钢镀锌:“触电”氧化保护

为什么选择镀锌钢而不是不锈钢?

当某件事激励我们采取行动时，我们就会说我们“镀锌”了。那么，当我们使用这个术语时，它是什么意思呢镀锌钢或金属?

事实证明，这都是因为震惊。

黑色金属含有铁，占世界金属制造业的90%。铁密度大，强度大(与碳混合后变成钢)，储量丰富，易于精炼。这些特性使它成为工业和建筑中最重要的金属。

然而，铁和它的许多合金暴露在空气和水也很容易生锈。防腐蚀是设计黑色金属的一部分。有时，这种保护可能来自合金的类型;例如，不锈钢含有铬和其他化学成分以防止腐蚀。然而，这些添加物可以改变机械性能。它们也可能很贵。有时，使用密封胶，如粉末涂料，油漆，或油处理。

镀锌钢更常见，但人们对它知之甚少。你们怎么生产镀锌钢?它是否促使黑色金属采取行动?镀锌钢生锈吗?你什么时候使用镀锌钢、铝和不锈钢?

什么是镀锌钢?

镀锌是在钢或铁上涂上锌层，形成一道屏障，保护黑色金属不受腐蚀的过程。锌层的物理作用是阻止水和空气到达钢的表面，化学作用是提供阴极保护。这种保护是电化学的，就像隐喻的“电镀”，刺激我们采取行动。这个词来自18世纪科学家Luigi Galvani的名字，他是生物电磁学的先驱。

原电——与化学反应产生的电流有关

镀锌通常在高温下进行。虽然锌层可以通过喷漆或电镀来添加，但这两种方法都只能产生一层薄薄的锌层——只有3微米厚的发光表面。像这样的局部应用在户外应用中是脆弱的，耐腐蚀是很重要的。

真正的镀锌是在高温下进行的，依赖于锌、氧和二氧化碳之间的化学作用。这三种材料在温度下发生反应，形成深灰色的碳酸锌层，厚度通常为50微米，在户外更加耐用。

镀锌钢生锈吗?

你可能会问自己:“镀锌钢会生锈吗?”答案是肯定的……在一定程度上是这样的，这是基于当时的情况。镀锌钢的锈蚀程度是基于保护镀锌层的厚度(我们将在下面更详细地讨论)和腐蚀环境的类型。

镀锌钢在什么条件下生锈?最常见的包括高湿度、潮湿或浸湿的环境、空气或水中的盐、苔藓和酸。但是，镀锌也提供了良好的抗接触混凝土，砂浆，铅，锡，锌和铝。

镀锌有助于延长抗锈蚀的时间。它依靠锌的氧化来防止钢或铁的氧化。在适当的条件下，镀锌钢耐锈蚀长达50年。铁锈或黑色金属的氧化被停止。然而，锌仍然在氧化(只是这不是所谓的生锈)。

当锌最终全部被氧化转化时，它将不再起到保护作用，钢铁将被腐蚀。

热浸镀锌

热镀锌是最常见的锌镀锌形式。在这种方法中，钢或铁部件被清除掉碎片和磨屑，然后在840°F附近的温度下放入锌或锌合金浴槽中。钢被放在浴盆里，直到它达到相同的温度，然后被提起并冷却。冷却过程可以快速进行，也可以缓慢进行，取决于最终产品的预期外观。

镀锌是在加了铝的锌浴中镀锌的过程。当金属仍然是热的时候，整个产品被热处理，导致几层锌铁合金的形成。铝的加入和之后的热处理使得到的钢具有更好的焊接性。镀锌钢通常会产生类似红色锈的铜绿，但不会像未受保护的铁合金那样腐蚀。

干燥的镀锌

一种不常用的镀锌方法是干镀锌。这个过程也被称为Sherardizing，以开发该方法的冶金学家Sherard Cowper-Coles的名字命名。在这种技术中，小钢件连同锌粉和砂子一起在一个封闭的旋转滚筒中加热，直到温度和翻滚使锌化学地熔化到钢的表面。然后将其淬火。它通常用于小零件和内部表面可能无法通过热浸达到的零件。

亮晶晶的小东西

镀锌钢传统上可识别的特征之一是其表面的亮片。所有的金属都以晶体的形式冻结，就像紧紧地包裹在一起的雪花。对于大多数金属来说，这种晶体晶粒太小而看不见，或者在没有蚀刻的情况下晶界不明显。锌合金镀锌可以让人们看到金属在冻结过程中形成的结晶模式。

