熱鍍鋅產品經長時間運輸後(hòu),發現原本光亮平滑的產品表麵上(shàng)出現大量白色或灰色粉末,產品發黑,嚴重的地方甚至出現了鏽斑。實際上,新鍍(dù)好的熱(rè)鍍鋅件以密排堆放的方式在潮(cháo)濕和通風不好的環境中儲存和運輸時,在鍍層表麵會形成白色或灰色的粉狀(zhuàng)腐蝕產物,這種腐蝕產物就是通常所說的白鏽。一般來說,當鍍件表麵白鏽的量不多時,不會對鍍層的防腐性能造成影響,它會隨著(zhe)鍍鋅件表麵幹燥而(ér)逐漸消失。但是如果運輸或儲存方式(shì)不當,白鏽也可能變的很嚴重(chóng),不但影響(xiǎng)外觀,甚至(zhì)會降低鍍鋅件的使用壽命。熱(rè)鍍鋅(xīn)層白鏽產生長期以來都是影響鍍鋅產品和工程量的難題,是產品和工程質量驗收爭論(lùn)的焦(jiāo)點,鍍鋅廠(chǎng)家和施工單位也經常為此而困擾。本文(wén)通過對產生白鏽的熱鍍鋅(xīn)產品進行分析,探討了熱鍍鋅件白鏽的產生機理,並提出了預防及及處理措施。
1白鏽產生的原因分析
1.1腐蝕產物分析
觀(guān)察發生白鏽的產品,在產品白鏽較輕(qīng)微的部位,用細砂紙輕輕磨去(qù)腐蝕產物,在(zài)磨平的表麵(miàn)用磁性測厚儀進行測量,發現(xiàn)仍有足夠厚的熱鍍鋅層保護鋼基。但用上述方法對(duì)腐(fǔ)蝕(shí)嚴(yán)重的、出現紅鏽的地方測量,發現(xiàn)鍍層幾乎消耗完全,熱鍍鋅層已無法對(duì)鋼鐵提供保護,對發生嚴(yán)重白鏽的工件取樣進行掃描電鏡微觀(guān)成分分析,在鍍鋅層表麵形成的腐蝕產物較疏鬆,未能形成一層致密腐蝕產物膜來阻(zǔ)止腐(fǔ)蝕進一步進行。在發(fā)生白鏽的熱鍍鋅層表麵收集腐蝕產物粉(fěn)末(mò)進行X射線衍射分析,結(jié)果表明,腐(fǔ)蝕(shí)產物有ZnCO3和ZnO組成。
1.2白鏽形成的原因
鋅是非常活潑的金(jīn)屬(shǔ),鋅的表麵與(yǔ)周圍的潮濕的空氣接觸(chù),會首先與潮氣水氣發生化學反應,生成一層多(duō)孔的、膠粘狀的Zn(OH)2腐蝕產(chǎn)物。隨後,氫氧化鋅會進一步與大氣中二氧化碳反應,生產(chǎn)一層薄的、致密的(de)、有一定粘(zhān)附性的堿(jiǎn)式碳酸鋅ZnCO3腐蝕(shí)產物,可以阻止鍍層(céng)進一(yī)步(bù)腐蝕。當鍍鋅件(jiàn)緊密的堆積並置於潮濕的空氣中時,由於鍍件間的表麵(miàn)沒有自由流(liú)動的空(kōng)氣,鍍層的局部表麵將(jiāng)不能發(fā)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(chéng)白鏽(xiù)。白鏽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(mì)集堆放(fàng)時發(fā)生的腐蝕反應可以簡化成發生在兩鍍(dù)鋅層間被壓扁的水珠中的反(fǎn)應(yīng),這水珠(zhū)僅有很小的表麵暴露在空氣中,接近水珠中心的鋅表麵和在水珠周邊的鋅表麵(miàn)的氧的供給量是不同的,這就導致兩處鋅的電(diàn)位不同,從而形成氧濃差腐蝕電池。