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热镀锌合金化钢板耐蚀性经过合金化退火处理的热镀锌钢板,得到ZnFc合金镀层,即Galvannealed镀层,其表面是一层较厚的、很致密的、不溶解于水的非活性氧化膜,它能阻止氧化反应的进一步发生,同时热镀锌合金化镀层的标准电极电位介于铁与纯锌层之间,它比铁活泼,但是比纯锌层迟钝,由此,电化学腐蚀速率就比纯锌慢。大气中的腐蚀主要是电化学腐蚀,所以合金化处理后的镀锌层就比纯锌层耐腐蚀另外,这种镀锌层的韧性与处理前相比无显著变化,可以进行较复杂的弯曲成型,并具有良好的焊接性能,焊接质量较纯锌层有了显著的提高。经合金化处理的热镀锌钢板,其表面比未经合金化处理的粗糙,镀层表面显微特征呈凹凸不平状,有显微疏松和空洞,也有某些显微裂缝贯穿整个镀层厚度方向,这些表面使之后的镀层具有良好的黏附性。此外,这种镀锌层的耐热性较好,纯锌的熔点为419℃,而热镀锌合金化钢板中31相的熔点为640℃C左右,纯铝的熔点为650℃℃,可见经合金化处理后的热镀锌钢板,其耐热性能可接近镀铝钢板,但它的价格比镀铝钢板便宜很多。按镀锌基板分类普碳钢镀锌钢带连续热镀锌大都采用普通低碳钢,其碳含量为0.10%~0.20%,其镀锌特征基本和工业纯铁的情况很相似在普通低碳钢作为基板进行热镀锌时,其成分中影响大的元素是碳和硅一般而言,钢中碳含量愈高,锌铁反应就愈加强烈,铁损就愈大,而且生成的合金镀层也愈厚,使得镀层变脆,塑性变坏,镀层结合力很差。另外钢中碳含量过高也会影响镀层的表面质量,常常出现漏镀铁点,而且也易形成锌普通沸腾低碳钢中含有不超过0.07%的硅,适宜于钢带连续热镀锌。当采用含硅量达0.40%的镇静钢进行热镀锌时,过高的硅含量会加速铁的溶解速度形成的镀层也随之大幅增厚,出现所谓的圣德林(Sandelin)现象,。镀层结构也将变得疏松,表面变得粗糙,易剥落。[16用于热镀锌的普通低碳钢长期以来都是冷轧卷带,随着热轧技术的进步,173热轧钢带变得很薄,并且其精度和表面质量得以提高,从20世纪80年代开始,热轧钢带热镀锌得到快速发展,D18热轧钢板镀锌产品一般基板(1~6mm)较厚镀层也较厚(高双面可达1000g/m2),主要用于制造各类结构件以替代结构件批量热镀锌,还可部分地替代冷轧钢板镀锌制品在刻的海洋气氛中,热镀锌钢板经4年暴露试验后就开始生红锈,暴露13后,严重锈蚀,耐铝-锌-硅合金钢板与热镀铝钢板却仍保持良好状态;②在离海岸243.8m的海洋大气中,这三种镀层均保持良好状态;③在工业气氛中,大部分热镀锌层被腐蚀掉,3/4以上的表面生锈。而铝锌-硅合金镀层钢板和热镀铝钢板,除了由于附近炼钢厂尘埃落在表面上,形成薄薄的浅棕色氧化物锈斑外,仍保持良好状态;④在乡村气氛中,三种材料均保持良好状态,仅热镀铝钢板的边部有些锈斑出现图2-21是三种镀层钢板经1露后的腐蚀时间的关系曲线。为了比较铝锌硅合金镀层与热镀锌层的耐腐蚀性,表2-16列出了这两种镀层经过13年的暴露后,腐蚀损失的比值。由表中数据可知,铝锌硅合金镀层钢板耐大气腐蚀性能,比热镀锌钢板高2~6倍图2-25所示为铝-锌硅合金键层钢板和热镀锌钢板在瑞典Scandinavia四个试验站经过8年暴露试验,镀层的平均腐蚀速率,[20结果表明:铝-锌硅合金镀层腐蚀速率为镀锌层的(1/7)~(1/3)Galvalume镀层耐腐蚀性比镀锌层要好。