1.耐大气腐蚀性能

钢铁材料表面的锌涂层具有良好的耐大气腐蚀特性。这是因为锌的电极电位比铁低，锌涂层对于铁基体呈阳极，铁为阴极。在锌涂层表面有导电液膜存在时，锌涂层发生溶解，从而保护铁基体免受腐蚀。

不同的大气环境对锌涂层的大气腐蚀进程有不同的影响。

（1）无污染的大气环境 在无污染的大气中，锌涂层能够在其表面生成一层保护性氧化膜，因而具有良好的耐蚀性。这层保护膜是锌涂层与空气中的水分、氧和二氧化碳接触，生成的腐蚀产物，通常为碱式碳酸锌[ZnCO₃·Zn（OH）2]。其较为致密，可以使内部金属锌与外界大气隔离，不再继续起化学反应而遭受腐蚀，对锌涂层有较好的保护作用。

（2）含二氧化硫的大气环境 在大气污染物中，SO₂影响最为严重。SO₂是主要的工业污染物之一，并且它对锌的腐蚀作用最强，即使在SO₂含量低的环境中，锌涂层表面都难以形成或保持能有效地阻止腐蚀进一步发展的保护膜。这是由于SO₂能将锌涂层表面原有的保护性的ZnO膜转化成疏松多孔的、缺乏保护性的腐蚀产物，并且SO₂溶解在锌涂层表面的水膜中，使水膜呈酸性，使锌涂层的腐蚀加快。研究表明，在低湿度条件下，SO₂含量的变化对锌涂层腐蚀影响不大；而在高湿度条件下，SO₂加速腐蚀的作用非常显著，腐蚀失重随SO₂含量上升而迅速增加。这是由于在高湿度下，锌涂层表面易形成多相吸附，易凝露形成潮湿水膜，水膜吸收SO₂后呈酸性，溶解了锌涂层表面生成的碱式碳酸盐，因而加速了锌涂层的腐蚀。研究还表明，对锌而言，存在一个SO₂含量极限，当SO₂含量大于这个极限值时，其变化对锌腐蚀速度的影响不明显。这可能是由于当SO₂含量大于极限值时，锌表面吸附的SO₂达到了饱和，因此再增加SO₂含量对锌腐蚀的影响不大。

（3）含二氧化碳的大气环境 当湿度较大时，锌涂层表面形成吸附水膜，大气中的二氧化碳溶解在水膜中，与锌涂层表面保护性较差的Zn（OH）2反应，生成具有良好保护性的碱式碳酸锌。但另一方面锌所形成的保护膜既能溶于酸又能溶于碱，而CO₂溶解在锌表面的水膜中会增加水膜的酸性，又不利于锌表面保护膜的稳定性。

（4）含硫化氢、氨、氯化氢的大气环境 这些腐蚀性气体多产生于化工厂周围，都会加速锌的腐蚀。H₂S溶于锌涂层表面的水膜中能使水膜酸化，并增加水膜的导电性，使锌涂层腐蚀加速。NH₃极易溶入水膜，使水膜呈碱性；并且NH₃能与锌生成可溶性的络合物，促进阳极去极化作用，因而对锌涂层有较强的腐蚀作用。HCl是腐蚀性很强的气体，溶于水生成盐酸，对锌涂层的腐蚀破坏很大。

（5）含二氧化氮的大气环境 NO₂在水中溶解度很小，虽然在高含量的NO₂中可形成Zn（NO₃）·2H₂O，但实验表明NO₂很难同锌反应。大气中的NO₂的主要作用是会酸化沉降粒子及引起酸雨，造成锌涂层的腐蚀加快。

（6）海洋大气环境 在海洋附近大气中，含有较多的Cl-或NaCl颗粒。NaCl颗粒具有吸湿性，附于锌涂层表面可使锌的临界相对湿度降低；并且NaCl溶解在锌涂层表面的水膜中，会增大水膜的导电性；同时，含有氯离子的水膜能溶解锌涂层表面的保护性腐蚀产物膜，氯离子还可以直接与锌反应形成可溶性锌盐。因此，在海洋大气环境中，会加速锌涂层的腐蚀。

图1-5所示为不同大气环境中锌涂层的使用寿命。

图1-5 不同大气环境中锌涂层的使用寿命

1—农村地区 2—海岸地区 3—海洋大气 4—城市郊区 5—工业地区

研究表明，影响锌涂层大气腐蚀速率的因素很多，它是环境诸因素综合作用的结果。其中最主要的因素是大气的相对湿度，而大气中的污染物，特别是SO₂和氯化物等侵蚀成分是促进腐蚀的重要因素。

