Verzinktes Stahlblech ist ein Verbundwerkstoff aus Stahl und Zink. Verzinkte Produkte vereinen die Vorteile der beiden Werkstoffe. Der Verbundwerkstoff hat die Festigkeit und Plastizität von Stahl und eine korrosionsbeständige Beschichtung. Er wird häufig in Industriebereichen wie dem Bauwesen, Haushaltsgeräten und Automobilen eingesetzt.
Verzinktes Blech ist ein Stahlblech mit einer Schicht aus metallischem Zink auf der Oberfläche des Stahls zum Schutz des Stahlsubstrats. Da die elektrochemische Aktivität von Zink höher ist als die von Eisen, kann das Vorhandensein der Zinkschicht die Oxidation und Korrosion des Stahls verzögern. Die Dicke der üblichen verzinkte Stahlbleche liegt im Allgemeinen zwischen 0.25 mm und 5 mm und es stehen viele Spezifikationen zur Auswahl, je nach unterschiedlichen Anwendungsanforderungen.
Die Korrosionsbeständigkeit von verzinktes Stahlblech kommt von der Schutzwirkung der Zinkschicht. Sein Funktionsprinzip wird hauptsächlich durch drei Mechanismen erreicht, nämlich physikalische Barrierewirkung, Opferanodeneffekt und Passivierungsphänomen während der Korrosion.
Physikalische Barrierewirkung
Als äußerste Schicht der verzinktes BlechDie Zinkschicht isoliert den direkten Kontakt zwischen Luft und Feuchtigkeit und Stahl durch eine physikalische Barrierewirkung und verhindert so Oxidation und Rost. Zink selbst hat eine gute Oxidationsbeständigkeit. Die Dicke der Beschichtung bestimmt die Dauer der Schutzwirkung. Je dicker die Zinkschicht, desto bedeutender ist der physikalische Schutzeffekt.
Opferanodeneffekt
Wenn das verzinkte Stahlplatte durch mechanische Abnutzung oder chemische Korrosion teilweise an der Oberfläche des Stahls freigelegt ist, beginnt der „Opferanodeneffekt“ von Zink eine Rolle zu spielen. Zink hat ein geringeres Potenzial als Stahl und eine höhere elektrochemische Aktivität. Es wird bevorzugt Oxidationsreaktionen durchlaufen, um den Stahl vor Korrosion zu schützen. Diese Eigenschaft ermöglicht es dem verzinkte Stahlplatte um seine Lebensdauer zu verlängern, selbst wenn die Beschichtung beschädigt ist, und weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf.
Passivierungsphänomen bei Korrosion
In einer feuchten oder sauerstoffhaltigen Umgebung bildet sich auf der Oberfläche der Zinkschicht ein dünner Oxidfilm oder basisches Zinkcarbonat. Dieser Passivierungsfilm kann die Korrosionsrate weiter verlangsamen und die verzinkte Stahlplatte verfügen über eine gute Korrosionsbeständigkeit in zahlreichen rauen Umgebungen.
Derzeit sind die Produktionsprozesse von verzinkte Stahlbleche Dazu zählen vor allem das Feuerverzinken und das galvanische Verzinken:
Feuerverzinken: Der Stahl wird in geschmolzenes Zink getaucht, um durch physikalische Haftung und chemische Reaktion eine Zinkbeschichtung zu bilden. Bei diesem Verfahren ist die Zinkschicht dicker (normalerweise mehr als 50 Mikrometer), bietet eine stärkere Schutzwirkung und ist hoch korrosionsbeständig. Es eignet sich für Baumaterialien, die der Atmosphäre ausgesetzt sind, und Stahlkomponenten in rauen Umgebungen.
Galvanische Verzinkung: Das Zink wird nach dem Prinzip der elektrolytischen Abscheidung gleichmäßig auf der Oberfläche des Stahls angebracht. Die Beschichtung ist dünner (im Allgemeinen weniger als 20 Mikrometer) und hat eine glattere Oberfläche. Es wird normalerweise für Produkte verwendet, die eine hohe Präzision oder hohe ästhetische Anforderungen erfordern. Obwohl seine Korrosionsbeständigkeit nicht so gut ist wie die von scharfer Dip verzinkte Stahlbleche, es hat eine gute Wirkung in Innenräumen oder Umgebungen mit geringer Korrosion.
Die Zinkschicht bildet eine wirksame physikalische Barriere für die Stahlplatte und verhindert, dass äußere Feuchtigkeit und Sauerstoff direkt mit dem Stahl in Kontakt kommen. Dadurch wird die Korrosionsrate der Stahlplatte verringert. Gleichzeitig kann der elektrochemische Schutzmechanismus von Zink als Opferanodenmaterial den Korrosionsschutzeffekt weiter verbessern.
Dicke der Zinkbeschichtung
Je dicker die Zinkbeschichtung, desto stärker ist die Korrosionsbeständigkeit. Durch Feuerverzinkung kann normalerweise eine dickere Beschichtung erzielt werden, während die galvanische Zinkbeschichtung relativ dünn ist und die Beschichtungsdicke bei Verwendung in feuchter Umgebung möglicherweise erhöht werden muss.