这与其形成的镀层组织结构有很大关系。富铝的树枝状品骨架结构,使镀层具有良好的耐蚀性和抗热氧化性能。而枝品间的富锌伪共晶组织又使镀层在划伤后的环境介质中与镀锌板的饺层一样具有阴极保护作用,并且,腐蚀产物填充在富铝枝品间欧当中,被富铝相滞留。这时,合金镀层转换成富铝的混合物,其中有靠化学键进入枝晶复杂结构中的ZnAI腐蚀产物。腐蚀产物能阻止腐蚀介质的传递,具有一定保护作用,使腐蚀速率减慢。另外,合金键层与钢基体之问的金属间化合物也可以对钢基起到电化学保护的作用,在表面枝品被腐蚀以后,阻止钢基的进一步腐蚀。而纯锌镀层主要受牺阳极机制控刮,其腐蚀速率通常表现为线性,所以其耐蚀性比相同厚度的镀锌层有很大的提高(见图2-26)A3+离子的掺杂效应:Galvalume合金镀层的初始腐蚀电位与热镀锌的初始腐蚀电位极为相近,而其腐蚀速率仅为热镀锌的(1/4)~(1/6),而造成这种差异的直接原因就是Al1+的掺杂效应通常在大气介质中,镀锌层的腐蚀反应方程式为阳极反应:Zn-2e—Zn2+阴极反应:1/202+H2O+2e--2OHZn2++2OH=—Zn(OH)Zn(OH)2—ZnO+H2O其中Zn(OH)2的电导率比较小,能够对氧的还原反应(2-2)起到抑制作用,而ZnO为n型半导体,对反应(23)没有抑制作用。但是在Galvalume合金镀层中存在着Al元素,腐蚀时除了生成Zn(OH)2、ZnO和ZnCl2以外,还生成了大量的Al(OH)3,根据Hauff化合价法则,Al3+进入ZnO晶格中,使其间隙电子增加,电导率增大,Zn2+浓度随之减小,Zn的氧化速率降低,阻碍了反应(2-6)的进行,使Zn(OH)2难以转变成ZnO,这就直接导致了合金镀层腐蚀速率明显下降。此外,由于Zn(OH)2和A(OH3很难溶于水,它们覆盖在镀层的表面形成层致密的、凝胶状薄膜,阻碍了O2到达镀层表面和腐蚀介质中活性粒子的电荷传递,使镀层表面反应极化电阻比热镀锌的大3倍,从而改善了镀层的抗腐蚀性Galvalume合金镀层钢板的耐蚀性接近镀铝层钢板,比普通的镀锌层钢板要好,一般与相同厚度的镀锌板相比,它的耐蚀性是镀锌板的2~6倍。锌锅中锌渣的形态底渣和浮游渣的成分比较简单,而且只以颗粒状存在于锌液中或底部。但顶渣就比较复杂了,首先顶渣的成分比较复杂,凡是密度比锌低的所有杂质都会浮到锌液表面,成为顶渣的一部分。含有铁、铝及锌铁化合物,不仅有金属间化合物、还有金属氧化物(ZnO、Al2O3),并且含有颗粒状的物质、膜状的物质和粉末状的物质,应该说只要是能浮到锌液表面的杂质都形成顶渣而锌液中单纯的底渣不会浮到锌液表面,但在铝的作用下会有一部分底渣转变为Fe2Al,随着化合物中Al含量的增加,锌渣的密度逐渐下降,当其下降到了足以浮到表面的程度时,也会上浮到锌液的表面,如图2-32所示,图2-32中小颗粒深色的Fe2Al5和大颗粒浅色的FeZn7两种密度不同的渣子可以共存,而且可以黏附锌液或铝液上浮。这就是说顶渣中可以有底渣颗粒的成分,特别是钢板上的铁粉到锌锅内反应生成浮游渣以后,很可能被铝、锌包围,一边反应生成Fe2Al,一边上浮到锌液表面锌液中的渣粒在锌锅内运动时,可能发生相互碰结就可能变成大的锌渣颗粒,或黏附成锌渣团,

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