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热镀锌与冷镀锌:有什么区别?

热镀锌与冷镀锌:有什么区别?

几个世纪以来,人们就知道腐蚀对金属的破坏性影响。几乎只要金属成为建筑材料,人类就一直在寻找提高其在腐蚀性环境中寿命的方法。保护金属(主要是钢)的最广泛使用的技术之一是镀锌。

1742年,一位名叫Melouin的化学家发现,通过将锌浸入熔融的锌中,可以将锌涂层涂在铁上。这一发现引发了整个科学界的研究浪潮,并为激励奠定了基础。1780年,意大利物理学家路易吉·伽伐尼(Luigi Galvani)观察到,两种不同金属之间的接触导致了电流的流动。(有关背景阅读,请参阅为什么两种不同的金属会引起腐蚀?随着时间的推移,人们对镀锌的理解显着提高,到1850年,英国镀锌工业每年使用10,000吨锌来保护铁。这是一个至今仍在蓬勃发展的行业的诞生。

镀锌钢在我们的日常生活中起着至关重要的作用。它经常用于多个行业,包括建筑、运输、农业和发电行业等。镀锌钢有两种主要方法;这些是热浸镀锌和冷镀锌。在本文中,我们将研究这两种镀锌方法,并讨论这些技术有何不同。

什么是镀锌?

在最简单的形式中,镀锌是指在金属(通常是钢或铁)的表面上涂覆锌涂层。它主要用作防止腐蚀的保护措施,并延长受保护金属部件的使用寿命。当正确应用于钢表面时,锌涂层提供两种主要类型的保护:屏障保护和电镀保护。

屏障保护

当锌涂层涂在表面时,它会干燥并硬化以形成不受空气和湿气影响的氧化锌保护层,从而消除了发生腐蚀所需的成分之一-电解质。由于底层钢基材无法与外部空气或湿气接触,因此可以防止进一步腐蚀。

电流保护

然而,镀锌以其同名的保护方法而闻名。电镀保护,也称为阴极保护,通过优先腐蚀来保护底层钢基材,从而在此过程中牺牲自身。这种类型的保护对于受保护的钢可能因划痕、割伤、凹痕或涂层损坏而暴露的情况特别有用。

由于锌是一种高反应性和电负性的金属,它将承担阳极的作用,因此在相邻钢未受保护的情况下首先腐蚀。锌将继续提供电保护,直到涂层完全消耗。

热浸镀锌

热浸镀锌是最常见的镀锌形式之一。该过程需要通过将铁或钢物体浸入温度约为840°F(449°C)的熔融锌浴中来涂覆铁或钢物体。一旦从浴槽中取出,铁或钢外部的锌涂层就会与大气中的氧气反应形成氧化锌(ZnO)。

氧化锌进一步与二氧化碳反应形成保护层,称为碳酸锌(氧化锌3).这种暗淡的灰色薄膜相对稳定,紧紧地粘附在铁或钢的表面上。在热浸镀锌中,锌化学结合并成为被保护钢的一部分。

虽然热浸镀锌的概念看似简单,但该过程包括几个关键步骤(图2)。钢首先经过三个清洁阶段,以准备其表面进行镀锌;这些是脱脂、酸洗和熔化。脱脂用于去除污垢、油污和其他有机残留物;温和的酸浴或酸洗会腐蚀钢并去除轧机水垢和氧化铁;助焊剂进一步去除任何氧化物,并在钢上涂上保护层,防止在镀锌前在钢表面上形成进一步的氧化物。

一旦清洁过程完成,并且结构已经干燥,就可以将其浸入熔融的锌浴中。熔融锌流入铁或钢物体内部和周围,从而彻底涂覆以保护所有表面。然后将涂层材料从浴中取出并在检查前风干。

冷镀锌

冷镀锌只是在钢元件表面涂上富锌涂料以保护其免受腐蚀。因此,“冷镀锌”一词在涂料行业的一些专业人士中被认为是用词不当。

锌漆可以通过刷子、滚筒、喷枪等涂抹。涂层也可以通过电镀锌方法施加。冷镀锌中使用的富锌涂料与传统涂料不同,因为存在粘合化合物。这些粘合剂允许锌机械地粘合到钢上,以提供有效的保护水平。

与热镀锌一样,冷镀锌可以提供屏障保护以及一定程度的阴极保护。然而,油漆或涂料中存在的锌粉必须具有足够高的浓度,以促进钢和锌之间的导电性。

与热浸技术相比,应用富锌涂层所需的表面处理要求较低。在涂层操作开始之前,钢的表面必须清洁干燥。通常,首先使用钢丝刷去除锈迹或可能存在的任何其他腐蚀产物。污垢、油脂、化学品和其他有机化合物也必须相应地去除。一旦表面准备好,锌涂层就会根据需要以尽可能多的涂层涂覆在表面上。

热镀锌和冷镀锌的比较

尽管热镀锌和冷镀锌的目的相似,但它们的应用方法和性能却大不相同。不幸的是,冷镀锌不能提供与热浸相同水平的保护。由于冷镀锌只是一种涂层,因此它不能在化学水平上与金属结合,因此不具有与热浸镀锌相同的耐用性、耐磨性和阴极保护能力。

虽然冷镀锌不能达到热浸镀锌的性能,但它确实有其好处。冷镀锌是经济高效、快速应用于较小结构和部件的理想选择。热浸工艺更昂贵,更适合大型结构,通常用于重型工业用途。(相关阅读:镀锌及其防腐蚀功效。

镀锌方法的选择最终归结为在给定应用的成本和涂层性能之间找到适当的平衡。

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