金属锌在防腐领域的应用
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金属锌在防腐领域的应用

与其他金属相比,锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属,属低值防蚀电镀层,被广泛用于保护钢铁件,特别是防止大气腐蚀,并用于装饰。

在常见的钢铁腐蚀控制和防护措施方案中,最经济有效的就是采用防腐涂料(涂层/镀层),而在所有涂料(涂层/镀层)系统中,含锌涂料(涂层/镀层)是不可或缺的。到目前为止,其在重防腐领域的地位几乎无法替代。锌是一种浅灰色的过渡金属,化学性质活泼,在常温下可以在表面生成一层薄而致密的膜,阻止进一步的氧化。正是因为这层膜的作用,锌被广泛应用于钢铁、冶金、机械、电气、化工等领域,是现代工业中相当重要的金属之一。与其他金属相比,锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属,属低值防蚀电镀层,被广泛用于保护钢铁件,特别是防止大气腐蚀,并用于装饰。行业内对锌的用法主要热镀锌、冷镀锌、热喷锌、冷喷锌及含锌涂料(环氧富锌和无机硅酸锌)。

 一、热镀锌是先将钢铁制件进行酸洗,去除钢铁制件表面的氧化铁,酸洗后,在氯化铵或氯化锌水溶液或氯化铵和氯化锌混合水溶液槽中进行清洗,然后送入热浸镀槽中,通过铁锌之间的反应和扩散,在钢铁制品表面镀覆附着性良好的锌合金镀层。热浸锌涂层最外层是钝化的锌层,锌层往里是锌铁合金和渗锌铁层,热浸锌的防腐年限非常长,可以达到50年以上。热镀锌具有镀层均匀,附着力强,使用寿命长等优点,是延缓钢铁材料环境腐蚀的最有效手段之一。与其他金属防护方法相比,在镀层的物理屏障与电化学保护相结合的保护特性上、镀层与基体的结合强度上、镀层的致密性耐久性上、在免维护性和经济性上,以及其对制品形状与尺寸的适应性上,热镀锌工艺具有无可比拟的优势。

   目前热镀锌产品主要有钢板、钢带、钢丝、钢管等,其中热浸镀锌钢板所占比例最大。热镀锌因其良好的防腐性能在过去的几十年得到了快速发展,广泛应用于汽车、建筑、家电、化工、机械、石油、冶金、轻工、交通、电力、航空和海洋工程等领域。但热镀锌工艺在防腐过程中会产生很严重的污染。热镀锌在工件的镀锌前处理会产生大量的NH3HCL等刺激性气体和NH4CL浓烟。在镀锌过程中会产生大量的金属蒸汽和氧化粉尘,且伴有大量的锌灰和锌渣,既浪费资源又污染环境。

二、冷镀锌,又称电镀锌,就是利用电解,在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程:是将表面处理好的钢材放到镀锌用的药水中,通过电流,药水中锌离子被还原为锌,均匀的、薄薄的涂在钢板上,钢材或构件所有角落都是非常的均匀,不会被遗漏,所有的涂层厚度都是一致的。电镀锌目的是为了防止钢铁类物体被腐蚀,提高钢铁的耐蚀性及使用寿命,同时也使产品增加装饰性的外观。电镀锌有以下特点:

   1、抗腐蚀性好,结合细致均匀,不易被腐蚀性气体或液体进入内部。 

   2、锌层比较纯,无论在酸或碱环境底下都不易被腐蚀。长时间有效的保护钢体。

   3、经铬酸钝化后形成各种颜色使用,可根据客户喜爱挑选,镀锌美观大方,具有装饰性。

   4、锌镀层具有良好的延展性,在进行各种折弯,搬运撞击等都不会轻易掉落。其干膜含有96%以上的全锌含量,冷镀锌能够为钢铁提供很好的阴极保护。即使在很苛刻的环境中,仍能长效保护钢铁表面。防腐性能可以与热镀锌相媲美,甚至优于热镀锌。而且冷镀锌是由高纯度锌粉,树脂和有机溶剂组成,不含铅,汞等重金属,有机溶剂中挥发物VOC排放少,对环境污染极低。

三、热喷锌就是先利用高压空气和管道将砂粒吹到工件表面除掉金属表面锈和氧化皮,然后利用氧气、乙炔或电热源(大型工件采用电加热,中小型采用氧气、乙炔加热)通过压缩空气和专用工具(喷枪)将锌雾化超高速喷到金属表面。虽然初期投入比喷涂油漆大,但喷涂油漆经过二、三年就要维护,长期下来人力、物力花费大大高于热喷锌。

四、冷喷锌涂料又叫镀膜镀锌,是由经过原子法处理的超细锌粉、树脂以及挥发性溶剂等组成的单组分产品。其中镀层的锌含量高达96%,锌粉纯度在99.99%以上,锌粉粒度3-6μm,这造就了冷喷锌漆镀层对钢材优异防腐蚀性能。冷喷锌涂装方式把锌粉镀覆在基材表面上的一种材料保护技术,是在常温自然条件下就可达到热镀锌防锈效果的新型防腐工艺。其防腐原理和热镀锌一样,具有阴极保护和屏障式保护双重作用。

五、含锌涂层。含锌涂层施工方便,一般用作底漆,可达到15~30年长效重防腐的防腐蚀效果。含锌涂层可以包含有机树脂成膜的环氧富锌底漆,纳米硅溶胶成膜的无机硅酸锌底漆以及其他树脂成膜的冷喷锌底漆。基于环保要求和其他功能性的要求,水性环氧富锌底漆、无机硅酸锌底漆(溶剂型无机硅酸锌底漆和水性无机硅酸锌底漆)、水性抗滑移无机防锈防滑涂料、水性无机硅酸锌车间底漆等相继出现。

 热镀锌、冷镀锌使用纯锌,热喷锌使用纯锌丝或者75%锌丝25%铝丝。含锌涂层中,冷喷锌含锌量最高,其金属锌含量92%以上,全锌含量96%以上;无机富锌底漆和环氧富锌底漆,一般含锌量在60~85%,溶剂型和水性无机硅酸锌车间底漆锌含量较低,约为30%。

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