1 熱鍍鋅鋼材腐蝕產物分析

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。

鋅是非常活潑的金屬,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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