前言
鋼鐵材料為今日人類生活中不可或缺的重要資源。然而因其本身特性使然，使得"銹蝕"無(wú)日不時(shí)伴隨著我們，并無(wú)時(shí)無(wú)刻地?fù)p耗著我們的資源－鋼鐵。
先進(jìn)諸國(guó)，很早就注意到"銹蝕"的嚴(yán)重性，據(jù)估計(jì)，因防蝕所造成的損失，在日本一年約達(dá)國(guó)民生產(chǎn)毛額（GNP）的3.5﹪。在美國(guó)，此比率為4.2﹪，在英國(guó)為3.5﹪，德國(guó)為3﹪。如以日本3.5﹪來(lái)計(jì)算，在2001年我們不知不覺中損失了人民幣八百三十億元。所以先進(jìn)國(guó)家均成立了有關(guān)的防蝕技術(shù)研究機(jī)構(gòu)，以采取各種有效的措施，來(lái)避免或減少其損失。
熱浸鍍鋅防腐蝕技術(shù)是目前各先進(jìn)國(guó)家，使用最廣泛，也是最有效的大氣防腐蝕方法，其性能、特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)效益，在本簡(jiǎn)介中均有論及。盼能借著本簡(jiǎn)介說(shuō)明，使大家對(duì)熱浸鍍鋅防腐蝕方法，有更深一層的認(rèn)識(shí)，并加以采用。
熱浸鍍鋅的使用已有一百五十年以上的歷史，其原理至今尚無(wú)改變。且因有無(wú)數(shù)的研究報(bào)告針對(duì)其作業(yè)流程作詳細(xì)檢討，因此才有從最原始的濕式法鍍鋅演變至今天的干式法及連續(xù)法等作業(yè)。其防腐蝕效果也被公認(rèn)為是目前最好的，且最具經(jīng)濟(jì)效益的。據(jù)估計(jì)，全世界每年經(jīng)熱浸鍍鋅保護(hù)的鋼材約有20,000,000 噸，其對(duì)人類有限資源的維護(hù)價(jià)值實(shí)在是難以估計(jì)。
先進(jìn)國(guó)家熱浸鍍鋅的使用已非常廣泛。舉凡電力、電信、道路、運(yùn)輸、橋梁、港灣、建筑等均可使用。夸大地說(shuō)“有鐵的地方，就有熱浸鍍鋅”應(yīng)不為過(guò)。
熱浸鍍鋅流程簡(jiǎn)介
熱浸鍍鋅的原理，簡(jiǎn)單的說(shuō)即是將已清洗潔凈的鐵件，經(jīng)由Flux 的潤(rùn)濕作用，浸入鋅浴中，使鋼鐵與熔融鋅反應(yīng)生成一合金化的皮膜。
良好的熱浸鍍鋅作業(yè)，應(yīng)是各流程均在嚴(yán)格的管制下，徹底發(fā)揮該流程的功能。且若前一流程的操作不善，會(huì)造成后續(xù)流程的連鎖不良反應(yīng)，而大量增加作業(yè)成本或造成不良熱浸鍍鋅產(chǎn)品。若前處理不良，則熔鋅無(wú)法與鋼鐵正常完全反應(yīng)，形成最完美的鍍鋅皮膜組織。若后處理不良，則破壞鍍鋅皮膜外觀，降低商品價(jià)值等。
熱浸鍍鋅的優(yōu)點(diǎn)
1.整個(gè)鋼材表面均受到保護(hù)，無(wú)論在凹陷處管件內(nèi)部，或任何其它涂層很難進(jìn)入的角落，溶化鋅均很容易均勻的覆蓋上。
2.鍍鋅層的硬度值比鋼材還大。最上層的Eta layer 只有 70 DPN 硬度，故易受碰撞而凹入，但下層Zeta layer 及 delta layer 分別有179及211 DPN 硬度值比鐵材的159 DPN硬度值最還高，故其抗沖擊及抗磨耗性均相當(dāng)良好。
| 鐵地（Base steel） |
為原來(lái)鐵基，一般硬度約為159 DPN hardness。 |
| ζ層（Zeta layer） |
最靠近鐵基一層致密合金層，構(gòu)造復(fù)雜，富有韌性及延展性，以Fe Zn7化成存在，鐵含量約7~11﹪。 |
| δ1層（Delta layer） |
為一顯著單斜系柱狀組織，以Fe Zn13化成存在，鐵含量約6﹪，硬度值約179 DPN。 |
| η層（Eta layer） |
最上部純鋅層，為一稠密六方晶系，質(zhì)軟、富于延展性，變形加工不易破裂。鋅純度約98.5﹪以上，硬度值約70 DPN。 |
3.在邊角區(qū)，鋅層往往比其它地方還厚，且有良好的韌性 及抗磨耗性。而其它涂層在此邊角處，往往是最薄最不易施工，最易受傷害處，故常須再維護(hù)。
4.即使因受很大的機(jī)械傷害或其它原因。造成一小部份的鋅層脫落， 將鐵基裸露，此時(shí)，周圍鋅層就會(huì)發(fā)揮犧牲陽(yáng)極的功能，來(lái)保護(hù)此 處鋼鐵，使其不受侵蝕。而其它涂層則剛好相反，銹會(huì)馬上生成，且 迅速漫延至涂層下面，引起涂層剝落。
