Lamiera di acciaio zincato è un materiale composito di acciaio e zinco. I prodotti zincati combinano i vantaggi dei due materiali. Il materiale composito ha la resistenza e la plasticità dell'acciaio e un rivestimento resistente alla corrosione. È ampiamente utilizzato in settori industriali come edilizia, elettrodomestici e automobili.
Lamiera zincata è una lamiera di acciaio con uno strato di zinco metallico rivestito sulla superficie dell'acciaio per proteggere il substrato di acciaio. Poiché l'attività elettrochimica dello zinco è superiore a quella del ferro, la presenza dello strato di zinco può ritardare l'ossidazione e la corrosione dell'acciaio. Lo spessore di comune lamiere di acciaio zincato è generalmente compreso tra 0.25 mm e 5 mm e sono disponibili numerose specifiche tra cui scegliere in base ai diversi requisiti applicativi.
La resistenza alla corrosione di lamiera di acciaio zincato deriva dall'effetto protettivo dello strato di zinco. Il suo principio di funzionamento è ottenuto principalmente attraverso tre meccanismi, vale a dire l'effetto barriera fisica, l'effetto anodo sacrificale e il fenomeno di passivazione durante la corrosione.
Effetto barriera fisica
Come lo strato più esterno di lamiera zincata, lo strato di zinco isola il contatto diretto tra aria e umidità e acciaio attraverso l'effetto barriera fisica, prevenendo così l'ossidazione e la ruggine. Lo zinco stesso ha una buona resistenza all'ossidazione. Lo spessore del rivestimento determina la durata dell'effetto protettivo. Più spesso è lo strato di zinco, più significativo è l'effetto di protezione fisica fornito.
Effetto anodo sacrificale
Quando il piastra in acciaio zincato è parzialmente esposto alla superficie dell'acciaio a causa di usura meccanica o corrosione chimica, l'"effetto anodo sacrificale" dello zinco inizia a svolgere un ruolo. Lo zinco ha un potenziale inferiore a quello dell'acciaio e una maggiore attività elettrochimica. Subirà preferibilmente reazioni di ossidazione per proteggere l'acciaio dalla corrosione. Questa caratteristica consente piastra in acciaio zincato per prolungarne la durata anche quando il rivestimento è danneggiato, dimostrando un'elevata resistenza alla corrosione.
Fenomeno di passivazione durante la corrosione
In un ambiente umido o contenente ossigeno, si formerà un sottile film di ossido o carbonato di zinco basico sulla superficie dello strato di zinco. Questo film di passivazione può rallentare ulteriormente la velocità di corrosione, rendendo il pannello in acciaio zincato presentano una buona resistenza alla corrosione in una varietà di ambienti difficili.
Attualmente, i processi di produzione di lamiere di acciaio zincato includono principalmente la zincatura a caldo e l'elettrozincatura:
Zincatura a caldo: l'acciaio viene immerso in liquido di zinco fuso per formare un rivestimento di zinco tramite adesione fisica e reazione chimica. Con questo processo, lo strato di zinco è più spesso (solitamente più di 50 micron), fornisce un effetto protettivo più forte e ha un'elevata resistenza alla corrosione. È adatto per materiali da costruzione esposti all'atmosfera e componenti in acciaio in ambienti difficili.
Elettrozincatura: lo zinco viene attaccato uniformemente alla superficie dell'acciaio utilizzando il principio della deposizione elettrolitica. Il rivestimento è più sottile (generalmente meno di 20 micron) e ha una superficie più liscia. Viene solitamente utilizzato per prodotti che richiedono elevata precisione o elevati requisiti estetici. Sebbene la sua resistenza alla corrosione non sia buona come quella di immersione calda lamiere di acciaio zincato, ha un buon effetto in ambienti interni o in ambienti poco corrosivi.
Lo strato di zinco fornisce un'efficace barriera fisica per la piastra di acciaio, impedendo all'umidità esterna e all'ossigeno di entrare direttamente in contatto con l'acciaio, riducendo così il tasso di corrosione della piastra di acciaio. Allo stesso tempo, come materiale anodico sacrificale, il meccanismo di protezione elettrochimica dello zinco può migliorare ulteriormente l'effetto anticorrosione.
Spessore del rivestimento di zinco
Più spesso è il rivestimento di zinco, più forte è la resistenza alla corrosione. La zincatura a caldo può solitamente ottenere un rivestimento più spesso, mentre il rivestimento di zinco elettroplaccato è relativamente sottile e potrebbe essere necessario aumentare lo spessore del rivestimento se utilizzato in un ambiente umido.
