冷軋鋼板硅化劑耐腐蝕性能影響因素研究

楊冬+馬連眾+田春艷

摘 要：為進一步提高無機硅化劑的耐腐蝕性，討論了不同硅化時間、硅化溫度等參數(shù)對無機硅化涂層耐腐蝕性的影響，結(jié)果表明，在70℃、硅化時間10min時可以獲得均勻致密的無機硅化涂層。

關(guān)鍵詞：硅化劑；耐腐蝕性；無機硅化涂層；冷軋鋼板

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.013

1 前言

在機械加工中，部分冷軋鋼板工件在進行硅化處理時對耐腐蝕性要求較高，在這種情況下要不斷改進硅化工藝條件，以滿足實際生產(chǎn)需要。筆者經(jīng)過大量試驗，通過對比不同硅化時間、硅化溫度下CuSO4滴定時間和3%NaCl溶液浸泡時間，得出最佳的工藝條件。

2 實驗部分

2.1 實驗材料及工藝流程

本實驗采用冷軋鋼板，尺寸為100mm×30mm×2mm。

氟硅酸鋅（98%，湖北武漢），酒石酸（99%，河南鄭州），甘氨酸、氟化鈉、丙三醇、三乙醇胺和鉬酸銨（分析純），脫脂劑、OP-10和鹽酸（市售工業(yè)級）。

工藝流程：

預(yù)脫脂→水洗→主脫脂→水洗→水洗→除銹→水洗→水洗→硅化→水洗→去離子水洗→干燥→后續(xù)處理

2.2 硅化劑組成及工藝條件：

氟硅酸鋅10g/L，酒石酸2g/L，甘氨酸2g/L，0.1氟化鈉2g/L，OP-10 0.5g/L，丙三醇0.1g/L，三乙醇胺0.05g/L，鉬酸銨0.5g/L，pH2.5～3，硅化時間3～20min。

化學(xué)試劑為分析純，用去離子水配制硅化劑。

3 結(jié)果與討論

3.1 溫度對無機硅化涂層的影響

本硅化劑適用溫度廣，從10～95℃均能獲得耐腐蝕性較好的無機硅化涂層?？疾鞙囟葘o機硅化涂層耐腐蝕性的影響，試驗結(jié)果見表1，硅化時間為10min。

從表1的數(shù)據(jù)觀察，無機硅化涂層的耐腐蝕性先是隨著溫度的升高而增強，在70～80℃之間達到最佳效果，而后隨著溫度的升高有所下降。在10～20℃之間，無機硅化涂層的耐腐蝕性相差不大，CuSO4滴定時間只相差3min，而且3%NaCl溶液浸泡時間也只相差2h。溫度上升到70℃以后，耐腐蝕性有了顯著增強，這是由于隨著溫度的升高，氟硅酸鋅與冷軋鋼板表面的反應(yīng)速率加快，無機硅化涂層的厚度增加。在70～80℃之間耐腐蝕性最佳，說明此區(qū)間溫度均較佳。溫度升高到95℃，硅化劑出現(xiàn)微量沉淀，耐腐蝕性稍有下降。

3.2 硅化時間對無機硅化涂層的影響

從表2的數(shù)據(jù)觀察，無機硅化涂層的耐腐蝕性先是隨著硅化時間的增加而增強，到10min時達到最佳，此后隨著硅化時間的增加略有降低。反應(yīng)5min，無機硅化涂層的CuSO4滴定時間可達到37min，3%NaCl溶液浸泡時間為100h，說明硅化劑在較短的時間內(nèi)即可形成耐腐蝕性令人滿意的硅化涂層，且耐腐蝕性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)磷化液。

4 結(jié)論

通過考察硅化溫度和硅化時間對無機硅化涂層耐腐蝕性的影響，不難看出，若要在冷軋鋼板上得到耐腐蝕性能最佳的硅化涂層，工藝條件應(yīng)該在70℃條件下反應(yīng)10min。如果考慮實際生產(chǎn)中的成本，由于5min和10min的生成無機硅化涂層耐腐蝕性相差不大，因此在滿足無機硅化涂層質(zhì)量的前提下，可以選擇在70℃條件下浸泡5min作為最佳工藝條件。

而對于耐腐蝕性要求不高的冷軋鋼板工件，可以選擇40～50℃進行硅化處理，以降低成產(chǎn)成本。

參考文獻：

[1]崔學(xué)軍，周吉學(xué)，林修洲等.鎂合金AZ31錳系磷化膜的生長過程及形成機理[J].中國有色金屬學(xué)報，2012（01）.

[2]許育東，陳云幫，石敏，王雷，龐志成，丁寧.金屬表面硅烷化處理應(yīng)用的研究[J].金屬功能材料，2011（05）.

[3]W.J.van Ooij，M.Stacy，A.Seth，T.Mugada，J.Gandhi，P. Puomi.Corrosion Protection Properties of Organofunctional Silanes ——An Overview[J].Tsinghua Science and Technology，2005（06）.

[4]陳義慶，徐小連，李天統(tǒng)，鐘彬，肖宇，艾芳芳，李琳.表面粗糙度對冷軋鋼板磷化質(zhì)量的影響[J].腐蝕與防護，2011（09）.

[5]方震.化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的發(fā)展動態(tài)[J].電鍍與涂飾，2009（09）.

[6]劉倞，胡吉明，張鑒清，曹楚南.金屬表面硅烷化防護處理及其研究現(xiàn)狀[J].中國腐蝕與防護學(xué)報，2006（01）.

[7]焦龍，于錦，白芳.熱軋鋼板和冷軋鋼板水基防銹劑的研究[J].電鍍與涂飾，2015（05）.

[8]王耀祖.ST12型冷軋板涂裝前處理的研究[D].大連工業(yè)大學(xué)，2015.

本文系滄州市科技局項目《冷軋鋼板表面硅化工藝及性能研究》研究成果，課題編號：151101001