Структура цинкового покрытия

## Структура цинкового покрытия

### Введение

Цинкование является эффективным методом защиты стальных конструкций от коррозии. Цинковое покрытие создает барьер между сталью и окружающей средой, предотвращая доступ кислорода, влаги и других коррозионных агентов. Понимание структуры цинкового покрытия имеет решающее значение для обеспечения его долговечности и эффективности.

### Слои цинкового покрытия

Цинковое покрытие обычно состоит из нескольких слоев, каждый из которых имеет уникальные характеристики и функции:

1. Железо-цинковый слой

Нижний слой, который непосредственно контактирует с поверхностью стали.
Состоит из сплава железа и цинка.
Образуется в результате реакции между расплавленным цинком и поверхностью стали.
Обеспечивает адгезию между цинковым покрытием и стальной подложкой.

2. Цинк-железистый слой

Расположен поверх железо-цинкового слоя.
Содержит более высокое содержание цинка и более низкое содержание железа, чем железо-цинковый слой.
Обеспечивает переход между железо-цинковым слоем и чистым цинковым слоем.

3. Чистый цинковый слой

Внешний слой цинкового покрытия.
Состоит из чистого цинка.
Является первичным барьером против коррозии.
Защищает стальную подложку от прямого воздействия окружающей среды.

4. Пассивирующий слой

Тонкая оксидная пленка, которая образуется на поверхности чистого цинкового слоя в процессе воздействия атмосферных условий.
Обеспечивает дополнительную защиту от коррозии.
Способствует замедлению скорости коррозии цинкового покрытия.

### Типы цинковых покрытий

Существует несколько типов цинковых покрытий, которые различаются методами нанесения и толщиной слоя:

1. Горячее цинкование

Сталь погружается в ванну с расплавленным цинком.
Образует толстое покрытие (обычно от 50 до 80 мкм).
Обеспечивает отличную защиту от коррозии в течение длительного периода времени.

2. Гальваническое цинкование

Цинк наносится на сталь электрохимическим процессом.
Образует более тонкое покрытие (обычно от 5 до 15 мкм).
Подходит для применения, где требуется более эстетичный вид.

3. Холодное цинкование

Цинк наносится на сталь с помощью лакокрасочного покрытия.
Образует еще более тонкое покрытие (обычно от 2 до 3 мкм).
Можно наносить на поврежденные участки цинкового покрытия для ремонта.

### Фазы кристаллической структуры

Цинковое покрытие состоит из нескольких фаз кристаллической структуры, которые влияют на его характеристики:

1. Эпсилон-фаза (ε)

Содержит сплав железа и цинка (примерно 27-30% железа).
Образуется первым при погружении стали в расплавленный цинк.
Имеет гексагональную кристаллическую решетку.

2. Дельта-фаза (δ)

Образуется при охлаждении ε-фазы.
Содержит более высокое содержание железа (примерно 51%).
Имеет тетрагональную кристаллическую решетку.

3. Гамма-фаза (γ)

Образуется при охлаждении δ-фазы.
Содержит самое высокое содержание железа (примерно 72%).
Имеет кубическую гранецентрированную кристаллическую решетку.

4. Эта-фаза (η)

Чистая цинковая фаза, которая образуется в конце процесса охлаждения.
Имеет гексагональную плотную упаковку (HCP) кристаллическую структуру.

### Рост и морфология покрытия

Рост и морфология цинкового покрытия зависят от нескольких факторов, включая температуру, скорость охлаждения и состав расплава:

1. Температура погружения

Более высокая температура погружения приводит к более толстому цинковому покрытию.
При экстремально высоких температурах может образовываться слишком толстый слой, который может быть хрупким.

2. Скорость охлаждения

Более низкая скорость охлаждения позволяет образовываться более крупным и ориентированным кристаллам.
Более высокая скорость охлаждения приводит к образованию более мелких, равноосных кристаллов.

3. Состав расплава

Присутствие других металлов (например, алюминия, магния, свинца) может влиять на рост и морфологию покрытия.
Эти примеси могут изменять скорость образования и тип кристаллов, которые формируются.

### Дефекты цинкового покрытия

Некоторые дефекты могут возникать в цинковом покрытии, влияя на его защитные свойства:

1. Цинковые слезы

Капли расплавленного цинка, которые не прилипли к поверхности стали.
Могут ослабить сцепление между покрытием и подложкой.

2. Брыжи

Волнистые образования на поверхности цинкового покрытия.
Могут быть вызваны чрезмерной температурой ванны или загрязнением ванны.

3. Прыщи

Маленькие, выпуклые участки на цинковом покрытии.
Обычно вызваны газами, выделяющимися из стали во время процесса цинкования.

4. Растрескивание

Продольные трещины в цинковом покрытии.
Могут быть вызваны термическим напряжением или водородом, выделяющимся из стали.

5. Отслаивание

Отделение цинкового покрытия от поверхности стали.
Обычно вызвано плохим сцеплением или загрязнением поверхности.

### Заключение

Структура цинкового покрытия играет решающую роль в обеспечении его защитных свойств. Понимание слоев, фаз, дефектов и факторов, влияющих на рост и морфологию, имеет важное значение для оптимизации производительности цинкового покрытия. Это понимание позволяет инженерам и специалистам по защите от коррозии принимать обоснованные решения для обеспечения долговечности и надежности цинковых покрытых конструкций.