鈍化處理對(duì)熱軋酸洗鋼板SPHC 防銹性能的影響

王占業(yè)

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司 技術(shù)中心，安徽 馬鞍山 243000）

熱軋酸洗鋼板主要是熱軋鋼卷在酸洗機(jī)組中通過鹽酸酸洗法去除鋼板表面的氧化鐵皮、經(jīng)過切邊、平整和涂油等工序制成的熱軋酸洗鋼板的成品[1]，可直接應(yīng)用于汽車家電制造業(yè)的多種類型產(chǎn)品，壓縮機(jī)外殼就是其中一種常用的產(chǎn)品[2]。熱軋酸洗鋼板以較高的性價(jià)比替代冷軋鋼板廣泛用于制造壓縮機(jī)的殼體[3]。壓縮機(jī)殼體制造過程中，如果鋼板開卷落料后的半成品裸露與高溫高濕的環(huán)境中，表面易產(chǎn)生銹點(diǎn)，影響后續(xù)使用。

熱軋酸洗鋼板生產(chǎn)過程中，在漂洗中添加鈍化劑，可以使鋼板表面產(chǎn)生保護(hù)層，增強(qiáng)防銹能力，同時(shí)可以增加鋼板表面白度，更加美觀[4]。本文針對(duì)MB2 鈍化劑的濃度和鈍化時(shí)間對(duì)熱軋酸洗鋼板防銹性能的影響，找出合理的鈍化劑濃度和鈍化時(shí)間，使熱軋酸洗鋼板在40℃、90%濕度條件下7 天內(nèi)不產(chǎn)生肉眼可見銹點(diǎn)，滿足使用要求。

1 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)所用鋼板是工業(yè)生產(chǎn)的SPHC 熱軋酸洗鋼板，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)見表1。采用線切割制備成。

表1 實(shí)驗(yàn)材料化學(xué)成分/wt%

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

電化學(xué)性能測(cè)試是在型號(hào)為普林斯頓2273 電化學(xué)工作站上進(jìn)行，采用三電極體系，圖1 位三電極體系示意圖，工作電極面積1cm2，鉑絲網(wǎng)電極為輔助電極，飽和甘汞電極（SCE）為參比電極。實(shí)驗(yàn)溶液的鈍化劑濃度（體積百分?jǐn)?shù)）分別為0、0.5‰、1‰、1.5‰、2‰、2.5‰、3‰、3.5‰，測(cè)定溫度為室溫。電化學(xué)阻抗譜測(cè)量的頻率范圍為100kHz 到10mHz，交流激勵(lì)信號(hào)幅值為5mV，動(dòng)電位極化測(cè)試中，掃描速率為0.5mV/s，掃描范圍為-0.25mV～0.25mV。濕熱實(shí)驗(yàn)采用RGDJ-250 高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱，實(shí)驗(yàn)條件40℃、濕度90%。

圖1 三電極體系示意圖

2 熱軋酸洗鋼板在不同濃度的鈍化劑中的電化學(xué)行為

圖2 為不同濃度的鈍化劑濃度中的熱軋酸洗鋼板SPHC 的Bode 圖，圖3 為不同濃度的鈍化劑濃度中的熱軋酸洗鋼板SPHC 的Nyquist 圖。可以看出，阻抗譜均由一個(gè)容抗弧弧組成，電極系統(tǒng)只有一個(gè)時(shí)間常數(shù)，電荷轉(zhuǎn)移過程與電荷轉(zhuǎn)移過程有關(guān)。

圖2 熱軋酸洗鋼板SPHC 在不同鈍化濃度中的Nyquist圖的Bode 圖

圖3 熱軋酸洗鋼板SPHC 在不同鈍化濃度中的Nyquist 圖

結(jié)合實(shí)際腐蝕體系，得到如圖4 的擬合電路，其中Rs 代表溶液電阻，Rct 表示電荷轉(zhuǎn)移電阻，Cdl 為雙電層電容。采用ZSimpWin 軟件擬合的EIS 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2，可以看出，隨著鈍化劑濃度的增大，Rct 增大，表明鈍化劑對(duì)基體金屬有保護(hù)作用，反應(yīng)阻力增大，減緩了腐蝕的發(fā)生。鈍化劑濃度才從0 增加到0.5‰時(shí)阻抗值變化不明顯。鈍化劑濃度增加到1‰時(shí)，電荷轉(zhuǎn)移電阻增大72%。鈍化劑濃度逐步增加至3‰，電荷轉(zhuǎn)移電阻比1‰時(shí)增大一倍。

