鍍鋅板高效鈍化劑的試制及性能分析

劉佑爽

（新疆八一鋼鐵股份有限公司）

鍍鋅板高效鈍化劑的試制及性能分析

劉佑爽

（新疆八一鋼鐵股份有限公司）

六價(jià)鉻鈍化因其具有自我修復(fù)、優(yōu)異的抗腐蝕性能是最常用的鈍化工藝。通過對(duì)德國漢高六價(jià)鉻鈍化液的解析，研究了鈍化液中各組分對(duì)鈍化工藝的影響：耐鹽霧時(shí)間72 h腐蝕率為零，96h腐蝕面積小于5%，滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。

鍍鋅板；高效鉻鈍化劑；耐腐蝕性

1 前言

鋼板鍍鋅是提高抗大氣腐蝕能力的最有效的方法之一,鍍鋅板在潮濕環(huán)境中容易變暗,形成白色的疏松的腐蝕物,失去保護(hù)性，需鈍化處理，大多數(shù)鋼鐵廠使用六價(jià)鉻做鈍化劑。六價(jià)鉻鈍化劑中的鉻以六價(jià)鉻和三價(jià)鉻兩種狀態(tài)存在，三價(jià)鉻形成鈍化膜骨架，六價(jià)鉻填充在骨架中，具有強(qiáng)烈的自我修復(fù)的能力。因六價(jià)鉻鈍化劑生成的鈍化膜具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、成本低廉、操作工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)是目前使用最多的鈍化劑。

目前我國大型鋼鐵廠使用的六價(jià)鉻鈍化劑多為國外品牌，德國漢高占有較多市場(chǎng)份額。為此，針對(duì)八鋼鍍鋅板生產(chǎn)線八鋼冷軋廠試制了一種高效鈍化劑，利用鹽霧試驗(yàn)和電化學(xué)測(cè)試對(duì)鈍化膜的耐蝕性能與電化學(xué)行為進(jìn)行了研究，其鈍化劑的組成包括CrO3，H3PO4和絡(luò)合劑，其工藝條件為室溫下處理50s，鹽霧試驗(yàn)96h，防銹率大于97%，效果理想。

2 試驗(yàn)過程

2.1 試驗(yàn)條件準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)基材取自八鋼生產(chǎn)的0.5 mm鍍鋅板，在鍍鋅板上劃30 mm×30 mm的小格，剪成30 mm×30 mm×0.5 mm的鍍鋅板試片，用于浸涂實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)所用到的主要化學(xué)試劑見表1。實(shí)驗(yàn)中所用的主要儀器見表2。

表1 主要化學(xué)試劑

表2 儀器設(shè)備說明

2.2 試驗(yàn)操作

2.2.1 鈍化液的配置

用電子分析天平準(zhǔn)確稱取一定量的原料。

85%磷酸→加入去離子水→加入三氧化鉻→溶解后加熱至60℃→趁熱加入用去離子水溶解的還原劑→冷卻至30～40℃。

試驗(yàn)使用兩種還原劑絡(luò)合，即絡(luò)合劑A和B。鈍化工藝流程：

2.2.2 鈍化液基本物理性質(zhì)的測(cè)定

固含量的測(cè)定：用電子分析天平稱重2～5 g漢高六價(jià)鉻鈍化劑于表面皿中，在電熱恒溫干燥箱中120℃烘干3h，計(jì)算固含量ξ。

式中：m0-實(shí)驗(yàn)用的表面皿重量，g：m1-表面皿+涂料液的總重量，g；m2-烘干后的總重量，g；采用兩點(diǎn)定位法精確測(cè)定鈍化夜pH，用電導(dǎo)率儀測(cè)定稀釋后的電導(dǎo)率。

2.2.3 中性鹽霧試驗(yàn)

參照GB/T10125-1997《人造氣氛腐蝕鹽霧實(shí)驗(yàn)》，采用LX-60A精密型鹽霧實(shí)驗(yàn)機(jī)，箱內(nèi)溫度控制在35±2℃，5%氯化鈉為實(shí)驗(yàn)介質(zhì)。被試面與垂直方向成30°，讓鹽霧自由沉降在被試面上。進(jìn)行連續(xù)噴霧72h、96h。試驗(yàn)結(jié)束后，試樣在清洗前，放在實(shí)驗(yàn)桌上自然晾干，用自來水輕輕清洗以除去表面殘留的鹽溶液，用去離子水沖洗，自然晾干，利用畫格法計(jì)算表面緩蝕率。

