)氧化锌粉尘由高温锌池表面与空气接触和漏锌掉入加热区产生。大量吸入后会引起
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锌中毒,造成一种类似疟疾的“金属烟雾热”病和上呼吸道方面的
病症。
(
3
)氨气助镀剂中加入的氯化钱,在高温下分解出氨气,对眼、喉、上呼吸道刺激性强,
引起结膜炎,喉炎和呼吸道疾病。
(
4
)二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、烟尘等,由加热炉产生的
有害气体污染公共大气。
2.
牺牲阳极法
牺牲阳极的阴极保护法,
又称牺牲阳极保护法。是一种防止金属腐蚀的方法。具体方法
为:
将还原性较强的金属作为保护极,
与被保护金属相连构成原电池,
还原性较强的金属将
作为负极发生氧化反应而消耗,被保护的金属作为正极就可以避
免腐蚀。
1.1
牺牲阳极材料要求
牺牲阳极在电解质环境中与被保护的金属构件电连接,作为牺牲阳极材料的金属或合金
优先溶解,
释放出的电流使金属构件阴极化到保护电位而实现保护。
为了达到这一目的,
牺
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