1 性能、产品、工艺与市场 1
1.1 概述 1
1.1.1 历史和自然背景 1
1.1.2 锌的矿物和冶炼方法 2
1.1.3 锌的市场 3
1.2 基本性能 5
1.2.1 物理性能 5
1.2.2 力学性能 6
1.2.3 合金性能 7
1.3 主要产品和应用 8
1.3.1 镀锌 8
1.3.2 铸造锌产品 10
1.3.3 轧制锌 11
1.3.4 锌末和锌粉 11
1.4 涂镀工艺 11
1.4.1 热镀锌 11
1.4.2 电镀锌 17
1.5 磷化 19
1.6 钝化 20
1.7 镀锌技术的未来发展 22
2 电化学的热力学和动力学 27
2.1 概述 27
2.2 热力学稳定性 27
2.3 离子性质 33
2.4 双电层特性 35
2.5 电极反应动力学 37
2.5.1 溶解 37
2.5.2 沉积反应 47
2.5.3 氢的析出 49
2.5.4 氧的还原反应 58
2.6 腐蚀过程 64
2.6.1 概论 64
2.6.2 腐蚀电极的阻抗 65
3 钝化和表面膜的形成 73
3.1 概述 73
3.2 特性和条件 73
3.3 碱性溶液 76
3.3.1 i-V曲线 76
3.3.2 钝化时间 78
3.3.3 特点 82
3.3.4 钝化膜形成机理 84
3.4 其他溶液 87
3.4.1 弱碱性溶液和碳酸盐溶液 87
3.4.2 磷酸盐溶液 92
3.4.3 其他溶液 94
3.5 阳极极化 95
3.6 钝化稳定性 97
3.6.1 钝化的类型 97
3.6.2 钝化的破坏 99
4 氧化锌的电化学 103
4.1 概述 103
4.2 基本性能 103
4.2.1 物理性能 103
4.2.2 电子性能 105
4.3 半导体的电化学行为 108
4.3.1 基础理论 108
4.3.2 平带电位 110
4.3.3 能带结构 114
4.3.4 暗态下的电极动力学 115
4.3.5 光电化学动力学 120
4.3.6 电致发光 124
4.4 薄氧化锌膜 126
4.5 稳定性 129
4.5.1 稳定性条件和分解反应 129
4.5.2 分解速率 131
5 腐蚀电位和腐蚀电流 135
5.1 概述 135
5.2 腐蚀电位与腐蚀电流之间的关系 135
5.2.1 极化电阻和腐蚀电流 137
5.2.2 转换因数 139
5.3 腐蚀电位和反应动力学 140
5.4 不同条件下的Ecorr和icorr 144
5.4.1 锌离子的影响 144
5.4.2 阴离子和阳离子的影响 145
5.4.3 pH值的影响 148
5.4.4 温度的影响 151
5.4.5 通气和对流的影响 153
5.4.6 表面条件的影响 154
5.5 锌合金 156
5.6 时间的影响 161
5.7 腐蚀电流与失重速度的相关性 165
6 腐蚀产物 169
6.1 概述 169
6.2 在大气环境中 170
6.2.1 成分与结构 170
6.2.2 数量和形貌 175
6.2.3 形成过程 178
6.3 在水中 180
6.3.1 淡水 180
6.3.2 海水 183
6.4 在溶液中 184
6.4.1 pH值的影响 185
6.4.2 形成过程 187
6.4.3 锌合金 189
6.5 在其他环境中 190
6.6 腐蚀产物对锌腐蚀的影响 192
7 腐蚀的形态 197
7.1 概述 197
7.2 电偶腐蚀 197
7.2.1 概述 197
7.2.2 理论方面 200
7.2.3 实际因素 212
7.2.4 极性逆转 219
7.2.5 自然环境中的电偶腐蚀 225
7.2.6 锌对钢的电偶保护 231
7.3 点蚀 235
7.3.1 概述 235
7.3.2 点蚀的出现 236
7.3.3 点蚀电位 240
7.3.4 形貌 243
7.3.5 机理 245
7.4 晶间腐蚀 246
7.4.1 概述 246
7.4.2 晶间腐蚀的发生 247
7.4.3 冶金因素影响 248
7.4.4 环境因素影响 252
7.4.5 对力学性能的影响 254
7.4.6 机理 255
7.4.7 潮湿贮存锈斑 257
7.5 氢脆和应力腐蚀破裂 259
8 大气腐蚀 261
8.1 概述 261
8.2 大气腐蚀的影响因素 261
8.2.1 润湿类型 261
8.2.2 空气污染物 263
8.3 户外环境腐蚀 266
8.3.1 典型的腐蚀速率 266
8.3.2 润湿时间的影响 270
8.3.3 污染物的影响 271
8.3.4 海拔及离海水距离的影响 274
8.3.5 初始天气条件的影响 275
8.3.6 气候的影响 276
8.3.7 样品结构的影响 277
8.3.8 遮蔽物的影响 277
8.3.9 镀锌钢 279
8.3.10 合金元素的影响 280
8.3.11 表面处理的影响 284
8.3.12 腐蚀产物的影响 284
8.3.13 腐蚀形式 285
8.3.14 高速公路环境 286
8.4 室内环境腐蚀 288
8.5 模拟环境中的腐蚀 290
8.5.1 湿度箱暴露试验 291
8.5.2 水雾和盐雾 294
8.5.3 循环实验 296
8.5.4 薄膜电解液 298
8.6 腐蚀机理 302
9 水和水溶液中的腐蚀 307
9.1 概述 307
