表面殘油量對二次冷軋鍍錫板耐蝕性的影響

顧云飛， 畢筱曼， 邵忠財(cái)， 王 遠(yuǎn)

（1.沈陽興華航空電器有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽110021；2.沈陽理工大學(xué)，遼寧 沈陽110168）

0 前言

二次冷軋鍍錫的帶鋼板材（DR材）比普通鍍錫板材薄，但它的機(jī)械強(qiáng)度較高。通過二次冷軋工藝，不僅減薄了帶鋼，還可以獲得一定的表面粗糙度，改善平整度，滿足客戶的需要。DR材經(jīng)過鍍錫后具有耐蝕性好、外觀光澤、無毒及在有機(jī)溶液中穩(wěn)定等特點(diǎn)，可用于耐壓容器的罐身和底、蓋等［1］。

二次冷軋板是要求冷連軋?jiān)谝淮卫滠垺嘶鹬?，再?jīng)二次軋制得的板材。由于壓下率較高，需要使用性能較好的軋制油潤滑，并起到冷卻的作用。但軋制過程產(chǎn)生的鐵、碳較多，殘留軋制油，給后續(xù)電鍍錫工藝造成一定困難。因此，有必要研究表面殘油量對鍍層耐蝕性的影響［2-3］。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)條件

采用相同的工藝對未清洗的原板、清洗2s左右的原板和清洗干凈的原板進(jìn)行電鍍，分析鍍層的質(zhì)量及軟熔后的形貌和耐蝕性。

電鍍條件為：電流密度2.5A／dm2，電鍍時(shí)間60s，溫度45℃。

1.2 性能檢測

采用53X型正置金相顯微鏡及SSX-550型掃描電鏡觀察鍍層的表面形貌。采用上海辰華儀器公司生產(chǎn)的CHI 650A型電化學(xué)工作站測試材料的電化學(xué)性能。采用DCTC 1200P型鹽霧箱測試鍍層的耐鹽霧腐蝕性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 表面形貌

電鍍后觀察不同試片上所得鍍層的表面形貌，分析表面殘油量對鍍層質(zhì)量的影響，結(jié)果如圖1和圖2所示。

由圖1可知：試片表面的殘油量越大，鍍層的光澤度越差，顏色發(fā)暗，鍍層不均勻。從圖2中可以看到：與正常鍍層相比，含油試片上得到的鍍層缺陷較多。這是由于電鍍時(shí)油膜的阻擋使很多部分并未沉積上鍍層，沉積的錫晶粒排布非常疏松，使鍍錫層多孔，進(jìn)而降低耐蝕性。

2.2 電化學(xué)分析

2.2.1 循環(huán)伏安測試

在PSA鍍錫液中，分別對未清洗的試片、清洗2s后的試片和清洗干凈的試片進(jìn)行循環(huán)伏安測試。圖3為三種試片的循環(huán)伏安曲線。測試時(shí)起始電位設(shè)為穩(wěn)定電位，掃描速率為5mV／s。

圖1 不同試片上所得鍍層的金相圖

圖2 表面殘油量對鍍層形貌的影響

圖3 不同試片的循環(huán)伏安曲線

由圖3可知：曲線1從穩(wěn)定電位（-0.35V）掃描至-0.45V時(shí)沒有明顯的變化；當(dāng)掃描到-0.47 V時(shí)，陰極電流迅速增大，但并未發(fā)現(xiàn)錫的沉積，只是表面有氣泡，此階段應(yīng)為析氫反應(yīng)；當(dāng)電位負(fù)掃至-0.55V時(shí)，出現(xiàn)較為明顯的還原峰，說明此時(shí)達(dá)到了錫離子的析出電位，出現(xiàn)錫的沉積。曲線2從穩(wěn)定電位掃描至-0.63V時(shí)陰極電流也迅速增大，但其還原峰出現(xiàn)的位置較曲線1的負(fù)移約80mV；繼續(xù)向負(fù)掃描，陰極電流繼續(xù)增大，但并未再出現(xiàn)明顯的還原峰。曲線3的掃描過程同曲線2的相似，但錫還原峰的位置負(fù)移約70mV。相比較，曲線2和曲線3的析氫段相對較長。因?yàn)樵撐鰵涠蔚碾娏髅芏确秶?，所以析氫量也大?？梢姡婂冞^程中試片表面如果附著了油膜，會(huì)增大鍍液中物質(zhì)傳遞的阻力。

