一、鋅鋁鎂耐腐蝕及劃傷切口自修復(fù)原理
首先,進(jìn)行理論分析。ZAM板具有獨到的耐腐蝕性能,特別是切口保護(hù)性能。分為未發(fā)生劃傷的平面情況和有切口、劃傷的兩種情況來分析。
1 當(dāng)ZAM表面沒有劃傷時
鍍層中所含的鎂和鋁的共同作用,會在長期的使用中在鍍層的表面產(chǎn)生附著性極高的致密的氧化保護(hù)膜,將鍍層與外部的腐蝕環(huán)境隔離開來,發(fā)揮隔離防腐的作用,防止鍍層產(chǎn)生腐蝕。鎂是比鋁更活潑的金屬,在空氣中極其容易被氧化,固態(tài)鎂形成的氧化膜也較致密,能有效地保護(hù)內(nèi)部的組織,防止進(jìn)一步被氧化。由于鎂與鋁不一樣,在鍍層中均勻而微細(xì)的分布,就使得氧化膜布滿了整個鍍層表面,使鍍層中所有的組織都得到保護(hù)。
2 當(dāng)鍍層被劃傷或有切口時
從鍍層中溶化出來的鎂能在切口斷面生成細(xì)致的含鎂的致密的氧化膜,將劃傷或切口部位裸露出的鋼基覆蓋起來,從而提高其耐蝕性。在這種情況下,鋅的犧牲防腐和鋁、鎂的隔離防腐作用同樣能發(fā)揮出來。在此基礎(chǔ)上,由于鎂十分活潑,能將鋼板表面疏松的氧化物還原,置換成鎂致密的氧化物,從而使裸露的鋼基得到保護(hù)。
如下圖所示,在ZAM板新發(fā)生的切口部位,裸露的鋼基會在腐蝕性環(huán)境中發(fā)生氧化,出現(xiàn)初期紅銹現(xiàn)象,但隨著時間的推移,從鍍層中溶解出來的鎂及鋅和鋁等元素會使紅銹轉(zhuǎn)變?yōu)榛液谏难趸?,組織較致密,保護(hù)了斷口部位不會繼續(xù)被氧化掉。
圖ZAM切口部位保護(hù)原理
切口曝曬試驗表明,在試驗初期斷口呈現(xiàn)出一定的紅色,但紅色不會嚴(yán)重發(fā)展,達(dá)到3年以后,原有的紅色竟然轉(zhuǎn)化成了灰黑色。經(jīng)過化驗,斷口部位的氧化膜中含有鋅、鎂、鋁、氧、鐵、氯、硫等復(fù)雜的成分。
二、鋅鋁鎂與其他鍍層類型耐腐蝕性對比
1 綜合數(shù)據(jù)對比
(1)平面部分耐鹽霧試驗與鍍鋁鋅硅板相似,約是鍍鋅板的10~20倍,鍍鋅-5%鋁合金的5~8倍。
(2)切口斷面部分、彎曲加工部分及有劃傷的部分的耐鹽霧試驗優(yōu)于鍍鋁鋅硅板、鍍鋅-5%鋁板和鍍鋅板。
(3)耐氨性是鍍鋅板的2倍,鍍鋁鋅硅板的10倍。
(4)耐酸堿性與鍍鋅板相仿,優(yōu)于鍍鋁鋅硅板和鍍鋅-5%鋁板。
(5)鍍層為90g/m2時,耐腐蝕性比加工成工件后熱浸鍍方法獲得的560g/m2鍍層更加優(yōu)越。
2 ZAM板鹽霧試驗對比
ZAM板與其它常見的三種鍍層在鹽霧試驗時的紅銹發(fā)生時間對照見上圖,可見ZAM板紅銹發(fā)生時間最長。
3 SD板暴露試驗對比
SD板與其它常見的三種鍍層在室外暴露試驗時8個月與20個月后斷口狀態(tài)對照見下圖,可見雖然SD板在8個月時斷口出現(xiàn)了少量銹蝕現(xiàn)象,但20個月時銹蝕反而減少了。
4 ZM板零件循環(huán)試驗對比
下面是一組采用ZM板制造的汽車零件進(jìn)行耐腐蝕性循環(huán)試驗后的對比照片,可見ZM70鍍層的產(chǎn)品耐腐蝕性比Z100鍍層的產(chǎn)品也要好。
