屏蔽作用和陰極保護是金屬涂層為其他金屬提供保護的兩種方式，這種保護因其成本效益方面的優(yōu)勢，傲立于一眾防護措施間。從電線的鋁和銅到珠寶的金和銀，銀器和電子產(chǎn)品等，金屬在我們的日常生活中被廣泛使用。如今應用最廣的金屬之一是鐵，或者更確切的說，是鐵經(jīng)過加工處理后所得的鋼合金。鋼鐵已經(jīng)成為最通用的產(chǎn)品之一，它被應用于家用電器，汽車儀表板，標志，建筑和橋梁。然而，鋼鐵和其他金屬一樣也容易受到腐蝕。

一、了解金屬的腐蝕過程

為了了解金屬涂層是如何保護金屬的，首先我們需要知道腐蝕是什么以及它是如何造成的。腐蝕是一種自然的電化學反應，這種反應將一種精煉的金屬轉(zhuǎn)換成更加穩(wěn)定的化學狀態(tài)。

腐蝕的發(fā)生，必須有三個部件：

◆ 1. 正極（這種情況下，鋼鐵中的鐵）

◆ 2. 負極（氧氣）

◆ 3. 電解質(zhì)溶液（比如空氣中的水分）

在腐蝕過程中，鋼中的鐵由于氧的存在而發(fā)生氧化反應，形成水合氧化鐵（III），通常稱為鐵銹。和鋁輕度腐蝕產(chǎn)生的致密防護膜不同，因為鐵銹易碎，容易剝落，使得更多的金屬暴露在大氣中，導致進一步的腐蝕和降解。這種持續(xù)的腐蝕最終會導致材料厚度的損失，材料強度的降低，穿孔和使用壽命的縮短。

二、兩種常見的金屬涂層類型

金屬涂層為鋼材提供保護，這樣就能夠保證鋼材在各種挑戰(zhàn)性環(huán)境中的使用。金屬涂層提供了兩種主要的保護類型：屏蔽保護和特定情況下的電流保護。

屏蔽保護

當將諸如鋅的金屬涂層應用于鋼材時會變干并且硬化，形成防止水分滲入的防滲屏障。這就消除了發(fā)生腐蝕所必需的一個必要組分——沒有電解質(zhì)（水分/水），氧化就不會發(fā)生，因此就不會生銹。屏障保護的另一個重要方面就是腐蝕膜保護，如前面所提到的，一些金屬如鋁與氧反應，在其表面會形成保護性氧化膜。它是有彈性的，并且牢固地附著在鋁的表面，以防止水分滲入和進一步腐蝕。這就使鋁成為金屬板材的理想材料。鋅常用于涂層結(jié)構(gòu)鋼，它會與空氣中的氧氣和水分發(fā)生反應并形成腐蝕產(chǎn)物，這種產(chǎn)物會形成一種保護底層鋼材的防護層。暴露的活潑鋅會與氧反應形成氧化鋅，然后再與水反應形成氫氧化鋅。當氫氧化鋅與空氣中的二氧化碳反應時，所得到的產(chǎn)物是碳酸鋅。這些腐蝕膜產(chǎn)物，如在鋁上形成的膜一樣，對水的滲入具有抵抗性，并緊密附著在鋼的表面上，使其不像鐵上形成的腐蝕一樣容易脫落。然而，鋅是一種活性金屬，它會隨著時間的推移慢慢腐蝕和侵蝕。因此鋅的降解速率仍然比鋼鐵要低幾倍，并且它會顯著的延長其意圖要保護的鋼的使用壽命。

電流保護

金屬涂層保護鋼的第二種方法是，犧牲涂層，為底層鋼提供電流保護。比如說，如果由于切割邊緣，劃痕或嚴重的涂層損壞這類情況致使底層的鋼材暴露出來，在鋼材開始腐蝕之前也會是周圍的涂層首先被腐蝕。電流保護(也稱為陰極保護)是由于鋅的電負性比鐵/鋼更強，當鋅涂層被涂覆時，它作為一種犧牲陽極首先被腐蝕，底層的鋼成為陰極被保護。這種電流腐蝕將持續(xù)到陽極材料(鋅涂層)完全被消耗。尤其是在建筑中，涂層難免會被刮傷或損壞，所以電流保護是很重要的。正因如此，在保護鋼構(gòu)件時，鋅金屬涂層優(yōu)于鋁涂層。雖然鋅和鋁在電流系列性質(zhì)方面很接近，但是由鋁形成的保護性氧化膜是很難穿透的，不會被腐蝕所消耗，因此不會為受損的鋼提供電流保護。另一方面，鋅涂層所形成的有效屏障不像鋁那樣具有保護作用，因此它會優(yōu)先腐蝕而保護受損或暴露的鋼。

三、結(jié)論

金屬涂層將屏蔽作用和電流保護相結(jié)合，提供了一種在應用、成本和多功能性方面無與倫比的腐蝕防護。它們是保護其他金屬如鋼鐵（技術(shù)上是金屬合金）免受由于腐蝕而降解的有效方法。這種保護可以將易碎金屬用于許多要求不高的應用中，否則這些金屬是不適用于這些方面。

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