表2 熱軋酸洗鋼板SPHC 在不同鈍化濃度中的電化學(xué)阻抗譜的擬合數(shù)據(jù)

圖4 擬合電路

圖5 和為不同濃度的鈍化劑濃度中的熱軋酸洗鋼板SPHC的極化曲線，表3 為擬合結(jié)果，可以看出，添加1‰鈍化劑明顯提高了鋼的腐蝕電位，從-0.75V 正移至-0.6V 附近，說明鈍化劑提高酸洗板耐蝕性，說明添加鈍化劑提高腐蝕反應(yīng)的吉布斯自由能來實(shí)現(xiàn)的。隨著鈍化劑濃度的提高，腐蝕電流總體呈減小的趨勢(shì)。

表3 熱軋酸洗鋼板SPHC 在不同鈍化濃度中極化曲線參數(shù)擬合結(jié)果

圖5 熱軋酸洗鋼板SPHC 在不同鈍化濃度中的極化曲線

圖6 為鈍化劑濃度與腐蝕電流密度的關(guān)系曲線，總的來看，添加鈍化劑能降低熱軋酸洗鋼板SPHC 的腐蝕電流，鈍化劑濃度的增加與腐蝕電流密度是非線性關(guān)系，鈍化劑濃度從0 增加到2.0‰，腐蝕電流小幅降低，鈍化劑濃度從2‰提高到2.5‰，腐蝕電流大幅降低，鈍化劑濃度從2.5‰提高到3.5‰，腐蝕電流小幅降低。

圖6 σ /σ 0.2 與腐蝕電流密度的關(guān)系曲線

3 鈍化劑濃度、處理時(shí)間對(duì)點(diǎn)銹時(shí)間的影響

熱軋酸洗鋼板SPHC 脫脂清洗后，在0、0.5‰、1‰、1.5‰、2‰、2.5‰、3‰、3.5‰的鈍化劑溶液中分別浸泡處理0s、2s、4s、8s、12s，在溫度40℃，濕度90%的濕熱實(shí)驗(yàn)中觀察點(diǎn)銹時(shí)間的變化。表4 和圖7 為鈍化劑濃度、處理時(shí)間對(duì)點(diǎn)銹時(shí)間的影響結(jié)果，可以看出，鈍化劑濃度和處理時(shí)間對(duì)點(diǎn)銹時(shí)間的關(guān)系結(jié)果可以看出，提高鈍化劑濃度和處理時(shí)間，可以延長(zhǎng)點(diǎn)銹生成時(shí)間。鈍化時(shí)間在4～8 秒可以明顯延長(zhǎng)點(diǎn)銹產(chǎn)生的時(shí)間。鈍化濃度在1‰，鈍化時(shí)間在4 秒，可以使點(diǎn)銹產(chǎn)生時(shí)間達(dá)到7 天。

表4 鈍化劑濃度、處理時(shí)間對(duì)點(diǎn)銹時(shí)間產(chǎn)生時(shí)間（天）的影響

圖7 鈍化劑濃度、處理時(shí)間對(duì)點(diǎn)銹時(shí)間的影響

圖8、圖9 位未鈍化鋼板和采用1‰濃度鈍化劑處理鋼板在40℃、90%濕度條件下實(shí)驗(yàn)7 天后表面宏觀形貌，可以看出，未鈍化鋼板表面有多處肉眼可見的大銹點(diǎn)，采用1‰鈍化的鋼板，表面無肉眼可見銹點(diǎn)。

圖9 1‰鈍化鋼板宏觀形貌

4 結(jié)論

4.1 BH-2 鈍化劑鈍化劑濃度才從0 增加到0.5‰時(shí)電荷轉(zhuǎn)移電阻變化不明顯，濃度在1‰以上時(shí)，熱軋酸洗鋼板SPHC 的電荷轉(zhuǎn)移電阻增大72%，添加1‰鈍化劑使熱軋酸洗鋼板SPHC的腐蝕電位從-0.75V 正移至-0.6V 附近。鈍化劑濃度從2‰增加到2.5‰，腐蝕電流大幅降低。

4.2 鈍化時(shí)間在4 秒以上可以明顯延長(zhǎng)點(diǎn)銹產(chǎn)生的時(shí)間。鈍化濃度在1‰以上，處理時(shí)間在4 秒以上，可以使熱軋酸洗鋼板SPHC 點(diǎn)銹產(chǎn)生時(shí)間超過7 天。