在物理和电化学双重防护作用下,热浸镀锌层可以对钢铁材料进行长效持久的保护,是最为常见的表面防护方法之一。球墨铸铁作为输水管道最常用的材料,其表面防护措施也逐渐成为讨论的热点问题。目前,对热浸镀锌的研究主要以钢作为基体,国内外尚缺少关于球墨铸铁热浸镀锌的系统研究。在球墨铸铁热浸镀锌时,由于其基体中具有较高的硅含量,会出现类似于钢件热浸镀锌时出现的硅反应性,对热浸镀锌合金层的生长产生不良的影响。因此,研究提升球墨铸铁热浸镀锌层质量的表面预处理方法,对热浸镀锌行业具有重要的现实意义。本文采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和电化学工作站对预氧化处理球墨铸铁预氧化产物、表面硅含量和热浸镀锌层组织及其耐蚀性进行了系统研究,得到如下研究结果:采用Cr/Cr2O3粉末体系对球墨铸铁进行选择性预氧化处理,结果表明:随着预氧化温度的增加,球墨铸铁表面形成的Si O2层厚度增加,预氧化后球墨铸铁表面硅含量呈现先急剧增加到缓慢增加的趋势。随着预氧化温度的增加,碱洗酸洗后球墨铸铁表面硅含量明显降低,呈现明显减少到缓慢增加的趋势,800℃预氧化球墨铸铁表面硅含量下降到1.86 wt.%。预氧化球墨铸铁镀锌层中合金层厚度明显减少,合金层厚度随预氧化温度的变化规律与碱洗酸洗后球墨铸铁表面硅含量随预氧化温度的变化规律基本一致。800℃预氧化球墨铸铁镀锌层组织最为致密,且厚度仅为28.2μm;研究了Cr/Cr2O3粉末体系选择性预氧化时间对球墨铸铁热浸镀锌合金层生长及其耐蚀性的影响,结果表明:在800℃和1 atm下预氧化时,球墨铸铁表面主要氧化物为Fe2O3。在800℃和低氧压下预氧化时,球墨铸铁表面发生选择性氧化现象,主要生成物为Si O2。经过碱洗酸洗后,选择性预氧化球墨铸铁表面Si含量得到有效降低。未选择性预氧化球墨铸铁镀锌合金层厚度较大,其生长主要受界面反应控制;选择性预氧化5 h球墨铸铁镀锌合金层厚度较小,其生长主要受扩散控制。与未选择性预氧化球墨铸铁相比,选择性预氧化5 h球墨铸铁镀锌合金层厚度降低57.7%。选择性预氧化处理后,球墨铸铁热浸镀锌ζ相层的腐蚀电流密度显著降低,阻抗响应明显增大。随着预氧化时间的增加,镀锌层腐蚀电流密度不断降低,阻抗响应不断增大。采用碳酸氢钠对球墨铸铁进行预氧化处理时发现,当预氧化处理温度为100℃时,预氧化产物主要为Fe2O3;200℃预氧化处理时,氧化产物为Fe2O3和SiO2;300℃预氧化处理时,氧化产物主要为Si O2。预氧化处理试样表面硅含量随预氧化处理温度的上升呈现先降低再增加的趋势,碱洗酸洗后的试样硅含量随预氧化处理温度的上升呈不断降低的趋势。随着预氧化温度的不断增加,球墨铸铁镀锌层中合金层厚度不断降低,300℃预氧化处理球墨铸铁镀锌合金层厚度仅为37.3μm,比未预氧化处理球墨铸铁降低43.9%。实验研究结果证明,通过表面预氧化方法可以明显降低球墨铸铁表面硅含量,抑制其热浸镀锌过程中的Fe-Zn反应,获得更加致密的合金层结构,使热浸镀锌层质量得到显著提升。