专题讲座编者按:这是旅居加拿大的华裔学者章小鸽博士为美国金属学会主编的新版(2005年)《MetalsHandbook金属手册》编写的一章/CorrosionofZincandZincAlloys0的中文译文。章博士长期从事锌和锌合金腐蚀的研究和开发,本文全面和系统地介绍了国际上目前这一领域的技术和知识状况,突出了镀锌钢材在各个领域的应用。最近几年我国镀锌钢材的生产有几乎爆炸式的发展,2000年全国总共才有13条连续镀锌板生产线,短短几年就上升到140多条。我们认为,本文非常适应当前国内的这一需要,对于我国锌合金镀层的生产和应用会有指导作用。全文经作者授权并由徐乃欣教授翻译,又经作者校阅。本刊分2次连续刊出。锌和锌合金的腐蚀(一)章小鸽*(加拿大TeckComincoMetalsLtd.,Co.)中图分类号:TG174.4文献标识码:B文章编号:1005-748X(2006)01-0041-10锌在地壳中的含量为0.013%,按元素的相对丰度居于第23位。然而锌是用得最多的金属之一,全世界的产量和消耗量居第四位,在铁、铝和铜之后[1]。锌带有似银的蓝灰色,有相当低的熔点(419.5e)和沸点(907e)。未合金化的锌的强度和硬度大于锡或铅,但明显小于铝或铜。然而纯锌不能在受力情况下使用,因为它抗蠕变性能低。它在室温下变形后会迅速再结晶,因此在室温下不能加工硬化。它的再结晶温度和抗蠕变性能可以通过合金化来提高[2]。1锌的应用锌的应用可以分成六个方面:涂层,铸造合金,黄铜和其它合金中的合金元素,锻造锌合金,氧化锌,以及含锌化学品(锌末、锌粉、锌盐)。锌的最重要的应用是钢铁的防腐蚀,主要是涂层的形式,因为涂锌的钢在自然环境中有出色的耐蚀性。生产的所有锌的几乎一半消耗于这个目的。铸造锌产品主要由压铸法生产,它能制造复杂的很精密的部件,只需很少或者不需要最后的机加工。压铸产品用于汽车零件、家庭用具、办公和计算机设备以及建筑装备。轧制的锌产品有各种成分,有薄板、带、箔、厚板、棒、丝等形状。轧制的锌板广泛地应用在大楼建筑,用作屋顶、覆层、排水沟、雨水管以及装饰板等。锌粉的主要工业应用是作为碱性电池的阳极材料。锌末在生产化学品时用作试剂,用于金属精炼工艺,作为收稿日期:2005-09-06作者联系方式:Gregory.zhang@teckcominco.com制造富锌涂料的成分,以及作为塑料的添加剂。锌在合金化后供各种应用。具有工业重要性的二元锌合金系统有:95Zn-5Al和55A-l45Zn,是主要的涂层合金;96Zn-4Al,是锌压铸合金;Zn-Cu,就是黄铜,最高达45%Zn;Zn-Fe,组成热镀锌层中的那些相;Zn-Pb,在某些火法冶金萃取过程中起重要作用。这些合金加上镍、镁、钛和镉这些元素的三元和四元系统在工业上也有重要性。锌对于植物、动物和人类的正常健康生长及繁殖也很重要[1]。人类很多健康问题跟缺锌有关。在医学和农业上使用锌的化合物,虽然量很少,在对付谷物和人类营养的缺锌方面都很重要[3]。2锌涂层通过电镀、喷金属、牺牲阳极、锌粉漆和其它方法,用锌保护的钢铁广泛使用在汽车、建筑结构、钢筋混凝土、屋顶以及其它家庭和工业结构中。锌有很好的耐蚀性。在大多数自然环境中,锌的腐蚀速度只有钢的1/10~1/100[2]。锌涂层独特的性质是:在涂层受破坏而钢暴露的地方,锌涂层与钢基体之间的电偶作用能提供额外的保护。按照涂层的成分和生产方法,锌和锌合金涂层可以分为许多种[4,5]。根据化学组成,锌基涂层可分为纯锌、锌-铁、锌-铝、锌-镍、锌-铝-镁和复合锌涂层。根据方法,锌涂层的生产可以用热浸、电镀、机#41#第27卷第1期2006年1月腐蚀与防护CORROSION&PROTECTIONVol.27No.1January2006械压接、渗锌和热喷涂。热浸法可以连续,也可以分批,这部分内容可以参见ASMHandbook,Volume13A,2003中/ContinuousHotDipCoating0和/BatchProcessHotDipGalvanizing0两文。如表1所示,锌和锌合金保护的钢板产品的典型应用范围非常广泛,涉及建筑、汽车、公用和家电工业。表1涂锌钢产品的典型应用[4,5]涂层典型应用连续涂层Zn和Zn-5Al屋顶排水槽,家用器具,汽车仪表板和部件,钉子,绳索,栅栏。Zn-Fe汽车仪表板和结构件Zn-Ni和Zn-Co汽车仪表板和结构件,住宅,器具,紧固件。Zn-55Al屋顶,屋壁,管道系统,涵洞,消声器,排气管,挡热板,炉子,烤箱,烟囱和地窖顶。Zn-A-lMg建筑产品批件涂层各种合...