Qualità del processo di zincatura
Anche la diversa qualità del processo di zincatura influisce direttamente sulla resistenza alla corrosione. La zincatura a caldo solitamente ha una migliore resistenza alla corrosione rispetto all'elettrodeposizione grazie al suo maggiore spessore di rivestimento in zinco.
Qualità dell'acciaio stesso
La pulizia, la planarità, il contenuto di carbonio, ecc. della superficie dell'acciaio influenzeranno l'adesione del rivestimento di zinco. I rivestimenti in acciaio ad alta purezza e basso tenore di carbonio hanno una migliore adesione e aiutano a migliorare la resistenza alla corrosione.
Condizioni ambientali
Le lamiere in acciaio zincato si corrodono più rapidamente se esposte in zone costiere, in zone calde e umide o in ambienti acidi; per prolungarne la durata sono quindi necessari rivestimenti più spessi o una manutenzione regolare.
La durata di piastre zincate in diversi ambienti corrosivi varia. Di seguito sono riportate le sue prestazioni specifiche in diversi ambienti corrosivi tipici.
Aree costiere
L'aria nelle zone costiere contiene un alto contenuto di sale, che è altamente corrosivo per i materiali metallici. Immersione a caldo lamiere di acciaio zincato possono resistere efficacemente alla corrosione del sale in questo ambiente e avere una lunga durata utile, solitamente superiore ai 15-20 anni.
Aree di inquinamento industriale
L'aria nelle aree industriali contiene una grande quantità di sostanze acide o alcaline, come anidride solforosa e cloro, che possono causare reazioni chimiche nello strato zincato e accelerare il processo di corrosione. Le lamiere di acciaio zincato a caldo possono resistere meglio ai gas acidi, ma necessitano di pulizia e manutenzione regolari.
Ambiente con elevata umidità e temperatura elevata
Ambienti umidi e ad alta temperatura possono facilmente causare l'ossidazione dello strato di zinco sulle lamiere di acciaio zincato, specialmente in ambienti con scarsa circolazione dell'aria. Pertanto, quando si utilizzano lamiere di acciaio zincato in condizioni di elevata umidità o alta temperatura, si dovrebbe selezionare uno strato di zinco più spesso e si dovrebbe garantire una buona ventilazione per ritardare la corrosione.
Per valutare la resistenza alla corrosione delle lamiere di acciaio zincato, vengono solitamente utilizzati i seguenti metodi di prova standard:
nebbia salina
Il test di nebbia salina valuta la resistenza alla corrosione delle lamiere di acciaio in ambienti costieri o ad alto contenuto di sale esponendole ad ambienti di nebbia salina. Dopo un certo periodo di tempo, si osserva il grado di corrosione sulla superficie dello strato di zinco. I risultati del test possono riflettere la resistenza alla corrosione di rivestimenti di diversi spessori.
Prova di calore umido
Il test di calore umido simula la resistenza alla corrosione delle lamiere di acciaio zincato in condizioni climatiche estreme (in particolare climi tropicali e marini) posizionandole in un ambiente ad alta temperatura e alta umidità. Questo esperimento è adatto per testare la durevolezza e la stabilità complessive dei rivestimenti delle piastre di acciaio.
Test di esposizione all'esterno
Esponendo le lamiere di acciaio zincato all'ambiente naturale, le loro prestazioni vengono monitorate per un lungo periodo. Questo test può ottenere dati di durabilità più realistici, ma il ciclo è lungo e di solito ci vogliono diversi anni per ottenere dati di test completi.
Industria di costruzioni: lamiere di acciaio zincato può essere utilizzato per componenti edilizi quali tetti, pannelli murali e tubi.
Produzione automobilistica: le lamiere di acciaio zincato possono essere utilizzate per le carrozzerie e i telai.
Elettrodomestici: lamiere di acciaio zincato vengono utilizzati principalmente per le coperture esterne di frigoriferi, lavatrici, ecc.
Energia e settore elettrico: le lamiere di acciaio zincato vengono utilizzate per gli involucri esterni di apparecchiature e strutture elettriche, come le torri di trasmissione.
Strutture di trasporto: lamiere di acciaio zincato vengono utilizzati nella fabbricazione di strutture pubbliche come ponti, guardrail e segnali stradali.
Con l'avanzamento della tecnologia, l'aggiunta di materiali compositi resistenti alla corrosione alle lamiere di acciaio zincato e la ricerca e lo sviluppo di rivestimenti auto-riparanti ne aumenteranno ulteriormente il valore applicativo in futuro. Nelle applicazioni pratiche, la scelta del processo di zincatura e dello spessore appropriati in base alle diverse caratteristiche ambientali e ai requisiti del progetto è la chiave per garantire l'uso a lungo termine e stabile delle lamiere di acciaio zincato in vari ambienti.
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