三、ZAM板的加工性能特點進(jìn)行分析
涂鍍板的平面腐蝕大多發(fā)生在劃傷處,而劃傷是涂鍍板不可避免的現(xiàn)象,特別是在加工過程中,如果涂鍍板本身有較好的抗刮痕性能,就能在很大程度上避免被劃傷,從而提高其使用壽命。
刮痕性能是用刮痕產(chǎn)生的負(fù)荷來表示的,測定方法是將頂端半徑為0.05mm的藍(lán)寶石測試針垂直于試驗部位,在0.0196至0.196N(2~20gf)不等的負(fù)荷作用下,移動試驗部位20mm。此后目視觀察試驗部位是否產(chǎn)生刮痕,將發(fā)生刮痕的負(fù)荷中最小的負(fù)荷作為耐刮痕負(fù)荷。
經(jīng)試驗,ZAM板是最好的,它產(chǎn)生刮痕時的負(fù)荷約是鍍鋅-5%鋁的1.5倍以上,是鍍鋅和鍍鋁鋅的3倍以上。這是因為其鍍層的硬度較高的原因,四種鍍層的維氏硬度值見下表。
四、種常見鍍層的硬度對比表
鍍層種類 | 鍍層硬度 |
ZAM | 140Hv~160Hv |
熱浸鍍55%Al-Zn合金 | 100Hv~110Hv |
熱浸鍍Zn-5%Al合金 | 80Hv~100Hv |
熱浸鍍Zn | 55Hv~65Hv |
與熱軋、冷軋板相對,ZAM板的焊接性能稍差,但采取合理的工藝還是可以進(jìn)行焊接,并達(dá)到應(yīng)有的強度,不會因此而影響其使用。對于焊接部位,可以用Zn-Al類涂料進(jìn)行修補,達(dá)到近似于正常鍍層的效果。
3 涂裝性
ZAM的涂裝性與鍍鋁鋅硅、鍍鋅-5%鋁合金鍍層相似,可以進(jìn)行涂裝,而使外觀和使用壽命得到進(jìn)一步改進(jìn)。
五、ZAM的競爭力和不可替代性
最后,我們分析一下鋅鋁鎂這個產(chǎn)品的競爭力和不可替代性。
如下表所示,鋅鋁鎂這個產(chǎn)品的核心競爭力:
(1)表面保護(hù)能力,克服了鍍鋅產(chǎn)品易被劃傷的不足;
(2)邊部和劃痕保護(hù)能力,可以生產(chǎn)厚度達(dá)到3~8mm厚的產(chǎn)品,也不會出現(xiàn)邊部過早腐蝕,而鍍鋅板厚度超過3mm就會出現(xiàn)邊部過早腐蝕;
(3)室外暴露耐腐蝕性能好,可以以300g/m2的鍍層達(dá)到長達(dá)30年的壽命,而鍍鋅板要達(dá)到30年壽命必須超過雙面800g/m2,根本無法生產(chǎn)。
2 不可替代性
以下幾個場合是唯有使用鋅鋁鎂,而其他產(chǎn)品不可替代的:
(1)在室外長期使用的場合,比如高速護(hù)欄,要求產(chǎn)品規(guī)格較厚、表面鍍層厚,以前不得不采用批量鍍鋅的方法,而鋅鋁鎂誕生以后,就可以采用連續(xù)熱鍍鋅鋁鎂的方法,這樣的產(chǎn)品還有太陽能設(shè)備支架、橋梁構(gòu)件等等;
(2)歐洲等地公路需要撒鹽的場合,如果采用其它鍍層生產(chǎn)汽車底板的話,就會很快被腐蝕掉,必須采用鋅鋁鎂板來制造,這樣的案例還有海濱別墅等建筑;
(3)需要耐酸的特殊場合,比如農(nóng)場的禽舍、食槽,禽類糞便是酸性的,必須采用更耐酸洗腐蝕的鋅鋁鎂板。
上一條:
什么是鋼材的“鹽霧試驗”?
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