表調(diào)/鉻酸鹽鈍化復合膜腐蝕性能

晁全新，俞俊杰，張 靜，孫 力，陳連生

（1.河北理工大學 冶金與能源學院，河北 唐山063009；2.唐山鋼鐵公司 河北 唐山063000）

0 引言

彩涂板是由鋼鐵材料與有機材料通過一系列加工有機復合而成。它兼有兩者的優(yōu)點：即具有鋼鐵基板的機械強度、成型性能，又具有涂層材料的裝飾性、耐蝕性等，被廣泛應用于建筑、家電和交通運輸?shù)刃袠I(yè)[1,2]。彩涂板的前處理過程包括脫脂去污和化學轉(zhuǎn)化，脫脂去污的目的是為了給后續(xù)的化學轉(zhuǎn)化處理工藝提供一個干凈的表面，化學轉(zhuǎn)化處理的目的是通過一系列化學反應在基板上形成一薄層預處理膜，以有效提高彩涂產(chǎn)品的性能。

本文結(jié)合彩涂板的表調(diào)、鉻酸鹽化學預處理及不同的工藝方法，進行了對比實驗，分析了表調(diào)膜、涂敷型鉻酸鹽膜的電化學性能及耐腐蝕性能，研究表明表調(diào)處理在一定的程度上提高了彩涂板的耐腐蝕性能，并且為彩涂板生產(chǎn)用化學預處理劑及其最佳工藝方法提供了一定的依據(jù)，對彩涂板生產(chǎn)具有一定的指導作用。

1 實驗部分

1.1 試樣及試劑

本次實驗所用的基板選用了熱鍍鋅板，基板試樣延熱鍍鋅板軋制方向截取A4紙大小?；鍏?shù)如表1所示，不同的化學試劑如表2所示。

表1 試驗所用基板參數(shù)

表2 試驗用化學試劑編號和主要成分

1.2 試樣制備

實驗過程中，前處理板分成三種類型，一種是只經(jīng)過表調(diào)處理的表調(diào)膜試樣，試樣用B表示，一種是只經(jīng)過涂敷型鉻酸鹽鈍化處理的鈍化膜試樣，試樣用L表示，第三種是經(jīng)過表調(diào)和鈍化復合處理的復合膜試樣，試樣用BL表示。前處理試樣制成干燥后，立即用錫箔紙包裹并密封，防止試樣置放過程中空氣中的水分等腐蝕介質(zhì)侵入而影響試驗效果。

1.3 表調(diào)/鉻酸鹽鈍化復合膜的腐蝕性能研究

1.3.1 腐蝕電位測量

在常溫常壓條件下，將樣品和飽和甘汞參比電極全浸于5% NaCl溶液中，用PZ26b直流數(shù)字電壓表原位跟蹤檢測腐蝕電位（E）隨時間（t）的變化，繪制E-t曲線[3]。

1.3.2 極化曲線測量

常溫常壓條件下，試驗介質(zhì)為5% NaCl溶液，試樣極化面積1×1cm2，運用PS168（b）型電化學測量系統(tǒng)，電位掃描速度為0.5mV/s，脈沖波形為三角形，采樣周期1000ms，掃描范圍（vs.Ek）-200mV～300mV，繪制出極化曲線[4]。

1.3.3 醋酸鉛滴定試驗方法

常溫常壓，實驗用介質(zhì)為50g/L Pb(AC)2溶液，用滴管將醋酸鉛溶液滴在轉(zhuǎn)化膜樣品上，觀察液滴開始變黑或完全變黑所需要的時間，以鑒定是否存在轉(zhuǎn)化膜或轉(zhuǎn)化膜的防護性能[5]。

1.3.4 中性鹽霧試驗方法

采用SM-FOY系列鹽霧試驗箱，鹽霧箱型號NQ-0150(改型)，實驗介質(zhì)是5%的NaCl溶液，pH=6.8～7.2，工作室溫度35±2℃，飽和室溫度45±2℃，選用間歇式噴霧方式。采用中性鹽霧試驗研究轉(zhuǎn)化膜樣品的腐蝕行為，計算腐蝕速率，評定其耐蝕性能[6]。

2 表調(diào)/鉻酸鹽鈍化復合膜的腐蝕性能研究

2.1 腐蝕電位

2.1.1 腐蝕電位的測量

1）表調(diào)膜的腐蝕電位

表3 不同表調(diào)劑處理的樣品腐蝕電位

2）鉻酸鹽鈍化膜的腐蝕電位

表4 不同鈍化劑處理的樣品腐蝕電位

3）表調(diào)/鉻酸鹽鈍化復合膜的腐蝕電位

表5 不同復合膜樣品腐蝕電位

由表3-5可以看出：表調(diào)膜樣品的腐蝕電位均比熱鍍鋅板（Z120）的正，不同鈍化劑處理的樣品自腐蝕電位相差無幾，它們與鍍鋅板的腐蝕電位十分相近，經(jīng)表調(diào)處理后的復合轉(zhuǎn)化膜的腐蝕電位都比鍍鋅板的正。