2.2.4 鈍化膜的形貌觀測(cè)試驗(yàn)

在30 mm×30 mm×0.5 mm試片上脫脂吹干，浸涂六價(jià)鉻鈍化液，熱風(fēng)吹干冷卻，再經(jīng)72h、96h鹽霧試驗(yàn)，用LW200-3JT顯微圖像粒度分析儀觀察腐蝕程度。

3 試驗(yàn)結(jié)果討論

3.1 漢高六價(jià)鉻鈍化劑配方解析

固含量ξ=(m2-m0)/(m1-m0)×100%=30.96%，pH的測(cè)定1.02。6%不同溫度的漢高鈍化劑稀釋后的電導(dǎo)率測(cè)定結(jié)果見圖1，并計(jì)算電導(dǎo)率與溫度的回歸方程。按同樣的方法測(cè)定8%、10%、12%的電導(dǎo)率。

圖1 6%的漢高鈍化劑電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)曲線

3.2 試驗(yàn)配方性能分析

結(jié)合漢高六價(jià)鉻鈍化液的理化分析結(jié)果和文獻(xiàn)資料，在探索性試驗(yàn)基礎(chǔ)上確定鍍鋅六價(jià)鉻鈍化液的基礎(chǔ)配方，并進(jìn)行測(cè)試分析。

3.2.1 還原絡(luò)合劑A對(duì)膜耐腐蝕性的影響

三氧化鉻和磷酸按化學(xué)計(jì)量加入，依次配制絡(luò)合劑A的量分別占2%、2.2%、2.65%、3%的六價(jià)鉻鈍化液，72 h中性鹽霧實(shí)驗(yàn)緩蝕率見圖2。

圖2 絡(luò)合劑A含量對(duì)鈍化膜耐腐蝕性的影響

由圖2可知絡(luò)合劑A含量2.15%時(shí)效果最好。3.2.2 還原絡(luò)合劑B含量的優(yōu)化

依次配制絡(luò)合劑B的量占1%、3.5%、4.5%、5.5%的六價(jià)鉻鈍化液，其他成分按實(shí)驗(yàn)得到的最優(yōu)量添加，72 h鹽霧實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 絡(luò)合劑B對(duì)鈍化膜耐腐蝕性的影響

由圖3看出，當(dāng)絡(luò)合劑B為3.5%時(shí)，經(jīng)72 h中性鹽霧實(shí)驗(yàn)后試片的緩蝕率為97.5%，當(dāng)含量在1%～3.5%變化時(shí)，隨著含量的增加，試片的未腐蝕面積不斷增加，鉻鈍化液絡(luò)合劑B的最佳含量為3.5%。在六價(jià)鉻鈍化液中，一部分起到還原三氧化鉻的作用，另一部分起到絡(luò)合三價(jià)鉻離子的作用。而絡(luò)合劑是影響鈍化膜質(zhì)量、鈍化液穩(wěn)定性、鈍化液使用壽命的重要因素。

3.2.3 酸度對(duì)膜耐腐蝕性的影響

依次配制pH為0.82、1.02、1.31、1.36的六價(jià)鉻鈍化液，72 h中性鹽霧實(shí)驗(yàn)緩蝕率見圖4。

圖4 pH對(duì)鈍化膜耐腐蝕性的影響

由圖4可知，隨著pH的增加鈍化膜耐腐蝕性提高，但pH超過1.05時(shí)，隨著pH的增加鈍化膜耐腐蝕性開始下降。鈍化液pH較低時(shí)，鋅的溶解過程增強(qiáng)，有利于鈍化膜的形成，但同時(shí)鈍化膜的溶解也加快，導(dǎo)致膜層較薄，鈍化膜的耐蝕性不強(qiáng)；鈍化液pH較高時(shí)，鋅的溶解過程減弱，不利于鈍化膜的形成，鈍化膜的耐蝕性下降。同時(shí)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)pH達(dá)到1.9時(shí)，稀釋后會(huì)出現(xiàn)沉淀。鈍化液的pH最好控制在0.9～1.1。

