1、熱鍍鋅板腐蝕及鹽霧試驗研究董梅豐慧范揚 丁萍施國蘭(馬鋼股份公司技術中心安徽馬鞍山243000)摘要根據對馬鋼熱鍍鋅生產線前期產品銹蝕的檢驗分析，以及穩定生產后對不同鍍層品種、鍍層重量和表面 處理熱鍍鋅板產品的中性鹽霧試驗研究，探討了鍍鋅板腐蝕的影響因素，并提出提高鍍鋅產品耐蝕性能的措施。 關鍵詞腐蝕鈍化鹽霧試驗鋅鋁合金0前言2004年1月20馬鋼冷軋廠1#熱鍍鋅生產線正式投產，由于馬鋼初次涉足鍍鋅卷板生產領域，在鍍鋅 板耐蝕性能研究方面還是空白，因此開展了相關研究。鍍鋅板耐蝕試驗主要包括兩種，一種為模擬腐蝕環境試驗檢驗，如：鹽霧試驗、老化試驗、潮濕試驗等；另 一種試驗為自然環境腐蝕試驗，如國

2、家自然環境腐蝕試驗網站在不同氣候和地理環境的典型大氣試驗站進 行的掛片試驗。另外，工廠和運輸環境下，不同表面處理的鍍鋅板出現白銹的周期對生產組織、企業物流也 很有意義。目前國內外熱鍍鋅板材產品交貨條件(或標準)中對耐蝕性能均沒有明確的要求。在五金、家電、汽車等 具體行業的鍍鋅板用戶中，用于檢驗或驗證鍍鋅產品耐蝕性能的主要涉及中性鹽霧試驗。1投產前期鍍鋅產品銹蝕檢驗及分析投產初期，鍍鋅機組由于處于調試階段，鉻酸鹽鈍化系統沒有投人使用，而且正處在春季潮濕氣候階段 多數鍍鋅卷出廠后出現了白銹和黑銹的現象，銹蝕幾乎遍布鋼卷上下表面如圖1。圖1白銹、黑銹圖2微觀形貌掃描電鏡顯微形貌見圖2，能譜(型號dx

3、4i)分析顯示，銹蝕產物主要為zno(也有文獻認為含有zn (oh)2j，但由于能譜分析無法打出原子能最小的氫元素，所以無法通過能譜分析確認)，顏色的深淺主要同 腐蝕產物中氧的含量有關，顏色深的氧含量偏高。究其銹蝕原因，主要尾鍍鋅卷沒有鈍化、涂油。由于當時 氣候環境潮濕，鋅層表面吸潮后造成鋼卷內外氧的濃差，導致電化學腐蝕。相關電化學反應式為：陽極反應：zn一2e_，zn2+陰極反應；02+h20+4e斗40h一 反應產物：zn+40h一呻zn(oh)2一zno120426按照鍍鋅板生產廠的做法，鍍鋅板產品沒有鈍化、涂油一般不得出廠；對于供彩涂用基板等特殊情況，根 據客戶要求可以不鈍化、不涂油。

4、但必須盡快使用(一般7天，天氣干燥時可10日)，以免受潮銹蝕。生產線 在鉻酸鹽鈍化系統投入使用后，鍍鋅板白銹、黑銹的現象基本杜絕，滿足了鍍鋅板用戶的最基本要求。2熱鍍鋅產品鹽霧試驗研究五金、家電、汽車等行業的鍍鋅板用戶主要采用中性鹽霧試驗對鍍鋅板進行耐蝕性能評價，一般要求鍍 鋅量雙面1209rrf及以下，鍍鋅產品出現紅銹(5)時同大于48小時(2天)，雙面鍍鋅量180 gm2及以上， 鍍鋅產品出現紅銹(5)時間大于72小時(3天)。為了了解馬鋼生產的鍍鋅產品的耐蝕性能，在生產線穩 定后，搜集了來自50個鋼卷的樣板，其中包括10件鋅鋁臺金鍍層產品樣板，進行了鹽霧試驗，并進行了評 價。21試驗材料

5、和方法試驗原料厚度為031，6mm，寬度為10001250mm，單面鋅層重量68158 gm2產品，表面包括未 鈍化、鉻酸鹽鈍化、未涂油、輕涂油及各種組合。原料牌號為sgcc，生產流程為鐵水預處理一lf爐一csp一 酸洗冷連軋熱鍍鋅。鈍化為噴淋式，熱風烘干，涂油為靜電涂油。試驗條件：設備為鹽霧試驗箱，型號為qfog，執行標準為gbt101251997(eqv is(y9227：1990)人 造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗)，試驗為中性鹽霧試驗(nss試驗)。樣品尺寸為15075mm，邊緣用膠帶保護， naa的濃度為501，ph值為6572，試驗箱設定溫度為352，噴霧器壓力設定為70170kpa，(實

