镀锌钢材方管防腐蚀秘诀，户外耐用30年降成本

处于现代制造业范畴里, 从结构钢起始直至精密铸件, 全部的金属部件都遭遇着如下这般的基本挑战, 即腐蚀性, 于恶劣环境当中, 没有加以保护的钢材会当即生锈, 致使结构遭受损坏以及产生高昂的更换费用。

作为一种被普遍采用的坚固耐用且经济高效的表面处理方法, 镀锌能形成一层持久的保护屏障, 能极大地增强表面耐久性, 能大幅度提高户外耐用性, 还能 将其使用寿命延长数十年为了解决这个问题, 它大大减少了建筑、交通和能源领域关键基础设施的周期成本。本指南为工程师提供了一个如下方面的系统概述, 即镀锌的原则、流程和应用, 以此来支持最佳材料决策。

什么是镀锌？

镀锌是在钢或铁上涂一层锌保护层以防止腐蚀的工艺。

锌层具备阻挡湿气的能力, 锌层拥有阻挡氧气的能力, 锌层能够提供牺牲性保护, 所谓牺牲性保护就是锌会率先发生腐蚀, 进而保护底层金属。

说明热浸镀锌和电镀锌原理的横截面图。

于工程实践当中, 镀锌属于一个广义的术语, 它涵盖了多种镀锌技术, 其中有热浸镀锌, 还有电镀锌, 另外包括热扩散以及富锌涂层。

镀锌如何防止生锈？

的有效性 镀锌 它以四个关键机制为基础，共同提供长期保护。

头一个是屏障保护, 锌层构建起一层致密的、不透水的物理屏障, 把钢材表面同湿气以及氧气之类的腐蚀性元素分隔开来, 只要锌层没有损坏, 钢材便不会生锈。

在此之后的是, 镀锌这一行为运用了借助人工阳极所形成的机理。鉴于锌在电化学方面体现出的活性超出铁, 一旦涂层遭遇划伤或者损坏的状况, 暴露于外的锌便会率先处于被腐蚀的状态亦即自我牺牲, 与此同时发挥出如下的功能, 也就是阴极保护, 以此来保护暴露于外的钢材。这所表达的意思是, 哪怕表面出现了受损的情形, 保护的作用依旧会得以持续。

时间不断推移着, 处于大气里的锌会产生化学反应, 进而形成一层质地坚韧的、状态稳定的碳酸锌层, 此层被称作铜锈。这层具有古铜色外观的保护层对于镀锌而言, 是因为它能够减缓锌自身的消耗速率。

最后, 在热浸镀锌这个过程当中, 我们造就了强大的铁锌合金层, 于锌和钢基板之间形成了冶金结合。这些合金层能够确保附着力, 具备很高的耐磨性, 涂层不容易出现剥落或者脱落的情况。

镀锌的历史

用锌来对铁起到保护作用的这种概念, 已经存在了好几个世纪, 然而, 它在工业方面的应用, 却是直到最近才刚刚开始的。

最早使用熔融锌保护铁的正式记录能追溯到1742年, 那时, 法国化学家P.J. Malouin提出了他的发现, 这对后来的热镀锌过程有着标志作用。

在1836年的时候, 工业突破出现了, 当时, 法国工程师斯坦尼斯劳斯 - 索雷尔, 得到了现代工艺的首个专利, 这里面包含了利用氯化铵助焊剂去制备铁表面。

在工业革命的那段时期, 因在欧洲以及北美地区, 对于耐用金属基础设施的需求急剧增长, 所以这种工艺很快就被广泛推行开了。镀锌变成了一种能保护铁结构以及早期钢结构的, 既实用又经济的解决办法。

从二十世纪起, 热镀锌就已然成为了全球主要工程标准, 像 ASTM 和 ISO 这类标准里, 针对结构钢以及室外构件的标准化强制防腐处理办法。

镀锌工艺

（《世界人权宣言》）, 热浸镀锌（HDG）, 此工艺属于一项精准的多步骤操作, 其目的在于保证完美的冶金结合以及均匀的镀锌层。

1.表面处理

基础是质量的清洁, 镀锌的清洗过程分成三个步骤。第一步是脱脂, 用碱性溶液把油和污垢等有机污染物去掉。第二步是浸酸, 把钢材浸到酸槽里, 通常是盐酸, 用化学方法把铁锈和水垢除掉, 以此清洁钢材表面。最后一步, 把钢材浸到助焊剂溶液里, 也就是氯化锌铵, 能在部件进入锌槽之前把表面残留的氧化物清除掉, 还能防止再次氧化。

