金属板材耐腐蚀性测试中表面处理工艺的效果对比

金属板材在建筑、家电、汽车等领域应用广泛，但腐蚀会导致强度下降、外观损坏甚至失效，表面处理是延缓腐蚀的核心手段。不同工艺的防护原理、成本与适用场景差异大，通过耐腐蚀性测试对比其效果，能为企业选工艺提供数据支撑——本文结合中性盐雾试验（NSS）、循环腐蚀试验（CCT）、电化学阻抗谱（EIS）等方法，对比热镀锌、电镀锌、环氧涂层等7种主流工艺的表现。

热镀锌工艺：牺牲阳极的长效防护

热镀锌是将板材浸入熔融锌液（约450℃），表面形成锌铁合金层（5-15μm）与纯锌层（35-65μm）的复合结构。锌铁合金层紧密结合基材，纯锌层作为牺牲阳极优先腐蚀，从而保护钢材。

中性盐雾试验中，50μm厚的热镀锌层通常能承受720小时以上喷雾不出现红锈，远超过电镀锌的24-72小时。但热镀锌锌层厚（40-80μm），会增加板材重量（每平方米约0.3-0.6kg），复杂形状工件（如管材）易出现锌层不均——管材内壁锌层可能仅为外壁1/2，导致内壁提前腐蚀。

此外，热镀锌的高温会让高强度钢（屈服强度≥600MPa）晶粒长大，降低力学性能，不适合汽车底盘横梁这类对强度要求高的部件。

电镀锌工艺：均匀致密的短期防护方案

电镀锌通过电解在板材表面沉积锌层，厚度5-20μm，分布均匀，适合复杂形状工件（如家电抽屉导轨、汽车门把手）。其原理是板材作阴极、锌板作阳极，在含锌离子电解液中通电，锌离子还原沉积在基材表面。

未钝化的电镀锌层盐雾试验仅维持24小时左右，红锈出现快；经铬酸盐钝化后，耐盐雾时间延长至72-168小时——钝化膜封闭锌层孔隙，延缓腐蚀介质渗透。

但电镀锌层薄，划痕后腐蚀迅速蔓延：电脑机箱电镀锌外壳被划伤，一周内划痕处就会出红锈。因此更适合室内或轻度腐蚀环境，如办公室家具金属框架。

环氧涂层：化学屏障的耐腐蚀表现

环氧涂层以环氧树脂为成膜物质，喷涂或滚涂成30-60μm薄膜。环氧树脂含大量羟基和醚键，与基材羟基形成氢键提附着力；高交联密度隔绝水、氧和氯离子渗透。

中性盐雾试验中，60μm环氧涂层可承受480小时以上喷雾，但划格试验（ASTM D3359）是关键——附着力不足（等级低于4B），腐蚀从划痕侵入，导致涂层起泡脱落。比如某化工厂环氧设备外壳，基材未彻底除油，划格附着力2B，盐雾试验仅168小时就出现划痕周围红锈。

环氧耐候性差，户外长期用会因紫外线粉化，涂层厚度下降，耐腐蚀能力降低，更适合室内或遮蔽环境，如制药厂管道支架、实验室设备外壳。

粉末喷涂：厚膜涂层的综合防护能力

粉末喷涂将聚酯或环氧聚酯粉末静电吸附在板材表面，高温固化（180-220℃）成60-120μm厚膜，无溶剂挥发更环保。

盐雾试验中，100μm聚酯粉末涂层可承受1000小时以上喷雾，高耐蚀粉末（含氟树脂）能达2000小时。循环腐蚀试验（“盐雾2小时-干燥4小时-潮湿2小时”）中，100个循环（800小时）后仅划痕处有轻微锌锈（基材是镀锌板）。

粉末喷涂抗冲击性强：落锤试验（GB/T 1732）中，50cm钢球冲击后涂层无开裂脱落，适合户外建筑板材如阳台护栏、广告牌支架。但高温固化能耗高，颜色调整难——换色需清理喷枪和固化炉，增加成本。

阳极氧化：铝板材的电化学防护策略

阳极氧化仅适用于铝及铝合金，将铝材作阳极，硫酸或草酸电解液中通电，形成10-20μm多孔氧化铝膜。氧化膜含α-Al₂O₃，硬度高（莫氏8-9）提耐磨性；多孔结构经封孔（热水或镍盐）填充，增强耐腐蚀性。

盐雾试验中，15μm未封孔阳极氧化膜可承受300小时，封孔后延长至500小时。但阳极氧化膜耐碱性差——接触碱性密封胶，3个月内会出现局部黑色斑点腐蚀。

着色后的阳极氧化膜易褪色：电解或有机着色的铝型材，户外2年内会有色差，影响外观，适合对颜色稳定性要求不高的户外铝型材，如小区护栏。

达克罗处理：高耐蚀性的环保工艺

达克罗处理用锌铝鳞片（锌85%、铝10%）、铬酸盐（5%）涂料，烘烤（250-300℃）成8-12μm涂层。锌铝鳞片层层叠加形成“迷宫效应”，腐蚀介质难渗透到基材。

盐雾试验中，8μm达克罗涂层可承受1000小时以上喷雾，超过部分100μm粉末涂层。电化学阻抗谱（EIS）显示，达克罗初始阻抗值10^6 Ω·cm²，远高于热镀锌的10^4 Ω·cm²；720小时后仍保持10^5 Ω·cm²以上，热镀锌已降至10^3 Ω·cm²以下。

达克罗无氢脆风险，适合高强度钢（如汽车轮毂螺栓、飞机结构件），但颜色单一（银灰色）、成本高（热镀锌2-3倍），限制了外观要求高的应用。

钝化处理：辅助工艺的腐蚀抑制效果

钝化是在金属表面形成0.1-1μm氧化膜，作为镀锌、镀铝后的后处理。传统铬酸盐钝化含六价铬，封闭镀层孔隙提耐蚀性；无铬钝化（锆酸盐、钛酸盐）更环保。

盐雾试验中，电镀锌经铬酸盐钝化后，耐盐雾从24小时延长至72小时；无铬钝化可达48-96小时。循环腐蚀试验中，钝化后的镀锌层减少腐蚀产物——未钝化的电镀锌层循环后有大量白色锌锈，钝化后的仅少量斑点。

但钝化膜耐磨损差：家电抽屉导轨频繁滑动，钝化膜被破坏，耐蚀性迅速下降。因此钝化通常配合镀锌使用，如电镀锌+钝化，提高整体耐腐蚀性。