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锌会生锈吗?

对这个问题的简短回答是肯定的——锌不生锈

与所有金属一样,锌暴露在空气和湿气中会腐蚀。然而,这种元素不会像大多数其他金属那样生锈。

例如,铁与大气中的水和氧气发生反应,在金属表面形成水合氧化铁(III)。这种腐蚀产物通常称为“锈”,以其红棕色和破坏性影响而闻名。水合氧化铁易碎且容易剥落,因此会将更多底层金属暴露在大气中以进一步腐蚀。这个循环不断重复,直到铁被腐蚀过程完全消耗掉。

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另一方面,锌与氧气反应形成薄的氧化层。然后该层与水分反应生成氢氧化锌,氢氧化锌进一步与二氧化碳反应生成碳酸锌。与容易剥落的氧化铁不同,碳酸锌具有弹性、化学稳定性,并牢固地粘附在金属表面。该层充当保护屏障,防止空气和湿气接触下面的基材并防止进一步腐蚀和恶化。

虽然碳酸盐层具有保护特性,但锌是一种活性金属,会随着时间的推移慢慢腐蚀。锌的腐蚀速度是钢的1/30。但是,当存在硫类污染物时,它们会与碳酸锌和水分发生反应,形成水溶性硫酸锌。在这些情况下,腐蚀速率可能比没有此类污染物的沿海环境高四倍。存在的污染物量将影响腐蚀速率。

因此,锌金属和涂有锌基产品的部件在暴露于大气时的使用寿命明显长于其他金属。富锌涂层用于称为热浸镀或冷镀锌的工艺,以防止腐蚀。

钢的热浸镀锌是通过将零件连续或分批浸入熔融锌浴中来完成的。涂层的结构由富含锌的连续层组成,直到外层为纯锌。外层较薄,因此耐腐蚀性有限。

冷镀锌包括涂上锌漆,方法是刷涂或喷涂与粘合剂混合的锌粉/氧化物。

含锌涂料可用作底漆或面漆。这种类型的涂层提供的长期腐蚀保护最少,但最容易在现场应用。因此,它们使维修相当简单。含锌涂料还可用作海洋环境中镀锌钢结构的涂层,或用于那些浸没在海水中的涂层,以增加腐蚀保护。

其他常见的镀锌工艺包括电镀锌和镀锌。电镀锌通常会产生较薄的涂层,防腐蚀能力较弱。薄而粘附的锌涂层是通过电沉积完成的。

使用寿命是锌厚度的线性函数。一旦外部锌层被腐蚀掉,内部的铁锌层会提供一些额外的腐蚀保护。镀锌钢铁产品的要求以及相关的ASTM标准可以在钢铁产品上的锌(热浸镀锌)涂层的ASTM标准规范A123和ASTM A525钢板一般要求的标准规范中找到,镀锌(镀锌)通过热浸工艺。

锌通常被电镀到钢螺丝、螺母和其他小零件上。待镀物品在含有锌盐或电极的电解槽中作为阳极。当电流通过电池时,锌会镀到零件上。根据ASTM B633钢铁电镀锌镀层标准规范,最大镀层厚度约为25µm。

锌也可能表现出一种称为白锈的腐蚀。当锌表面没有足够的时间完全形成保护性碳酸盐层时,就会出现白锈。相反,表面保留有氢氧化锌层,外观呈白色粉末状。这通常是由于锌表面缺乏自由流动的空气而发生的,并且是由水分和二氧化碳与氢氧化锌层反应形成的。然而,白锈通常被认为是表面的,可以通过将锈沉积物暴露在自由流动的空气中或用轻刷将其去除来修复。例如,在新镀锌表面上形成的白锈也被称为湿储污渍。

影响各种锌涂层的腐蚀速率和预期寿命的变量包括:

  • 温度。
  • 气载盐度。
  • 二氧化硫水平。
  • 相对湿度。
  • 雨量。
  • 庇护条件。
  • 涂层厚度。

尽管锌具有优异的耐腐蚀性,但它不如许多金属贵重,因此已被用作在腐蚀性环境(如海水应用)中对结构金属进行阴极腐蚀保护的牺牲阳极。当最活跃的金属(例如锌)优先腐蚀以保护阴极金属(例如船体或码头的钢)时,就会产生原电池。

形成类似于锌的保护性氧化层的其他金属包括铝、铜、铬和钛。

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