2.熔融锌浴

把制备完毕的成分缓缓浸入熔融锌浴, 锌的温度被严格把控在大概450°C, 在这个温度时, 钢里的铁和熔融的锌产生化学反应, 形成多层牢固的锌层、铁锌合金, 这些合金层对于粘接强度以及耐久性是至关重要的, 镀锌外套。

3.冷却和钝化

当达到了所需的镀层厚度之时, 要缓慢地移除组件, 于此过程中让多余的锌流淌出去。之后借助自然风冷或者水淬的方式来实行冷却。当中有事例表明, 在钝化冷却之后需马上开展处理, 其目的在于防止形成“湿储存污点”也就是白锈, 特别是当部件将会被储存在潮湿环境里的这种情形下。

4.Inspection

最后的那关键一步是, 对用于镀锌涂层的材质, 利用非破坏性的方式, 像借助磁性量规这个手段去开展厚度方面的检测工作, 以此来确定是不是契合诸如ASTM A123或者ISO 1461这类国际标准。

在进行相关工作时, 工程师得将精密零件因涂层厚度致使的尺寸变化纳入考量范围；对于螺纹以及配合表面而言, 通常得在过大之前实施镀锌操作。另外, 所有封闭式建筑于设计阶段都得采用恰当的通风孔和排水孔, 以此保证锌能够实现完全覆盖, 进而避免浸渍过程当中产生安全方面的隐患。

不同的镀锌方法

尽管热浸镀锌（HDG）身为重型防护范畴的行业引领者, 不过包括镀锌这类的其他相关产品, 能够迎合与组件尺寸、尺寸公差以及所需寿命存在关联的特定需要。

1.热浸镀锌（HDG）

HDG有着最厚的涂层, 涂层厚度通常处于50m到150m之间, 还有最长的使用寿命, 其寿命在25年至50年, 它是基础设施里的标准, 它能构成卓越的冶金粘结, 它具备极佳的耐磨性, 它可以完全覆盖管道以及封闭形状物品的内部。

2.电镀锌

这种方法运用电镀工艺, 去沉积一薄层纯锌, 一般这一薄层纯锌的厚度在5m至25m之间。其表面具备光滑的特性, 同时还很美观, 对于尺寸所产生的影响极小, 所以极其适宜用于腐蚀风险比较低的精密紧固件以及室内部件。然而, 它所拥有的保护寿命相较于HDG而言, 要短很多。

3.冷镀锌/富锌漆

一种涂层, 通常被称作富锌涂料, 它含有高浓度锌粉。这并非真正的镀锌, 却是能借着导电性给予牺牲性保护的。它的主要工程用途在于维修, 是针对现场损坏的符合ASTM A780标准的HDG涂层以及小型修补应用的。

4.热扩散镀锌（Sherardizing）

这种方法是于密封滚筒之内, 借助锌粉对零件予以加热, 进而得以形成一层完全合金化、具备高度均匀性的锌涂层。此方法特别契合尺寸稳定性有着较高要求的小型复杂类零件以及螺纹类零件, 原因在于其所形成的涂层厚度呈现均匀态势, 针对配合螺纹所造成的破坏程度为最小。

方法

厚度（微米）

腐蚀寿命

理想用途

费用

热浸镀锌 (HDG)

50 – 150

最长（25-50 年）

结构钢、大型铸件

中型

电镀锌

5 – 25

短款（室内/轻便）

精密零件、小型紧固件

热扩散

30 – 100

优秀

螺纹部件、小批量零件

镀锌（电镀）与粉末涂层

锌涂层在工程里通常称作镀锌粉末喷涂以及粉末喷涂是两种广泛运用的防腐蚀系统然而它们的作用机理截然不同因而服务于不一样的工程目的。

镀锌属于一个大类, 镀锌技术涵盖多种镀锌技术, 这当中, 像是热浸镀锌 (HDG)、电镀锌、热扩散镀锌以及富锌涂层, 都属于镀锌技术。不管运用哪一种方法, 镀锌能够提供两种主要的保护形式, 表示:

此牺牲行为致使镀锌钢即便涂层稍有损坏, 依旧能够持续抗腐蚀, 于所有镀锌方法里, 热浸镀锌（HDG）可给予最长的户外耐用性, 于标准大气环境下通常能用25至50年。

与之相反的是粉末涂层, 它全然是一种屏障型保护系统, 具备出色的外观, 有着统一的颜色选择, 呈现出平滑的建筑饰面。然而, 要是涂层出现崩裂、裂纹或者其他破损情况, 底层钢材便会立刻暴露出来, 原因是粉末涂料不会不提供牺牲性保护。

