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我有一个客户,他想了解镀锌钢和铬酸盐钝化处理之间的化学反应,以及为什么他们要求铬酸盐处理。这个过程的化学反应是什么?镀锌钢筋采用铬酸盐处理的一些优点是什么?

弯曲的镀锌
弯曲的镀锌

锌表面的钝化通常是对镀锌钢进行铬化处理。使用铬酸盐薄膜所提供的高耐蚀性归因于涂层中存在六价和三价铬。三价铬被认为是以不溶性水合氧化物(氢氧化铬或铬酸锌)的形式存在的,而六价铬的可溶部分在氧化(腐蚀)侵蚀过程中,如氯离子,使薄膜具有“自愈”的特性。

铬酸盐膜镀锌钢筋是由六价铬在其他成分存在的情况下与金属表面或酸溶液中的“活化剂”发生化学反应而形成的。在反应过程中,六价铬部分还原为三价铬,同时pH值升高,形成主要由水合碱性铬酸盐(Cr203.Cr03.x H20)和铬和基本金属(锌)的水合氧化物。随着酸的消耗,溶液中铬的结合力发生变化,析出氢氧化铬。一层薄膜形成,直到靠近锌的面部变成非酸性,这就阻止了反应。最终形成的凝胶状薄膜可以硬化。镀锌钢上的铬酸盐涂层通常是黄色的,由三价和六价铬溶液的混合物组成。铬酸盐与镀锌钢的化学反应如下所示:

  1. 六价铬还原为三价铬3Zn+ 2Cr+6 ------> 3Zn+ 2Cr+3
  2. 金属被酸溶解(氢损失)伴随着金属界面Zn + 2H------->Zn + H局部pH升高2(气)

在酸性pH下发生氧化还原反应,六价铬被还原为三价铬,而锌被氧化。

  1. 锌- >锌2+ 2 e
  2. HCrO4+ 14 h + 6 e - > 2 cr2+ 7 h2O

在镀锌钢部件上使用铬酸盐处理的主要原因是为了防止在镀锌后的前六周内形成潮湿的储存污点。锌涂层最容易在此期间形成过量的氧化锌和氢氧化锌。薄层铬酸盐钝化层抑制这些氧化锌的形成。涂层在被消耗之前通常可以使用六周左右。铬酸盐消失后,镀锌钢就会自然地风化。

铬酸盐钝化处理是用来控制锌和混凝土之间的反应。铬酸盐处理阻止的主要反应是氢的析出,这可能会影响锌与混凝土的结合性能。锌是两性的(在酸性和碱性环境中反应),因此锌的最大腐蚀速率发生在pH值为12.5的碱性条件下。在pH值为8 ~ 12.5的条件下,锌的钝化过程主要是由一层氢氧化锌和一种复合钙锌化合物——羟基锌酸钙(Ca[Zn(OHbl 2H20)]。锌与混凝土的反应在几天内有效地停止,并提供足够的腐蚀产物,以确保在完全硬化的混凝土上牢固可靠地结合。镀锌钢筋与混凝土的粘结是保证混凝土结构可靠性能的关键。影响镀锌钢与混凝土粘结的因素很多,如混凝土的配合比和添加剂、养护条件、龄期等。值得关注的化学反应是锌与氢氧化钙的反应。

这种反应发生在混凝土养护过程中。在养护过程中,镀锌钢筋与混凝土之间会发生氢气的析出。钝化处理的使用,如铬酸盐的使用,可以帮助减少氢气的形成。在pH值如此之高的溶液中,锌会受到新鲜混凝土中的碱(氢氧化钙)的侵蚀,从而形成氢氧化锌钙和氢。这种反应会导致附着力差。一旦混凝土凝固,氢的释放就停止了;锌酸钙形成的涂层显然提供了一种保护,以加强和没有进一步的攻击发生后,初始设置。镀锌钢筋的粘结强度与黑钢筋的粘结性能相当或稍好。


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评论

罗纳德•格拉顿

当使用RoHS时,铬酸盐的替代品是什么?

阿拉娜窝(AGA)

你好,Ronald, RoHS下的大部分项目都与批量热镀锌无关。欧宝娱乐是哪家公司在适用RoHS的情况下,可以使用无铬钝化或铬-3钝化,但它们的性能通常与铬-6钝化不同。

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