鍍鋅層保護鋼鐵二十年以上不銹蝕的行為與機理
下圖為長沙電廠前新建設(shè)的鐵塔，外觀干凈大方，閃閃發(fā)光。然而距離其500米的舊鐵塔確是黑黝黝的樣子，走進仔細觀察卻沒有發(fā)現(xiàn)銹跡。這是為什么呢？
新 鐵 塔
舊 鐵 塔
一、鋅的腐蝕特點
鋅與鐵相比，是一種更為活潑的金屬元素，更容易被氧化腐蝕。但由于其腐蝕反應(yīng)生成物的性質(zhì)不同，所以鋅的腐蝕有根本上的不同。鋅在干燥無水的環(huán)境下也會和空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，生成氧化鋅。這也與鐵氧化后的“紅銹”不同，其顏色是白色的，所以叫“白銹”：
鋅在潮濕的空氣中則發(fā)生有氧參與的電化學(xué)腐蝕，也生成Zn(OH)2。但空氣中的CO2會進一步的與反應(yīng)，生成ZnCO3，其顏色變得稍黑，在鋅表面形成不均勻的黑色區(qū)域：
這樣，在大氣的環(huán)境下，鋅的表面覆蓋了一層鋅的氧化物、碳酸鋅和氫氧化鋅構(gòu)成的氧化膜，這一層氧化膜比較致密，粘附性也較好，能將空氣中的氧與內(nèi)部組織隔離開，防止內(nèi)部的鋅基體繼續(xù)被氧化。這與鋼鐵的氧化有著很大的區(qū)別，所以鋅的耐腐蝕性要比鋼鐵的耐腐蝕性好得多。按照腐蝕損失量比，鋼鐵的腐蝕損失量是鋅的15~30倍，不過在受到污染的大氣中，鋅的耐腐蝕性會受到很大的影響。
二、鍍鋅為什么能防腐蝕
鍍鋅層對鋼鐵的保護作用主要有以下幾種情況：
（1）當鍍鋅板表面完好時，只發(fā)生鋅的腐蝕，由于鋅腐蝕的產(chǎn)物對鋅有較好的屏蔽保護作用，所以腐蝕速度會非常慢，壽命是未鍍鋅鋼板的15~30倍。
（2）當鍍鋅層遭到局部破壞，鋼鐵從傷口中暴露在環(huán)境之中，如果鍍層是有機涂層暴露出的鋼基很快會被腐蝕，但鍍鋅板特有的犧牲保護性能，使腐蝕速度變得很慢。在這種情況下，鍍層中的鋅與鋼帶中的鐵在潮濕的環(huán)境中組成了原電池，由于鋅的標準電極電位只有-0.76V低于鐵的-0.44V，因而鋅作為陽極被氧化，而鐵作為陰極得到保護。由于鋅的腐蝕產(chǎn)物很致密，反應(yīng)速度很慢，能將破損處封閉住，從而使耐腐蝕性能大大提高。這種防腐蝕方法叫做“陰極保護”。
小結(jié)
鍍鋅鋼板在整個使用壽命周期內(nèi)，首先發(fā)生的腐蝕是表面鍍鋅層的氧化，生成“白銹”。時間稍長以后，表面的“白銹”進一步在潮濕的空氣中與二氧化碳等雜質(zhì)氣體反應(yīng)，生成鋅鹽，使涂層變得暗淡無光。這種鋅鹽層較為致密，可以保護鋼鐵，使腐蝕介質(zhì)不易通過這種致密的鋅鹽層接觸到鋼鐵，且未被氧化的鋅同時起到陰極保護的作用。即使鍍鋅層破損，鋅將‘犧牲’自己使破損處產(chǎn)生鋅鹽阻止介質(zhì)繼續(xù)腐蝕鋼鐵。
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