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瀏覽▩▩:- 釋出日期▩▩:2022-09-19 10:02:12【

摘 要:採用劃痕破壞表面塗層和鍍層後,將塗裝電鍍鋅鋼板和電鍍鋅鎳合金鋼板在海洋大氣 環境中暴露2a,研究了劃痕附近的腐蝕產物微觀形貌和元素分佈,探討了塗裝電鍍鋼板表面塗層 和鍍層受損後的耐海洋大氣腐蝕效能,並與原始電鍍鋅鋼板和電鍍鋅鎳合金鋼板進行對比•☁╃·。結果 表明:原始電鍍鋅鎳合金鋼板的耐海洋大氣腐蝕效能比電鍍鋅鋼板差,這與電鍍時電鍍鋅鎳合金鋼 板鍍層中產生的裂紋有關;塗裝後,雖然鋅鎳合金鍍層中仍然存在裂紋,但劃痕附近的腐蝕寬度小 於電鍍鋅鋼板,說明劃痕破壞後的塗裝電鍍鋅鎳合金鋼板的耐海洋大氣腐蝕效能優於電鍍鋅鋼板, 這與塗裝前磷化處理所形成的磷酸鹽堵塞裂紋,同時塗層的存在使腐蝕介質只能透過劃痕側面和 塗層缺陷處到達鍍層,而使鍍層中的鎳發揮出提高熱力學穩定性的優勢有關•☁╃·。 

關鍵詞:電鍍鋅鋼板;電鍍鋅鎳合金鋼板;塗裝;劃痕;耐海洋大氣腐蝕效能 

中圖分類號:TG174.4                                                  文獻標誌碼:A                                    文章編號:1000-3738(2022)08-0117-05


0 引 言 

電鍍鋅鋼板由於具有優良的耐腐蝕效能☁☁▩◕◕、可塗 裝性以及可加工性而廣泛應用在汽車☁☁▩◕◕、家電等領域•☁╃·。隨著現代工業的快速發展,對鍍層防護性要求越來 越高,尤其是在苛刻的腐蝕環境中,作為鋼鐵材料防 鏽的單一鋅鍍層已難以滿足需要•☁╃·。為了進一步提高 鍍層的耐腐蝕效能,又陸續開發了鋅鎳☁☁▩◕◕、鋅鐵☁☁▩◕◕、鋅錳 等合金鍍層[1-2]•☁╃·。目前已透過實驗室模擬加速腐蝕 試驗以及戶外實地掛片試驗對這些合金鍍層和鋅鍍 層的耐大氣腐蝕效能進行了比較,發現合金鍍層的 耐大氣腐蝕效能優於鋅鍍層[3-7]•☁╃·。鍍鋅鋼板常用的 環境為大氣環境,在含有較高濃度腐蝕性氯離子的 海洋大氣環境中,因環境的腐蝕性較強,為了獲得更 好的耐腐蝕性,需要對鋅鍍層表面進行塗裝處理,此 時鍍鋅層可以透過陰極保護作用對塗層的缺陷部位 產生保護,從而與塗層產生協同作用•☁╃·。目前有關電 鍍鋅鋼板耐腐蝕效能的研究主要集中在鍍層本身, 或者鍍層塗裝後的塗層本身,但是有關塗層和鍍層 受損後附近鍍層保護作用變化以及耐海洋大氣腐蝕 效能的研究報道較少•☁╃·。因此,作者採用劃痕破壞塗層和鍍層後,研究在實際海洋大氣環境中暴露2a 後,塗裝電鍍鋅鋼板和電鍍鋅鎳合金鋼板表面塗層 和鍍層受損後耐海洋大氣腐蝕效能的變化,並與未 塗裝☁☁▩◕◕、未破壞的原始電鍍鋅鋼板和電鍍鋅鎳合金鋼 板進行了對比•☁╃·。 