从生命周期这一角度去看, 锌涂层系统也就是镀锌, 具备超乎寻常的长期耐腐蚀性, 然而粉末涂层呢, 在美观、表面质量以及色彩控制这些方面表现得更为出色。

在那些不但要求具备长期耐久性的项目当中, 而且还要求拥有高视觉吸引力的项目里面, 能够采用双工系统, 镀锌加上粉末喷涂技术具备协同性能, 它被广泛应用于建筑领域, 也被广泛应用于交通领域, 还被广泛应用于基础设施领域。

镀锌的优点

长期金属保护的最佳选择是镀锌 , 它有着一系列引人注目的经济和性能优势 , 而这些优势使得它被广泛采用。

镀锌的局限性

虽说镀锌能够给予卓越的长期腐蚀防护, 然而于设计以及制造进程当中, 务必要将该工艺的某些工程限制纳入考量范围。这些限制涵盖涂层厚度把控、热效应、与精密部件的适配性以及环境制约。知悉这些不足之处, 有益于工程师判定镀锌对特定部件是否适用, 抑或是采用其他涂层系统是否更为适宜。

主要缺点包括

应用

把锌镀上, 在那些预计将会长时间暴露于自是然环境里的各个行业当中都是绝对不可缺少的, 能够给关键资产给予持久的保护。

适用于特殊应用的部件, 是铸件和机加工件, 是在室外使用的部件, 像泵、阀门以及复杂机械组件里的部件, 一般是通过热浸镀锌或者热扩散镀锌, 以此来保证有长达数十年的可靠服务。

镀锌等级和 "7 级镀锌

镀锌 这些标准主要根据锌涂层的厚度或重量来确定其性能。

涂层厚度, 其单位是微米（$ （text{m}$） , 还有这单位面积涂层重量 ($ ext{g}/ ext{m}^2$)用来确定通常的等级。标准里的例子涵盖了在以下文件中所概述的最小厚度要求, 像ISO 1461以及ASTM A123。对于钢板这类连续产品, 等级要使用Z名称, 比如说Z275意味着它的涂层质量为 $275 ext{g}/ ext{m}^2$。

术语“7级镀锌”, 并非是全球都予以公认的, 也不是标准化的行业等级, 它极有可能是当地的术语, 或者是特定项目所使用的术语, 在正式的工程规范当中, 应当避免使用该术语，原因在于它含糊不清。

始终要确保质量以及合规性, 工程师必须精确地指定镀锌方法，像HDG或者电镀锌这样的, 还要指定指导标准, 比如ASTM A123, 进而指定要求的最小涂层厚度或者特定部件厚度的重量, 所选等级得于部件腐蚀环境的严重程度相称。

结论

保持钢材在恶劣环境下的可靠且经济的防护方式之一正是镀锌, 它把屏障保护、牺牲作用以及冶金结合整合一块, 能够给出长期的耐腐蚀能力, 并且维护成本极为低廉。

对工程师而言, 决定正确镀锌方法要依据部件的暴露状况、结构需求以及预期使用期限。热浸镀锌（HDG）持续成为基础设施与重工业应用方面的基准。

若是您的项目有着对耐用的户外性能方面的需求, 那就请在设计阶段早早准备好去指定适宜的镀锌方法以及涂层厚度。

您能够, 联系我们的工程团队, 以此来获取, 材料选择方面的支持, 或者涂层规格方面的支持。

常见问题镀锌层的使用寿命有多长？

镀锌层的使用寿命取决于锌层厚度和环境。

呈典型特征的热浸镀锌, 其持续时间为25至50年, 在户外开展活动的时间会更长久, 于农村区域而言, 这种情况甚至更为长久。

电镀锌涂层较薄，在温和的室内条件下通常只能使用几年。

海洋或工业环境会加速锌的消耗，从而缩短使用寿命。

如何辨别金属是否镀锌？

镀锌钢经常出现这种情况：

工程鉴定的方法有, 磁性涂层厚度测量仪, 火花测试, 使用与锌能发生反应的稀酸。

如何去除镀锌层？

常见的清除方法包括

必须小心谨慎，避免损坏底层钢材。

镀锌层可以覆盖锈迹吗？

不能直接在生锈的表面上进行镀锌处理。

任何残留的腐蚀产物都会阻碍锌与钢形成适当的冶金结合。

因而对于热镀锌而言, 倘若钢材没在进而之前, 借助运用脱脂、酸洗以及助焊剂去进行全面彻底清洁的话, 那么在其进入到熔融锌浴之际 , 镀层就会出现不均匀的状况, 或者还可能会失效 , 情况就是这样。

富锌涂料冷镀锌, 所以, 得用诸如打磨、喷砂或者砂磨之类的机械方法来除锈, 进而获取洁净的、近乎白色的金属表面。唯有经过恰当的表面处理, 富锌涂层才可提供有效的牺牲保护。