5.鋅層在大氣中的消耗是非常緩慢的，約為鋼鐵腐蝕速率的1/17至1/18，且是可預(yù)估的 。其壽命遠(yuǎn)超過(guò)其它任何涂層。
6.鍍層壽命在某一特定的環(huán)境下，主要視鍍層厚度而定。而鍍層厚度又受鋼鐵厚度而決定，即越厚的鋼鐵易得較厚的鍍層，故同一個(gè)鋼構(gòu)中厚的鋼鐵部位一定也得到較厚的鍍層，以保證得到更長(zhǎng)的壽命。
表 1：使用環(huán)境別熱浸鍍鋅的腐蝕速度
| 暴露環(huán)境 |
腐蝕速率（g/㎡/年） |
平均（g/㎡/年） |
耐用年數(shù)（注）平均 |
| 重工業(yè)地區(qū) |
28~40 |
34 |
16 |
| 都市地區(qū) |
12~18 |
15 |
36 |
| 海岸地區(qū) |
11~14 |
13 |
42 |
| 田園地區(qū) |
5~12 |
9 |
60 |
| 山間地區(qū) |
3~8 |
6 |
90 |
| 干燥地區(qū) |
2~5 |
4 |
135 |
| 注：以附著量600g/㎡來(lái)估計(jì)。 |
7.因美觀、藝術(shù)，或在特定嚴(yán)重腐蝕環(huán)境使用時(shí)，鍍鋅層可再施以上漆處理duplex system，只要漆的系統(tǒng)選用正確、施工容易，其防蝕效果比單獨(dú)上漆及熱浸鋅壽命加起來(lái)還要好上1.5~2.5倍。請(qǐng)參照表2。
表 2：熱浸鍍鋅及熱浸鍍鋅－漆（duplex-system）耐用年數(shù)比較表
| 熱浸鍍鋅皮膜附著量 |
田園地帶 |
海岸地帶 |
工業(yè)區(qū)地帶 |
| 單位oz/ft2 |
單位g/㎡ |
單獨(dú)熱浸鍍鋅耐用年數(shù) |
duplex-system耐用年數(shù) |
單獨(dú)熱浸鍍鋅耐用年數(shù) |
duplex-system耐用年數(shù) |
單獨(dú)熱浸鍍鋅耐用年數(shù) |
duplex-system耐用年數(shù) |
0.35~0.75
1.0~1.6
1.6~2.5 |
107~227
305~488
488~763 |
4~15
18~37
35~60 |
10~25
35~50
45~70 |
2~11
13~28
28~40 |
7~24
25~46
37~60 |
1~4
5~16
15~21 |
5~15
12~30
20~32 |
注：1.附著量為一般鍍鋅鋼板規(guī)格。
2、耐用年數(shù)以鐵材95﹪部位均受到有效保護(hù)而言。
3、耐用年數(shù)視現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及涂材系統(tǒng)而有很大不同。 |
8.用鋅層來(lái)保護(hù)鋼鐵，除了熱浸鍍鋅法外，尚有其它數(shù)種方法，其優(yōu)劣比 較如表3，一般使用最廣、防蝕效果最好且經(jīng)濟(jì)效益最佳者，為熱浸鍍鋅法。
表 3：各種鍍鋅方式優(yōu)缺點(diǎn)比較
| 比較項(xiàng)目 |
特性原理 |
優(yōu)點(diǎn) |
缺點(diǎn) |
| 方法 |
| 熱浸鍍鋅(hot dip Galvanizing) |
溶融入法 |
請(qǐng)參閱本章 |
1.太小件作業(yè)困難
2.大于鍍鋅槽構(gòu)件作業(yè)較復(fù)雜 |
| 均勻鋅及鋅、鐵合金層 |
噴鋅法
(熔射鋅, thermal spray) |
原子狀鋅噴射焊法 |
1. 尺寸、大小不拘
2. 厚度可達(dá)0.01英吋以上 |
1.隅角均一性差
2.經(jīng)濟(jì)性差 |
| 純鋅層 |
| 電鍍法(Zinc plating) |
電流電位差析出法 |
1. 形狀大小不夠
2. 外觀良好 |
1. 厚度有限
2. 堅(jiān)實(shí)性差 |
| 純鋅層 |
| 滲鋅法 |
鋅粉加熱機(jī)械附著法 |
1. 均勻性良好
2. 耐磨性好 |
1. 大構(gòu)件作業(yè)困難
2. 外觀暗灰色厚度有限 |
| 純合金層 |
|
| 涂鋅法(加鍍鋅, Ziga) |
噴漆法或刷涂法 |
1. 作業(yè)簡(jiǎn)單 |
1. 耐磨性差
2. 隅角均一性差 |
| 92~95﹪高鋅含量漆 |