電化學(xué)腐蝕速度(dù)遠高於化學反(fǎn)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。由於空氣中的CO2很難進入陽(yáng)極區,這就阻止(zhǐ)了氫氧化鋅向起保護性作用的碳酸鋅轉變,而在部分脫水後主(zhǔ)要以Zn(OH)2和ZnO的混合物(wù)形成式(又(yòu)稱堿式氧化鋅)存在。在這種情況下的腐蝕產物不能抑製(zhì)反應的繼續進行(háng)。通常(cháng)儲運情況下(xià)產(chǎn)生的(de)白鏽不會太嚴重。但由於金屬鋅轉變為氧化鋅或氫氧化鋅時體積將增大3-5倍,形成的白鏽體積較大,使腐蝕程度看起來要比(bǐ)實際情(qíng)況嚴重的多。由於熱鍍鋅鋼表麵的鍍鋅層較厚,通(tōng)常白鏽對熱鍍鋅鋼的使用壽命沒有明顯影響。白鏽的嚴重程度取決於鍍層間凝結水(shuǐ)的(de)成分和在所處(chù)環境中持(chí)續的時間。
2白鏽的預防及處理
2.1白鏽的預防
當鍍件儲存及運輸時需(xū)要緊密堆放(fàng)在一起時,應該采取足夠的(de)預防措施來防止白鏽。在鍍件周圍保持(chí)低濕度的環境和在堆(duī)積的鍍件間保證足夠的通風,可使白鏽減至最少。具體的預防措施有:
(1)熱鍍鋅件經水冷後,即進行表麵(miàn)處理。如鍍鋅管和(hé)中空的鍍件在鍍鋅後可塗一(yī)層清漆;線材(cái)、板材和網才這類產品可打蠟或塗油;熱鍍鋅結構件可采(cǎi)用鉻酸鹽(yán)鈍化。
(2)應將鍍件(jiàn)置於幹燥的(de)、有良好的通風(fēng)環境中。
(3)如果鍍件不得不在戶外存放,鍍(dù)件(jiàn)不應直(zhí)接堆放在濕的土壤或腐爛的植被上,應該(gāi)從地麵架高並用窄木條隔開(kāi),以使所有的鍍件表麵存在自由(yóu)流動的空氣。鍍件應該稍微傾斜放置以方便排水。
(4)當(dāng)鍍鋅鋼需(xū)要海(hǎi)運時,由於(yú)鍍件表麵可能存在冷凝(níng)水,故鍍(dù)件間使用(yòng)木條(tiáo)隔離包裝較好。含鬆脂的(de)木材不能用作隔離用(yòng)的木條,因為鬆脂本(běn)身就(jiù)有腐蝕性。在運輸和儲存鍍件時應使用幹燥的、未用防腐劑和防(fáng)火處(chù)理過的木條,如楊樹、槐樹和杉木。存放在容器中的小(xiǎo)鍍件在包裝前要徹底幹燥。用包裝(zhuāng)箱密封時,建議加入一些幹燥(zào)劑。在海上特別是(shì)熱帶海洋濕度很大,這時(shí)給熱鍍鋅鋼提供幹燥和良好的通風環境就尤其重要(yào)。
2.2出現白鏽後的處理措施
在大多數情況下,白(bái)鏽並不表明鋅(xīn)鍍層已嚴重破壞,也並不一定意味著鍍件的(de)使用壽(shòu)命會減少。發生白鏽(xiù)後,應將原先密(mì)幹布擦去鏽跡。因為堆的鍍(dù)件擺開以使其表麵(miàn)迅速變幹,並立(lì)即檢查(chá)。當鍍件(jiàn)表麵的白鏽較(jiào)輕微時,應用幹布擦去鏽跡。因為在潮濕(shī)的環境下,鍍(dù)件(jiàn)表麵非常輕微的白鏽也可能妨礙堿式碳酸鋅腐蝕產物保護膜的形成。