6、際為100kpa左右)，噴霧量為每80cm2的收集量為15mlh，試驗循環周期為24h。試驗記錄了 出現5白銹和5紅銹的時間。22試驗結果和分析221純鋅鍍層鍍鋅板的耐鹽霧腐蝕性能2211白銹(5)出現周期 在試驗過程中，為了保證箱內氣氛的穩定，我們采取24小時開啟一次，記錄樣板變化。 (i)第一個24小時內，未鈍化產品全部出現大面積白銹，如圖3。根據后續試驗發現一般28小時就出現5白銹； (2)表面鈍化產品在第二天才陸續開始出現小面積白銹，而且直到5紅銹出現，板面也只是局部銹蝕，如圖4；圖3束鈍化鍍鋅板24小時白銹形貌 圖4鈍化鍍鋅板白銹發展到紅銹時形貌(3)所有試驗樣板中出現5白銹周期最長

7、的為5天，該樣板屬陛未單面鋅層厚度約為1009m2的鈍化涂油鍍鋅板； (4)白銹出現的周期同是否涂油、鋅層厚度等沒有因果關系。 綜合上述結果，白銹出現的周期主要同是否鈍化有關，是判斷飩化質量特別是鈍化均勻性的一項重要指標，從生產設備和工藝角度看，噴淋工藝受噴嘴壓力、角度及鈍化液自重影響，鈍化層均勻性比輥涂工藝總體要差。2212紅銹(5)出現周期427下圖橫坐標為5紅銹出現的時間，圖中縱主坐標為單面鋅層重量，次縱坐標為鈍化和涂油量，鈍化以0 表示未鈍化，1表示鈍化；涂油0表示未涂油，05表示涂油量為05 gm2。根據鹽霧試驗的結果，整理成相 應的鹽霧試驗結果分析圖5。圖5純鋅鍍層熱鍍鋅紅銹(5)

8、周期結果根據上表，可以分析得出： (1)鈍化同紅銹周期有較強的相關性 原因主要同腐蝕進度有關，當板面出現白銹時，腐蝕反應開始消耗鍍鋅層，由于鈍化層的保護，鋅層在鈍化薄弱部分才產生白銹，由于不像未鈍化鍍鋅板產生全板面的腐蝕消耗，所以鈍化處理的鍍鋅層對基板的陰極保護周期會更長。鹽霧試驗紅銹出現時的形貌也證明了這一點，見圖6、7。圖6鈍化處理鍍鋅板紅銹時板面形貌圖7未鈍化處理鍍鋅板紅銹時板面形貌 (2)涂油對于耐鹽霧試驗結果基本沒有影響 涂油是一種物理阻隔，可以一定程度阻斷空氣和水對鋅層的腐蝕，但鹽霧試驗過程的大量鹽水霧很容易就沖掉表面的涂油層，使之不能起到保護作用。(3)鍍鋅板單面鋅層重量70 g

9、m2，無論是否鈍化、涂油，鹽霧試驗紅銹(5)出現時間均4天(96小 時，滿足用戶要求)；222辭鋁合金鍍鋅板的耐鹽霧庸蝕性能 鋅鋁臺金鍍層產品是鋅層中含有約5鋁的產品，耐大氣腐蝕能力比純鋅鍍層強，如相關文獻所述，鋅鋁合金鍍鋅板在冷凝過程中，形成直徑為938mm(此尺寸取頭于冷卻速度，速度越快尺寸越小)。高度相 差2-4pm的坑凹，宏觀看類似淺色龜甲紋。這些特點對此產品的涂裝質量有影響，但對該產品鹽霧試驗結 果的影響并沒有文獻介紹。2221白銹(5)出現周期 白銹出現周期同純鋅鍍層類似，未鈍化產品第一個24小時就已經散布銹斑，鈍化產品23天后出現小面積白銹，但隨后的觀察顯示，銹斑的擴展速度比純鋅