2.2.2 交流阻抗測試

對不同試片上所得鍍層進(jìn)行交流阻抗測試，分析表面殘油量對鍍層耐蝕性的影響，結(jié)果如圖4和圖5所示。

圖4 不同鍍層的阻抗圖

圖5 不同鍍層的Bode圖

由圖4可知：清洗干凈的試片上所得鍍層的阻抗弧半徑最大，未清洗的試片和清洗2s后的試片上所得鍍層的阻抗弧半徑較小，其中未清洗的試片上所得鍍層的阻抗弧最小。從圖5中的低頻區(qū)阻抗值也可以得出相同的結(jié)論，即清洗干凈的試片上所得鍍層的阻抗值大于其他兩種鍍層的。所以，兩種含油試片上得到的鍍層質(zhì)量差，軟熔后孔隙相對較大、缺陷較多，合金層疏松，耐蝕性較干凈試片上所得鍍層的差。

2.2.3 Tafel曲線測試

對不同試片上所得鍍層進(jìn)行Tafel曲線測試，分析表面殘油量對鍍層耐蝕性的影響，結(jié)果如圖6所示。

圖6 不同鍍層的Tafel曲線

由圖6可知：清洗干凈的試片上所得鍍層的自腐蝕電位只有-0.788V，自腐蝕電流也相對較小；而其他兩種鍍層的自腐蝕電位都較低，自腐蝕電流較大，極化電阻較小。這說明有油膜存在的鍍層，其表面可能存在較大的缺陷。在相同的條件下，存在缺陷的鍍層導(dǎo)致基體與腐蝕介質(zhì)接觸的幾率增大，腐蝕傾向要明顯大于干凈試片上所得鍍層的，耐蝕性較差。

2.3 鹽霧試驗(yàn)

對不同試片上所得鍍層進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，每隔1h觀察一次表面狀態(tài)，并記錄出現(xiàn)腐蝕的時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：鹽霧試驗(yàn)一段時(shí)間后，三種狀態(tài)的鍍錫板均出現(xiàn)不同程度的鐵銹，說明腐蝕介質(zhì)已穿過鍍層滲透至基體，從而發(fā)生較為嚴(yán)重的腐蝕。相比較而言，清洗干凈的試片上所得鍍層出現(xiàn)腐蝕的時(shí)間較晚，而其他兩種試片上所得鍍層在2h之內(nèi)均出現(xiàn)腐蝕，其中未清洗的試片上所得鍍層在很短時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)了明顯的點(diǎn)蝕，隨后腐蝕面積逐漸擴(kuò)大。干凈試片電鍍后獲得的鍍層連續(xù)，孔隙率小，所以耐鹽霧性能較好，腐蝕面積也較小；而含油試片上得到的鍍層存在缺陷，鍍層的連續(xù)性差，孔隙率大，所以耐鹽霧性能差，相同時(shí)間內(nèi)的腐蝕面積也較大。鹽霧試驗(yàn)的結(jié)果與電化學(xué)測試的結(jié)果相吻合。

3 結(jié)論

通過表面形貌分析、電化學(xué)測試及鹽霧試驗(yàn)得出：試片殘油會(huì)對鍍層質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。由于軋制過程中殘留的軋制油附著在基體表面，導(dǎo)致電鍍時(shí)沉積阻力增大，電流效率下降，結(jié)晶粗大，軟熔后合金層疏松，孔隙增大，進(jìn)而使耐蝕性下降。

［1］肖白.我國冷軋板帶生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步20年及展望［J］.軋鋼，2004，21（6）：15-20.

［2］孫建林.軋制工藝潤滑原理、技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2004：242-249.

［3］郭太雄.乳化液使用性能對軋后帶鋼表面清潔度的影響［J］.軋鋼，2005，22（1）：56-58.