9.2 水的特性 307
9.2.1 淡水 307
9.2.2 海水 309
9.3 纯水中的腐蚀 310
9.4 在自然水中的腐蚀 313
9.4.1 冷淡水 313
9.4.2 热淡水 314
9.4.3 海水 316
9.5 在水溶液中的腐蚀 321
9.5.1 溶解物的影响 321
9.5.2 pH值的影响 324
9.5.3 浸泽条件的影响 325
9.5.4 表面处理的影响 327
9.5.5 冶炼因素的影响 327
10 土壤腐蚀 330
10.1 概述 330
10.2 土壤特征 330
10.3 腐蚀速率 333
10.3.1 土壤因素的影响 336
10.3.2 电偶腐蚀 338
10.4 电化学检测 338
11 漆下腐蚀 341
11.1 概述 341
11.2 油漆的基本特征 341
11.2.1 油漆的成分 342
11.2.2 油漆的屏障性能 342
11.3 腐蚀实验 344
11.4 腐蚀行为 345
11.4.1 腐蚀特征 345
11.4.2 镀层种类影响 348
11.4.3 实验条件的影响 351
11.4.4 油漆体系的影响 354
11.4.5 电偶反应 358
11.5 腐蚀机理 360
12 富锌涂层 363
12.1 概述 363
12.2 涂层特性 363
12.3 保护机理 366
12.4 性能 367
12.4.1 锌含量的影响 367
12.4.2 锌颗粒大小的影响 370
12.4.3 黏结剂的影响 371
12.4.4 涂层厚度的影响 372
12.4.5 添加物的影响 373
12.4.6 表面条件的影响 374
12.4.7 其他因素 374
13 混凝土中的腐蚀 377
13.1 概述 377
13.2 混凝土环境 378
13.2.1 混凝土的形成 378
13.2.2 特性 379
13.3 钢筋在混凝土中的腐蚀 385
13.3.1 腐蚀的影响 385
13.3.2 保护方法 385
13.3.3 镀锌涂层 386
13.4 混凝土中镀锌钢的腐蚀 386
13.4.1 试验方法 386
13.4.2 户外试验结果 387
13.4.3 模拟试验的结果 393
14 电池内的腐蚀 401
14.1 概述 401
14.2 锌电池 401
14.2.1 勒克朗谢电池 402
14.2.2 氯化锌电池 403
14.2.3 碱性锌电池 404
14.2.4 锌空气电池 404
14.2.5 锌镍电池 405
14.3 腐蚀 405
14.3.1 试验时间的影响 407
14.3.2 电解液的影响 408
14.3.3 化学药剂的影响 410
14.3.4 锌电极成分和形态的影响 414
14.3.5 使用条件的影响 419
15 其他环境中的腐蚀 422
15.1 概述 422
15.2 有机溶剂 422
15.2.1 分类 422
15.2.2 腐蚀 424
15.3 气体环境 429
15.4 锌阳极 433
15.4.1 牺牲阳极 433
15.4.2 用于外加电流阴极保护的阳极 437
16 电池用锌电极 439
16.1 概述 439
16.1.1 历史背景 440
16.1.2 目前情况 442
16.2 锌电极的物理特征 447
16.2.1 锌电极的结构 447
16.2.2 锌材料的形态 449
16.2.3 生产方式 452
16.3 基本电极过程 454
16.3.1 反应和反应动力学 456
16.3.2 反应产物的溶解和析出 457
16.4 多孔电极的行为 459
16.4.1 反应电流分布 459
16.4.2 电子电流和离子电流的分布 461
16.4.3 放电时间的影响 462
16.5 电沉积锌的形貌 466
16.5.1 形貌类型 466
16.5.2 形成条件的影响 470
16.5.3 杂质和添加物的影响 473
16.5.4 形貌类型的形成机理 476
16.6 锌电极存在的一些问题和可能的改进方向 479
16.6.1 可再充电电极的形貌改变和循环寿命 479
16.6.2 高功率放电的性能 491
16.7 结束语 498
17 镀锌钢材的实际应用知识 500
17.1 钢与锌之间的电偶反应 500
17.1.1 电偶保护距离 500
17.1.2 理论模型 504
17.1.3 不同电偶金属对的电偶序和极性 508
17.2 镀锌钢材的腐蚀机理 509
17.2.1 一个概念模型 509
17.2.2 腐蚀产物的影响 510
17.2.3 腐蚀产物的溶解和锌的流失 511
17.3 自然环境中的腐蚀速率 513
17.3.1 概述 513
17.3.2 腐蚀速率比 514
17.3.3 时间的影响 516
17.4 腐蚀试验 517
17.4.1 测量腐蚀试验相关性的标准 517
17.4.2 自然和实验室试验结果之间的腐蚀比的比较 518
17.4.3 腐蚀试验的相关性 520
17.5 锌镀层寿命预测 523
17.5.1 寿命预测的需求 523
17.5.2 大气腐蚀的性质 523
17.5.3 预测方法 524
17.6 实际模型 526
17.7 腐蚀性地图 527
17.7.1 腐蚀性地图的需求 527
17.7.2 基本方法 528
17.7.3 腐蚀性地图的绘制 529
参考文献 532