Qualität des Verzinkungsprozesses
Auch die Qualität unterschiedlicher Verzinkungsverfahren wirkt sich direkt auf die Korrosionsbeständigkeit aus. Feuerverzinkung weist aufgrund der höheren Zinkschichtdicke in der Regel eine bessere Korrosionsbeständigkeit auf als galvanische Beschichtungen.
Qualität des Stahls selbst
Sauberkeit, Ebenheit, Kohlenstoffgehalt usw. der Stahloberfläche beeinflussen die Haftung der Zinkbeschichtung. Hochreine, kohlenstoffarme Stahlbeschichtungen haften besser und tragen zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bei.
Umweltbedingungen
Verzinkte Stahlbleche korrodieren schneller, wenn sie Küstengebieten, heißen und feuchten Gebieten oder sauren Umgebungen ausgesetzt sind. Daher sind dickere Beschichtungen oder regelmäßige Wartung erforderlich, um die Lebensdauer zu verlängern.
Die Haltbarkeit von verzinkte Platten in verschiedenen korrosiven Umgebungen variiert. Im Folgenden ist die spezifische Leistung in mehreren typischen korrosiven Umgebungen aufgeführt.
Küstenzone
Die Luft in Küstengebieten ist stark salzhaltig, was eine starke Korrosionswirkung auf Metalle hat. verzinkte Stahlbleche können in dieser Umgebung wirksam der Salzkorrosion widerstehen und haben eine lange Lebensdauer, normalerweise mehr als 15 bis 20 Jahre.
Industrielle Verschmutzungsgebiete
Die Luft in Industriegebieten enthält eine große Menge saurer oder alkalischer Substanzen wie Schwefeldioxid und Chlor, die chemische Reaktionen in der verzinkten Schicht verursachen und den Korrosionsprozess beschleunigen können. Feuerverzinkte Stahlbleche können sauren Gasen besser widerstehen, müssen jedoch regelmäßig gereinigt und gewartet werden.
Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit und hohen Temperaturen
Feuchte und hochtemperierte Umgebungen können leicht dazu führen, dass die Zinkschicht auf verzinkten Stahlblechen oxidiert, insbesondere in Umgebungen mit schlechter Luftzirkulation. Daher sollte bei der Verwendung von verzinkten Stahlblechen unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit oder hoher Temperatur eine dickere Zinkschicht gewählt und für eine gute Belüftung gesorgt werden, um Korrosion zu verzögern.
Um die Korrosionsbeständigkeit von verzinktem Stahlblech zu beurteilen, werden üblicherweise folgende Standardprüfverfahren eingesetzt:
Salzsprühtest
Der Salzsprühtest bewertet die Korrosionsbeständigkeit von Stahlblechen in Küsten- oder salzhaltigen Umgebungen, indem sie einer Salzsprühumgebung ausgesetzt werden. Nach einer gewissen Zeit wird der Korrosionsgrad auf der Oberfläche der Zinkschicht beobachtet. Die Testergebnisse können die Korrosionsbeständigkeit von Beschichtungen unterschiedlicher Dicke widerspiegeln.
Feuchthitzetest
Der Nasshitzetest simuliert die Korrosionsbeständigkeit verzinkter Stahlbleche unter extremen klimatischen Bedingungen (insbesondere tropisches und maritimes Klima), indem sie einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt werden. Dieses Experiment eignet sich zum Testen der allgemeinen Haltbarkeit und Stabilität von Stahlplattenbeschichtungen.
Freibewitterungsprüfung
Durch die Exposition verzinkter Stahlbleche in der natürlichen Umgebung wird ihre Leistung über einen langen Zeitraum überwacht. Dieser Test kann realistischere Haltbarkeitsdaten liefern, aber der Zyklus ist lang und es dauert normalerweise mehrere Jahre, um vollständige Testdaten zu erhalten.
Baugewerbe: verzinkte Stahlbleche kann für Bauteile wie Dächer, Wandpaneele und Rohre verwendet werden.
Automobilbau: Für Karosserien und Fahrgestelle können verzinkte Stahlbleche verwendet werden.
Haushaltsgeräte: verzinkte Stahlbleche werden hauptsächlich für Außenhüllen von Kühlschränken, Waschmaschinen usw. verwendet.
Energie- und Stromindustrie: Verzinkte Stahlbleche werden für die Außenhüllen von Energieanlagen und -konstruktionen wie Strommasten verwendet.
Transportmöglichkeiten: verzinkte Stahlbleche werden bei der Herstellung öffentlicher Einrichtungen wie Brücken, Leitplanken und Verkehrsschildern verwendet.
Mit dem Fortschritt der Technologie wird die Zugabe von korrosionsbeständigen Verbundmaterialien zu verzinkten Stahlblechen und die Forschung und Entwicklung selbstheilender Beschichtungen ihren Anwendungswert in Zukunft weiter steigern. In praktischen Anwendungen ist die Wahl des geeigneten Verzinkungsverfahrens und der geeigneten Dicke entsprechend unterschiedlicher Umwelteigenschaften und Projektanforderungen der Schlüssel zur Gewährleistung der langfristigen und stabilen Verwendung verzinkter Stahlbleche in verschiedenen Umgebungen.
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