1 热镀锌钢材腐蚀产物分析

观察发生白锈的产品,在产品白锈较轻微的部位,用细砂纸轻轻磨去腐蚀产物,在磨平的表面用磁性测厚仪进行测量,发现仍有足够厚的热镀锌层保护钢基。但用上述方法对腐蚀严重的、出现红锈的地方测量,发现镀层几乎消耗完全,热镀锌层已无法对钢铁提供保护。对发生严重白锈的工件取样进行扫描电镜微观成分分析,在镀锌层表面形成的腐蚀产物较疏松,未能形成一层致密腐蚀产物膜来阻止腐蚀进一步进行。在发生白锈的热镀锌层表面收集腐蚀产物粉末进行X 射线衍射分析,结果表明,腐蚀产物由ZnCO3和ZnO 组成。

锌是非常活泼的金属,锌的表面与周围的潮湿空气接触,会首先与潮湿水气发生化学反应,生成一层多孔的、胶粘状的Zn(OH)2 腐蚀产物。随后,氢氧化锌会进一步与大气中二氧化碳反应,生成一层薄的、致密的、有一定粘附性的碱式碳酸锌ZnCO3腐蚀产物,可以阻止镀层进一步腐蚀。当镀锌件紧密的堆积并置于潮湿的空气中时,由于镀件间的表面没有自由流动的空气,镀层的局部表面将不能发生形成上述腐蚀产物保护膜的化学反应,而是发生电化学腐蚀,形成白锈。白锈的形成机理实际上就是“氧浓差腐蚀电池”原理。在潮湿环境中镀件密集堆放时发生的腐蚀反应可以简化成发生在两镀锌层间被压扁的水珠中的反应,这水珠仅有很小的表面暴露在空气中,接近水珠中心的锌表面和在水珠周边的锌表面的氧的供给量是不同的,这就导致两处锌的电位不同,从而形成氧浓差腐蚀电池。电化学腐蚀速度远高于化学反应腐蚀的速度,阳极区的锌会很快被腐蚀,腐蚀产物为没有保护能力的、相对易溶的氢氧化锌。由于空气中的CO2 很难进入阳极区,这就阻止了氢氧化锌向起保护性作用的碳酸锌转变,而在部分脱水后主要以Zn(OH) 2 和ZnO的混合物形式(又称碱式氧化锌) 存在。在这种情况下的腐蚀产物不能抑制反应的继续进行。通常储运情况下产生的白锈不会太严重。但由于金属锌转变为氧化锌或氢氧化锌时体积将增大3～5 倍,形成的白锈体积较大,使腐蚀程度看起来要比实际情况严重得多。由于热镀锌钢表面的镀锌层较厚,通常白锈对热镀锌钢的使用寿命没有明显影响。白锈的严重程度取决于镀层间凝结水的成分和在所处环境中持续的时间。

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