2.在水中的腐蚀特性

锌涂层在水中的耐蚀性主要取决于水溶液的pH值、水温及杂质性质和含量。

图1-6所示为锌涂层在常温和60℃下各种pH值水中的腐蚀率。由图1-6可以看出，锌涂层在pH值为6～12范围的常温水中具有较好的耐蚀性，而在酸性或强碱性水中，则急剧腐蚀。当pH值在12.5以上时，锌涂层与碱急剧反应，放出H₂并生成溶解性的锌酸盐，其反应为

Zn+OH-+H₂O→HZnO^-₂+H₂↑(www.daowen.com)

锌涂层在常温的水中的腐蚀速度较小，但在温度达到65℃的热水中急剧增大，水温进一步升高时又有降低趋势。表1-2列出了锌涂层在蒸馏水中的腐蚀速率。

图1-6 锌涂层在常温和60℃下各种 pH值水中的腐蚀率

表1-2 锌涂层在蒸馏水中的腐蚀速率

水中所含杂质的性质和浓度对锌涂层的耐蚀性也有较大影响。当在60℃热水中通入空气时，能引起锌和铁的极性逆转，即锌的电位高于铁，这时锌涂层呈阴极，不受腐蚀，而铁会发生孔蚀。实验表明，含碳酸和硝酸较多的水，易引起极性的逆转，这时生成的腐蚀产物主要是ZnO；而含氯化物和硫酸盐较多的水不易发生极性逆转，这时，锌涂层呈阳极，其腐蚀产物主要为多孔性的Zn（OH）2和碱式锌盐。

在海水中，由于镁盐对锌涂层腐蚀有抑制作用，比其在同浓度的食盐水中的耐蚀性好。厚度为25μm的锌涂层的使用寿命可达一年以上。

3.在土壤及建筑材料中的耐蚀性

锌涂层在土壤中的耐蚀性取决于土壤的水分、溶氧量、所含盐类性质和含量、pH值等因素。由于其影响因素十分复杂，土壤对锌涂层的腐蚀在不同地段会有很大差别，其使用寿命从几天到数年。一般来说，在无机质的氧化性土壤中，600g/m²的锌涂层可有10年以上的使用寿命，但在无机质的还原性土壤或在有机质的强还原性土壤中，其使用寿命大大缩短。锌涂层与各种建筑材料接触时，其受到的腐蚀程度也有很大的差别。表1-3列出了各种建筑材料对锌涂层腐蚀速率的影响。

另外，在油田开采中，由于油井附近地下水中含有H₂S（其浓度一般为240～400mg/L），采用镀锌钢管比未镀锌钢管可提高其使用寿命5～6倍。如果将镀锌钢管经500～550℃退火，使锌涂层扩散全部变成Fe-Zn合金层，其耐蚀性会大大提高。

表1-3 各种建筑材料对锌涂层腐蚀速率的影响

4.在与其他金属接触时的耐蚀性

当锌与其他金属在空气或水溶液条件下相接触时，通过双金属电偶而形成腐蚀电位，造成金属腐蚀，腐蚀程度取决于与锌相对的其他金属在电位序中的位置。

（1）铜和黄铜 如果装配时需要将锌涂层与铜或黄铜接触，并放置于潮湿环境，会导致腐蚀迅速发生，如果铜或黄铜不可避免地要与镀锌件接触，应采取预防措施以阻止两种金属间的电接触。接触面应该采用不导电的衬垫绝缘，连接处也应采用绝缘连接。设计时，应确保水不会循环，并且水可从锌涂层表面流到铜或黄铜表面而不会反向流动。

（2）铝和不锈钢 在潮湿空气条件下，锌涂层表面与铝或不锈钢接触不会导致腐蚀。但在非常潮湿的条件下，锌涂层表面需要施加涂料覆盖层作为电绝缘层，以防止电化学腐蚀。

（3）耐候钢 当在耐候钢上安装镀锌螺栓后，锌作为牺牲性阳极会不断溶解消耗，直到在耐候钢上形成一个保护性的锈层。一旦这个锈层形成，即形成了阻止进一步腐蚀的绝缘层。锌涂层必须足够厚以持续到锈层形成。大多数热浸镀锌螺栓都有足够厚度的镀层，可持续到在耐候钢表面形成保护性锈层，使对镀层的寿命影响最小。