中度到重度的白鏽(xiù)可用硬毛刷(shuā)來清除,不(bú)能用(yòng)鋼絲刷。在清除白鏽後必須(xū)檢查產生白鏽部位鍍層厚度,以確保留有足夠的鍍鋅層保護鋼基。在存放很(hěn)久的有(yǒu)白鏽的工件上,典型的白色和灰色的產物可能會變黑。當這種情況出(chū)現(xiàn)時就說明大(dà)量的鍍鋅層已經被腐蝕,使用壽命會降低。在極端的情況下,由於惡(è)劣的環境中長期存放,形成了嚴重的白色沉積(jī)物或紅鏽,它已損害鍍件的(de)使用壽命,就必須重(chóng)鍍或按相關標準規定的方法做局部修補。
3國內外有關標準對白鏽的評述(shù)
國內外的熱鍍鋅標準中對鍍(dù)層出白鏽的問題均有一定的評述,值(zhí)得借鑒。現總結如下:GB/T13912–2002(國家標準«金屬覆蓋層鋼鐵(tiě)製件熱鍍鋅層技術要求及實驗方法»)6.1外觀:“潮濕條件下儲存的鍍鋅工件,表麵(miàn)允許有(yǒu)白鏽(以堿(jiǎn)式氧化鋅為主的白色或灰色腐蝕產物)存在。ISO1461–1999(ISO標準(zhǔn)«鋼(gāng)鐵製件熱浸鋅技術條件與實驗方法»):“潮濕條件下應視為(wéi)報廢的原因。...為(wéi)了防止(zhǐ)製件在潮濕環境中存放時產生(shēng)白鏽,不需要再塗漆的工件鍍鋅後應進(jìn)行(háng)適當(dāng)的表麵處理。ISO1459–1973(E)(ISO標準(zhǔn)«金屬(shǔ)覆蓋層用熱鍍鋅保護防腐的指導原則»):“鍍層表麵白色的痕跡(通常稱作儲(chǔ)存濕鏽或白鏽)是影響外(wài)觀的,但通常對(duì)鍍層其它(tā)性能並無(wú)損害。如果希望熱鍍鋅製品保持剛鍍出時的光(guāng)亮的外觀,需要有特別的儲存條件。熱鍍鋅後立(lì)即加以表麵處理可避免或減少這些白鏽的生成。”
JISH8641–1983(日本工業標(biāo)準«熱鍍鋅»):“白鏽:鍍件存放時與雨水接觸(chù)產生白鏽。一旦(dàn)脫離那個環境(jìng)便會逐(zhú)漸消失。另外,由於白鏽對鋅層消耗很小,所以對(duì)耐蝕(shí)幾乎沒有影響。”BS729:1971(英國標準)«鋼鐵件的熱浸(jìn)鍍鋅層»):“應特(tè)別注意鍍件的運輸及儲存條件,以避免出現儲存濕鏽(即(jí)白鏽),剛鍍過(guò)鋅的鍍件(jiàn)在潮(cháo)濕及通風不良的條件下(xià)進行運輸或存放往往出現這些所謂的白鏽。通過鍍後處理(lǐ)可以減少白鏽的出現。“由此可見,白鏽是熱鍍鋅層較常見的一種表麵缺陷,應積極采取措施避免其出現,但(dàn)一般也不能作(zuò)為拒(jù)收的理由。
4結論
(1)白鏽的產生(shēng)機理實際是(shì)氧濃(nóng)差電化學腐蝕。
(2)將鍍件置於幹(gàn)燥的環境並保證鍍件間足夠的通風(fēng),可減少白(bái)鏽的產生。
(3)鍍鋅鋼(gāng)表麵疏鬆的腐蝕產物應(yīng)注意清除幹淨,以免它的存在(zài)妨礙(ài)堿式碳酸鋅腐蝕產物保護膜的形成(chéng)。
(4)白鏽是(shì)熱鍍(dù)鋅層較常見的(de)一種表麵缺(quē)陷,一(yī)般不應作(zuò)為拒收的理由。