1 試樣製備與試驗方法 

試驗材料為工業級電鍍鋅鋼板和電鍍鋅鎳合金 鋼板以及經過清洗☁☁▩◕◕、磷化☁☁▩◕◕、塗裝等工藝處理的同種類 型的鋼板,均由國內某大型鋼鐵公司按照產品級要 求生產,鋼板尺寸均為200mm×100mm×2mm•☁╃·。 預先採用劃線器以機械破壞的方法在塗裝鋼板表面 劃出一定寬度☁☁▩◕◕、深度直達鋼板基體的劃痕,然後將未 塗裝☁☁▩◕◕、未破壞的原始電鍍鋼板(簡稱原始電鍍鋼板) 和劃痕破壞的塗裝電鍍鋼板置於青島海洋大氣試驗 站暴曬場進行大氣暴露2a處理,鋼板的鍍層種類 和單位面積質量以及劃痕寬度見表1•☁╃·。

在經海洋大氣暴露後的鋼板上擷取表面尺寸為 40mm×20mm 的試樣,其中塗裝鋼板劃痕部分位 於試樣中•☁╃·。將塗裝鋼板置於1-甲基-2-吡咯烷酮中 浸泡,以去除在劃痕周圍的塗層•☁╃·。採用氰基丙烯酸 脂黏合劑將試樣黏在一起製成試樣,在拋光機上用 金剛石研磨膏拋光•☁╃·。採用JSM-6480型掃描電子顯 微鏡(SEM)對腐蝕產物的微觀形貌進行觀察,採用 SEM 附帶的能譜儀(EDS)進行元素面掃描•☁╃·。利用 XRD-6000型 X射線衍射儀(XRD)分析腐蝕產物的 物相組成,採用銅靶,Kα 射線,工作電壓為50kV,電 流 為 150 mA,掃 描 速 率 為 2(°)·min -1•☁╃·。 利 用 PHI550型多功能電子能譜儀(XPS)對腐蝕產物的 元素進行分析,電壓為10kV,電流為30mA•☁╃·。

2 試驗結果與討論 

2.1 腐蝕產物微觀形貌 

2.1.1 原始電鍍鋼板

由圖1可知:原始電鍍鋅鋼板在海洋大氣中暴露2a後表面腐蝕產物緻密,已基本將鍍層覆蓋,腐 蝕產物中可見少量細小微裂紋;原始電鍍鋅鎳合金 鋼板表面腐蝕產物較疏鬆,未將鍍層完全覆蓋,鍍層 中可見明顯裂紋•☁╃·。

2.1.2 劃痕破壞後的塗裝電鍍鋼板 

在海洋大氣中暴露2a的塗裝電鍍鋼板去除塗 層後劃痕附近的腐蝕產物微觀形貌如圖2所示,由於 塗裝電鍍鋅鎳合金鋼板的劃痕寬度較大,因此只顯示 其劃痕區一側腐蝕產物形貌•☁╃·。由圖2可以看出,塗裝 電鍍鋅鋼板和塗裝電鍍鋅鎳合金鋼板劃痕周圍腐蝕 區域輪廓均較清晰且較規則•☁╃·。塗裝電鍍鋅鋼板鋅鍍 層表面一側的腐蝕寬度最小約為250μm,最大大於700μm•☁╃·。塗裝電鍍鋅鎳合金鋼板鍍層表面一側的腐 蝕寬度約為350μm•☁╃·。雖然單位面積鋅鎳合金鍍層質 量(45.8g·m -2)比鋅鍍層(55.0g·m -2)低,鍍層厚度 較薄,同時劃痕寬度達1cm 左右,作為陽極鍍層所要 保護的基體面積較大,但劃痕附近腐蝕寬度小於鋅鍍 層•☁╃·。可知劃痕破壞後塗裝電鍍鋅鎳合金鋼板的腐蝕 速率較塗裝電鍍鋅鋼板慢,因此塗裝後的鋅鎳合金鍍 層表現出更優異的耐海洋大氣腐蝕效能•☁╃·。