金屬橡膠產(chǎn)品儲存過程中鍍鋅層被腐蝕的原因分析

李佩林，張俊榮，袁鵬程

（博戈橡膠塑料(株洲)有限公司，湖南 株洲 412007）

金屬橡膠復(fù)合產(chǎn)品是由金屬部件和橡膠材料組成，經(jīng)硫化后制得的復(fù)合件。其中金屬表面需要進(jìn)行防腐處理，橡膠面不允許覆蓋防腐層，并且橡膠不耐高溫烘烤。電鍍鋅工藝具有鍍層外觀及防腐性能好，烘烤溫度低，橡膠面不上鍍等優(yōu)點(diǎn)，因而作為金屬橡膠產(chǎn)品的防腐工藝被廣泛應(yīng)用。

某型金屬橡膠產(chǎn)品包裝好存儲1周后，在抽檢產(chǎn)品外觀時(shí)發(fā)現(xiàn)鍍鋅層表面出現(xiàn)腐蝕點(diǎn)(見圖1)，并并且腐蝕面積隨存儲時(shí)間延長而增大。本文通過對鍍鋅層的防腐性能檢測及后處理工序中各種材料等相關(guān)因素進(jìn)行逐一排查，得出導(dǎo)致腐蝕的原因。

圖1 鍍鋅層表面的腐蝕點(diǎn)Figure 1 Corrosion pit on zinc coating surface

1 金屬橡膠電鍍鋅的工藝過程

工藝流程大致為：電鍍鋅→外套圓周面精加工→精加工面涂防銹油→包氣相防銹紙→紙箱包裝儲存。

該工藝流程已使用多年，從未出現(xiàn)鍍層被腐蝕的現(xiàn)象，因此電鍍鋅工藝本身不存在系統(tǒng)性問題。鍍鋅層被腐蝕主要有2個(gè)可能原因：

(1) 鍍鋅層本身的防腐性能不合格。

(2) 后處理工序存在腐蝕性物質(zhì)，導(dǎo)致鋅層被腐蝕。后處理工序中所涉及的材料有包裝紙箱、機(jī)加切削液、防銹油和氣相防銹紙。

2 原因分析

2.1 鍍鋅層的防腐性能分析

抽取產(chǎn)品，按ISO 9227:2012Corrosions Tests in Artificial Atmosphere—Salt Spray Tests進(jìn)行中性鹽霧(NSS)試驗(yàn)，要求72 h無白銹，360 h無紅銹。從表1可知，鍍鋅層的防腐性能合格，故排除了該因素。

表1 鍍鋅產(chǎn)品中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Results of neutral salt spray test of zinc plated products

2.2 后處理工序所用材料分析

2.2.1 包裝箱

經(jīng)確認(rèn)，鍍鋅產(chǎn)品所采用的紙包裝箱均由同一家供應(yīng)商供貨，且未有變更。使用時(shí)未發(fā)現(xiàn)紙箱外觀、顏色、氣味、硬度及質(zhì)感方面有任何異常。

另外，同倉庫內(nèi)的其他鍍鋅產(chǎn)品在包裝儲存中都未見異常。

分析認(rèn)為鍍鋅層腐蝕的原因與包裝紙箱的關(guān)系不大。

2.2.2 機(jī)加切削液

經(jīng)與機(jī)加供應(yīng)商確認(rèn)，切削液的品牌及型號已經(jīng)多年未變。

對切削液樣品進(jìn)行委外檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)切削液對產(chǎn)品有腐蝕性(見表2)。

表2 切削液防腐性的檢測結(jié)果Table 2 Test result of corrosion resistance of cutting fluid

2.2.3 防銹油

防銹油為安美P5-1油性軟膜防銹油，屬于非水性乳化防銹油，有效防銹期為24 ～ 30個(gè)月，實(shí)際現(xiàn)場使用已有兩年之久，一直未出現(xiàn)異常。

對本批次防銹油取樣，滴在鍍鋅產(chǎn)品表面，靜置觀察，發(fā)現(xiàn)3個(gè)月后產(chǎn)品表面依舊無腐蝕，說明防銹油不會腐蝕鍍鋅層。

2.2.4 氣相防銹紙

分別依據(jù)GB/T 2678.2–2008《紙、紙板和紙漿 水溶性氯化物的測定》、GB/T 2678.6–1996《紙、紙板和紙漿 水溶性硫酸鹽的測定(電導(dǎo)滴定法)》和GB/T 1545–2008《紙、紙板和紙漿 水抽提液酸度或堿度的測定》，取樣檢測氣相防銹紙的氯含量、硫含量和pH，并根據(jù)GB/T 22814–2021《防銹原紙》進(jìn)行評價(jià)。從表3可見，氣相防銹紙的pH、氯含量和硫含量都超出限值。鋅為兩性金屬，易溶于酸，也能溶于堿，而含硫、氯的鹽類物質(zhì)也對鋅層有腐蝕作用，因此氣相防銹紙可能是導(dǎo)致鋅層腐蝕的主要原因。

表3 氣相防銹紙的檢測結(jié)果Table 3 Test results of vapor-phase corrosion inhibiting paper

采用能譜儀對鋅層腐蝕樣品的正常區(qū)和腐蝕區(qū)進(jìn)行成分分析，結(jié)果見表4。腐蝕區(qū)比正常區(qū)多了氯、硫兩種元素，進(jìn)一步推測是氣相防銹紙中的含氯、硫物質(zhì)在堿性環(huán)境下與鍍鋅層發(fā)生了腐蝕反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)品表面出現(xiàn)腐蝕點(diǎn)。

表4 鋅層正常區(qū)和腐蝕區(qū)的元素組成Table 4 Elemental compositions of normal and defect areas of zinc coating

為驗(yàn)證上述推測，改用A品牌的氣相防銹紙并對A品牌氣相防銹紙取樣檢測，結(jié)果并未在其中檢測出Cl元素，其水溶性硫酸鹽含量為0.036 97%，pH = 6.59，符合GB/T 22814–2021的要求。采用A品牌氣相防銹紙對鍍鋅產(chǎn)品進(jìn)行包裝并儲存，4個(gè)月后依舊未見異常。這說明此前鍍鋅層出現(xiàn)腐蝕點(diǎn)的確是采用不合格的氣相防銹紙包裝所致。

3 結(jié)語

很多時(shí)候鍍鋅產(chǎn)品被腐蝕都與電鍍生產(chǎn)過程相關(guān)，比如：電鍍前處理、鍍鋅、鈍化等工序后清洗不徹底，掛具包膠密封不良導(dǎo)致縫隙內(nèi)液體滴落，等等。而包裝存儲等后處理過程中鋅層被腐蝕的情況較少發(fā)生。

本次故障的原因是采用了不合格的氣相防銹紙包裝產(chǎn)品。這提醒我們：鍍鋅產(chǎn)品所使用的各種后處理材料不同于產(chǎn)品制造過程中其他的一般性消耗輔料，在批量使用前應(yīng)進(jìn)行相關(guān)檢測，并確認(rèn)其對鍍鋅層無腐蝕性。不可隨意更改材料的品牌或型號，以避免發(fā)生類似問題。