亮片的形状和大小可以反映出热镀锌后的冷却条件。表面冻结得越慢，晶体颗粒就越大，通常表现为羽毛或叶状。快速淬火到较冷的温度可以导致更小，更规则，或方形的晶粒。

大多数最引人注目的亮片通常是在锌合金中加入少量铅或锡制成的。这些添加使得颗粒形成树枝状，而冰冻的过程则促进了羽毛状的颗粒在表面伸展。无铅镀锌技术的发展已经创造出了从钢铁上开始冻结的锌镀层。这些无铅合金可以产生直径小于0.5毫米的更圆的亮片。合金和冷冻条件之间的相互作用意味着一个熟练的镀锌器可以影响最终产品中亮片的大小和形状。

电偶腐蚀与牺牲阳极

镀锌过程不仅仅是在金属周围形成一层锌壳，形成物理屏障。如果是的话，就可以使用其他金属。相反，锌通过一种叫做“阴极保护”的化学过程进行保护。

当两种电势迥然不同的金属放在电解液中，它们开始在电化学反应中充当阳极和阴极，从而产生电流。这两种金属中最“活跃”的阳极，会比它单独存在时腐蚀得更快，因为它提供电子。阳极内被电子剥离的分子在化学上是不稳定的，并寻求与环境中的化学物质形成稳定的分子，产生氧化物和其他腐蚀产物。亚博账号审核不过电池利用这种形式的电偶腐蚀来产生电流。

金属是根据它们在阳极指数中的反应性来分类的。金，金属中最惰性或最不活跃的一种，被用作参考材料。所有其他金属都有一个数字，表示它们在金电解液中的电压。这个指数是电尺度的基础，电尺度将金属从最被动的到最主动的分类:

在镀锌过程中，锌，一种阳极金属，覆盖钢或铁。它是一种密封剂，但如果外壳上有针孔，锌的电化学牺牲意味着它会首先被腐蚀，因为它是两种金属中活性更高的。这种更阳极的金属保护更阴极的金属的特性被专门用于船体，淹没在海水中，有腐蚀的危险。这些牺牲阳极，也叫锌，通常被固定在船体上。通常，锌部件包含在螺旋桨或其他装置的设计中。

在铁的存在下，锌的牺牲很快，但不会太快。从电流尺度来看，铝、镁和铍可能也“更活跃”，因此具有保护作用。然而，铝很难与钢结合，价格更贵，而且阳极指数太接近，无法作为牺牲阳极发挥作用。另一方面，镁的溶解速度要快得多，而且在许多环境中更容易发生反应。锌也有保护免受有机或细菌破坏的好处。铍稀有、昂贵而且非常不稳定。

完成镀锌钢

当锌分解成氢氧化锌时，白锈就会在镀锌钢上形成。这种“锈”确实是锌腐蚀的产物，但在正常情况下，它的发生速度比未受保护的钢的氧化速度要慢得多。为了帮助进一步减缓这一过程，有时镀锌金属被涂上油，或偶尔铬钝化，以创建最后的密封层。这种油性或钝化的金属不能喷漆或进行其他处理，但在许多气候条件下，它的外观将保持良好几十年，并在结构上保持更长的时间。镀锌钢是有用的油性工作部件，可能看到油漆很快磨损。

在优先考虑油漆或粉末涂料美感的应用中，镀锌钢可以不涂漆。然而，大多数情况下，一件物品要么是镀锌的，要么是涂漆的，而不是两者都是，以保持每一种方式的成本节约。

镀锌钢、铝、不锈钢

镀锌是一种经济有效的方法，可以帮助保护暴露在潜在腐蚀元素中的金属。铝和不锈钢也用于需要坚固、耐腐蚀金属的应用。它们是炊具、器皿和保健用品的更好选择，因为过多的锌可能是有毒的，酸和热都可能调动锌。在镀锌钢的暗灰色亮片不理想的地方，它们呈现出更闪亮、更适应的美学。

铝和不锈钢的成本更高，而且它们的机械性能与钢不同。对于机械性能、美观或金属重量很重要的应用，更昂贵的材料可能是最佳选择。在其他地方，标准钢的功能是需要的，镀锌过程是理想的耐候性低成本。