2.1.2 腐蝕電位的時效變化曲線

1）涂敷型鉻酸鹽鈍化膜的E-t曲線

圖1 不同鈍化劑處理的樣品E-t曲線

圖2 不同復合膜樣品的E-t曲線

不同鈍化劑處理的樣品在室溫5%NaCl溶液中的E-t曲線如圖1所示。

從圖1中可以看出，Z120樣品浸入電解液電位有一個上下波動的過程，但在大部分過程負于鈍化樣品。按電位相對穩(wěn)定排序，L3＞L5＞L4＞L2，表明L3膜耐蝕性能較好。

2）表調(diào)/鉻酸鹽鈍化復合膜的E-t曲線

不同復合膜樣品在室溫5%NaCl溶液中的E-t曲線如圖2所示。

從圖2可清楚地看到，復合膜的電位明顯正于鍍鋅板的腐蝕電位。但是，由于表調(diào)膜和鈍化膜組合不同，對復合膜腐蝕性能的影響也不盡相同，特別是B3顯著縮短了L3膜的相對穩(wěn)定時間。

2.2 極化特性

2.2.1 涂覆型鉻酸鹽鈍化膜的極化特性

經(jīng)不同類型鈍化劑處理的樣品在室溫5%NaCl溶液中的動電位極化曲線如圖3所示。

圖3 不同類型鉻酸鹽鈍化膜樣品的極化曲線

圖4 不同類型復合膜樣品的極化曲線

從圖3中可以看出：

1）經(jīng)不同鈍化劑處理的樣品腐蝕電位明顯高于鍍鋅板。

2）經(jīng)不同鈍化劑處理的樣品陽極極化曲線形狀基本相似，不具有活化-鈍化特征。

3）按鈍化劑產(chǎn)生的陰極極化作用大小排序：L2＞L3＞L4＞L5。

4）據(jù)計算知：L2、L3、L4、L5膜的腐蝕電流（A/cm2）分別為0.006 57，0.018 30，0.012 60，0.014 40，比鍍鋅板的（0.020 59）要小。

2.2.2 表調(diào)/鉻酸鹽鈍化復合膜的極化特性

不同類型的表調(diào)/鉻酸鹽鈍化復合膜樣品在室溫5%NaCl溶液中的動電位極化曲線如圖4所示。

從圖4中可以看出：

1）BL2，BL4，BL5，BL3的腐蝕電位依次趨正，并且全部高于鍍鋅板。

2）不同復合膜樣品的陽極極化曲線形狀基本相似，不具有活化-鈍化特征。

3）據(jù)計算知BL2、BL3、BL4、BL5復合膜的腐蝕電流（A/cm2）分別為：0.005 87，0.008 63，0.010 69， 0.016 13。

2.3 耐黑變性能

表調(diào)膜、鈍化膜和表調(diào)/鈍化復合膜的醋酸鉛滴定實驗過程中抗黑變時間數(shù)據(jù)如表6所示。從表6中所列數(shù)據(jù)可以看出：

表6 各種預處理膜的醋酸鉛滴定抗黑變時間(s)

按醋酸鉛液滴變黑時間長短排序，L3＞L2＞L4＞L5，BL3＞BL4＞BL2＞BL5。進一步分析試驗數(shù)據(jù)看到，表調(diào)后BL4抗黑變時間明顯延長，表明B4表調(diào)劑對L4鈍化膜的作用比較大，使BL4復合膜的防護能力得到較大提高。

2.4 抗中性鹽霧腐蝕性能

經(jīng)96h中性鹽霧試驗后不同表調(diào)膜、鈍化膜和復合膜的腐蝕速率列于表7中。

表7 不同預處理膜的腐蝕速率(g/m2·h)

從表7中數(shù)據(jù)可以看出：

按腐蝕速率大小排序，L5＞L4＞L2＞L3，BL5＞BL2＞BL3＞BL4，可見表調(diào)劑B4對提高L4鈍化膜防護效果明顯。

3 結(jié) 論

3.1 表調(diào)處理和鉻酸鹽鈍化都有利于提高彩涂板的耐蝕性，對彩涂板的腐蝕起到有效的隔離和緩蝕作用。

3.2 鈍化膜和復合膜樣品的陽極極化曲線形狀相似，均沒有呈現(xiàn)明顯的活化－鈍化區(qū)。鉻酸鹽鈍化膜和復合膜樣品陰極極化作用均比鍍鋅板的大，說明增強了轉(zhuǎn)化膜抗陰極剝離能力。

3.3 試驗表明，表調(diào)（B3）/鉻酸鹽鈍化（L3）復合膜（BL3）具有較好的的耐蝕性，有效地提高了涂層的的耐蝕性。

[1] 劉相華，王國棟.建筑用有機涂層鋼板[J].軋鋼，2000，17（6）：47-49

[2] K.Yoshida.Precoated Steel Sheets for Construction Materials[J].Zaiyo-to-Kankyo，2001，50（5）：210-221

[3] 吳蔭順，方智，曹備等.腐蝕試驗方法與防腐蝕檢測技術(shù)[M].北京：化學工業(yè)出版社，1996

[4] 劉宏偉.有機涂層電化學快速評價方法及其失效機制研究[C].沈陽：中國科學院金屬腐蝕與防護研究所碩士論文，1992

[5] （日）山本隆著，李春英譯.涂層鋼板的電化學研究[M].哈爾濱：黑龍江科學技術(shù)出版社，1994

[6] 劉相華，王國棟.有機涂層鋼板性能的評價[M].軋鋼，2000，17（5）：52-57