10、鍍層產品慢，可能與鋅鋁合金鍍層是細晶結構，而且表428面富鋁層厚于純鋅鍍層熱鍍鋅鋼板有關。2】2222紅銹(5)出現周期 鋅鋁合金鍍層產品的紅銹出現周期明顯好于純鋅鍍層產品，單面鋅層約loogm2時的平均鹽霧試驗紅銹出現周期約17天，具體見圖8由于該鋅層腐蝕過程復雜，目前的相關研究仍在進行。圖8鋅鋁臺金鍍層熱鍍鋅紅銹(5)周期結果23熱鍍鋅板鹽霧試驗的評價 根據試驗結果，樣本鹽霧試驗性能都達到用戶需求，和同行業水平也基本相當，法國usinor鋼鐵公司純鋅和鋅鋁合金的鹽霧腐蝕紅銹周期見圖9。hours before(紅銹形威前3討論red rusl 的小時數)brmation鍍鋅板在自然條件下氧

11、化腐蝕非常緩慢，但在潮濕 m 條件下，容易造成電化學腐蝕，使板面很快形成白銹，因啪 此，考慮到實際儲存和運輸條件，鍍鋅板一般都要進行表m 面防銹處理，一般采用涂油、鈍化、涂層等處理方式。| 評價鍍鋅產品耐蝕性能的方法很多，中性鹽霧試驗善|只是相對快速、方便的一種。對產品實際使用有指導意義，但鹽霧試驗并不能完全等同實際耐蝕能力，也并非簡啪o5 10525 30 35 40 45 50 55單線性比例關系，它只是一種間接體現產品耐蝕能力的耐鹽霧腐蝕能力 單面鍍層厚度微米手段。對耐蝕能力評價最為有效的應是自然環境掛片試resistance to salt spray collos驗，此試驗方法周期長

12、，但能夠比較真實反映材料實際耐(snaglnf x 41002 standardl腐蝕能力。圖9原usinor集團sollac廠鍍鋅產品鹽霧試驗性能(注：142xm相當于loogmz)4結論根據前期產品銹蝕的分析和生產穩定后產品的中性 鹽霧試驗結果及分析，我們可以得到以下結論。(1)常規鍍鋅產品應進行表面處理，否則會很快銹蝕，影響使用；防止鋅層銹蝕的最經濟有效的措施是進 行鈍化處理；(2)鋅鋁合金熱鍍鋅產品耐鹽霧腐蝕能力明顯好于純鋅鍍層產品，從環保和資源有效利用角度。鋅鋁臺 金鍍層產品值得推廣； (下轉第434頁)4293結語1)表調后再化涂，則使復合膜的電位正移，從電化學性質上來看，復合膜就

13、是鋅鍍層的陰極性涂膜【l】。2)通過比較可以看出，化涂膜和復合膜試樣的陽極極化曲線形狀相似，均沒有呈現明顯的活化一化涂 區，不具有活化一化涂特征，其腐蝕過程均受陰極氧還原過程控制舊，即晚+2h20+4e一40h。由陰極極化曲線知，鉻酸鹽化涂膜和復合膜試樣陰極極化作用均比鍍鋅板的大。說明化涂試樣表面吸氧反應過電位升高，抑制了陰極氧的還原反應，降低了鍍鋅板表面活性，增強了轉化膜抗陰極剝離能力。 由陰極極化曲線知，表凋后的鉻酸鹽化涂膜的極化作用比未表調的大，其極化電阻分剮為279illera2和1284flcm2，說明表調鍺酸鹽復合膜表面氧還原反應的活性降低，陰極反應02+2心0十4e一40h一不易

14、發生，既降低了鍍鋅板表面催化氧還原反應的能力，增強了涂層抗陰極剝離能力。從而增大了陽極極化作 用，阻滯了鋅鍍層的腐蝕。整個反應過程如下：陰極區 12 02+h20+2e一20h一 反應方程式(1) 陽極區 znzn2+2e 反應方程式(2) z一+4-2h20斗zn(oh)2+2h+ 反應方程式(3)3)彩涂板預處理膜的電化學行為的研究證明，應用表調復合鉻酸鹽化涂處理能有效提高彩涂產品的耐 腐蝕性能，這種處理方式是唐鋼獲得高質量彩涂板的有力保障。參考文獻l王慧中，熊焰，龍光斗電化學方法研究含鋅涂層的防腐能力，華中理工大學學報(自然科學版)，1994，28(4)：2322352曹楚南腐蝕電化學原理北京：化學工業出版社，1985(上接第425頁) 連續熱鍍鋅機組控制網絡中的實際運用的簡要介紹，希望能在目前各種標準共存的情況下，對工控同行起到 一定的借鑒作用。參考文獻l測量控制與儀器儀表前措技術及發展趨勢天津大學出版社林玉池主編200572測量控制與儀器儀表現代系統集成技術清華大學出版社丁天懷等編著200573 siemencm s7 manums4 h