3.3 鈍化處理?xiàng)l件對(duì)耐腐蝕效果的影響

3.3.1 鈍化時(shí)間對(duì)鈍化膜緩蝕率的影響

利用制備的六價(jià)鉻鈍化液，稀釋10倍，電導(dǎo)率控制在10～11，不同鈍化時(shí)間的防腐率見圖5。

圖5 鈍化時(shí)間對(duì)鈍化膜耐蝕性能的影響

通過圖5可以看出，鈍化時(shí)間為60s時(shí)，此時(shí)鈍化膜的耐腐蝕性能達(dá)到最好。

當(dāng)鈍化時(shí)間60s之前，鍍鋅層表面的鈍化膜是逐漸增厚的過程，耐蝕性較差。隨著鈍化時(shí)間的增長(zhǎng)，相應(yīng)形成的膜層厚度在逐漸上升，耐蝕性也不斷增加。當(dāng)鈍化時(shí)間從60s延長(zhǎng)80s時(shí)，出現(xiàn)溶膜現(xiàn)象，使鈍化膜的厚度逐漸變薄，耐蝕率反而逐漸降低。60s為鈍化的最佳時(shí)間。

3.3.2 鈍化溫度對(duì)鈍化膜緩蝕率的影響

采取鈍化溫度分別為25℃、30℃、35℃、40℃、45℃時(shí)，72h的鹽霧試驗(yàn)，見圖6。

圖6 鈍化溫度對(duì)鈍化膜耐蝕性能的影響

由圖6可知，鈍化溫度低在鍍鋅板表面鈍化反應(yīng)緩慢，此時(shí)需要的鈍化時(shí)間就會(huì)比較長(zhǎng)，鍍鋅鋼板表面形成的鈍化膜過于單薄，鍍鋅層的耐腐蝕率相對(duì)較低。鈍化溫度升高到30℃，在鍍鋅鋼板表面形成的鈍化膜的厚度就會(huì)增加，試片的耐腐蝕率達(dá)到最大為96.78%。但當(dāng)鈍化液溫度由30℃上升到45℃時(shí)，試片的耐腐蝕率沒有繼續(xù)上升反而下降。鈍化溫度的最佳值是30℃。

3.4 鈍化膜的性能檢測(cè)

3.4.1 鈍化膜附著力的檢測(cè)

根據(jù)GB/T9791-2003的規(guī)定，用百割刀法測(cè)試附著力，附著力達(dá)到97.5%。用丁酮和白紙輕擦鍍鋅層六價(jià)鉻鈍化膜表面10次，白紙表面無沾染物且鈍化膜無脫落現(xiàn)象，說明所得鈍化膜附著力令人滿意。

3.4.2 中性鹽霧實(shí)驗(yàn)

72 h中性鹽霧試驗(yàn)制備的鈍化液未腐蝕100%，漢高99.5%；96h鹽霧結(jié)果,試驗(yàn)制備的鈍化劑97.2%，漢高96.5%。測(cè)試說明新制備的六價(jià)鉻鈍化液的緩蝕率略高于漢高鉻鈍化液的緩蝕率，兩者都可以為鍍鋅板提供較好的保護(hù)。

4 結(jié)束語

（1）通過對(duì)試驗(yàn)所得六價(jià)鉻鈍化膜和漢高六價(jià)鉻鈍化膜的性能測(cè)試和比較可知：經(jīng)72 h、96h中性鹽霧實(shí)驗(yàn)后，新研制的鈍化劑緩蝕率都在100%和97.2%以上，其主要性能指標(biāo)均滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。

（2）本實(shí)驗(yàn)中所得六價(jià)鉻鈍化液組分簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。該工藝所得鈍化膜顏色均勻、外觀亮麗，處理試樣后耐蝕性能高，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值，可以擴(kuò)大應(yīng)用。

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Trial Production of Chromate Passivation Agent for Galvanized Sheet&Its Performance Analysis

LIUYou-shuang
（XinjiangBayi Iron&Steel Co.,Ltd)

The hexavalent chromium passivation process is the most common,because of its self-healing,excellent corrosion resistance.Based on the analysis ofHenkel hexavalent chromium passivation solution,studied the influence ofdifferent components in passivation solution passivation process.The results showed that the salt spray time is 72 h,the corrosion rate is zero,and the corrosion area of96h is less than 5%,which meets the requirements ofindustrial production.

galvanized sheet;chromate passivation agent;corrosion resistance

TG335.86

A

1672—4224（2016）04—0008—03

聯(lián)系人：劉佑爽，男，41歲，工程師，烏魯木齊（830022）新疆八一鋼鐵股份有限公司軋鋼廠冷軋分廠

E-mail：liuys3@bygt.com.cn