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[防腐蚀设计] 关于镀锌板与冷轧板防腐性能对比的试验分析

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发表于 2020-7-3 09:04:34 | 显示全部楼层 |阅读模式

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关于镀锌板与冷轧板防腐性能对比的试验分析

刘凯,王添琪,吴长喜

(安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽 合肥 230022)

摘 要:文章通过镀锌板与冷轧板SPCC在中性盐雾试验与循环腐蚀试验中腐蚀量、腐蚀产物,微观组织形貌等腐蚀特征对比分析,研究镀锌反与冷轧板在不同腐蚀环境中腐蚀差异性。试验结果表明:镀锌板与冷轧板SPCC两种裸板材质在中性盐雾试验中腐蚀现象明显,腐蚀速度较快。在汽车服役过程中,同等环境中镀锌板出现穿透腐蚀概率较小。
关键词:镀锌板;冷轧板;防腐性能

1 背景
随着人们生活水平的提高,人们对汽车防腐性能的关注越来越高,镀锌板的防腐性能的研究已经成为各大汽车主机厂和学者争相关注的一个焦点[1-5]。在这种大前提下,本文通过镀锌板与冷轧板在中性盐雾试验与循环腐蚀试验中腐蚀量、腐蚀产物,微观组织形貌等腐蚀特征对比分析,研究镀锌反与冷轧板在不同腐蚀环境中腐蚀差异性。

2 试验方案
1)冷轧板SPCC与镀锌板DC52D45/45ZF是车身最常用材料,将两种材料分别挂在车身底盘随车身过涂装电泳,对比分析裸板,电泳板在不同试验中防腐性能,具体明细见表1。
表1 试验样件制备清单

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2.1 试验方法
2.1.1 中性盐雾试验方法
根据GB/T 10125-2012试验标准,将试验试样放置在盐雾试验箱内,具体要求:在温度为36℃±(0.1~0.7)℃;盐雾沉降速度,经24h后喷雾,每80cm2面积上为1ml/h~2ml/h;盐水浓度为(5±1)%的NaCl溶液;盐雾PH在6.5~7.2之间的盐雾试验箱中存放480h。试验结束后取出样件,样件在清洗前放在室内自然干燥0.5 h,然后在温度不高于40℃的清洁流动水轻轻清洗以除去样件表面残留的盐雾溶液,再立即进行干燥,然后观察样件表面的锈蚀情况,要求样件表面不得出现锈蚀。
2.1.2 循环腐蚀试验方法
根据 GMW14872-2013试验标准,将试验试样放置在循环腐蚀试验箱内,根据图1所示循环进行试验验证,试验共验证63个循环。
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图1 循环腐蚀试验方法示意图



3 试验结果对比分析
3.1 外观形貌对比分析
通过表2及图3数据分析,在中镀锌板与SPCC两种裸板材质在中性盐雾试验中腐蚀现象明显,腐蚀速度较快。通过两种试验也进一步验证镀锌板防腐性能较冷轧板优良。
表2 试验样件表面锈蚀结果对比分析

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图2 裸板试验过程对比


3.2 电泳试板划痕扩散结果分析
如图2所示镀锌板电泳件在中性循环试验试验中划线部位单边最大腐蚀宽度远大于循环腐蚀试验腐蚀宽度,而SPCC电泳板在中性循环试验试验中划线部位单边最大腐蚀宽度却小于循环腐蚀试腐蚀宽度。同时从表3进一步说明镀锌板在中性腐蚀试验中腐蚀结果最为严重,扩散宽度为SPCC电泳板中性盐雾试验的4倍,循环腐蚀试验2.6倍,在现实环境中,镀锌板防腐性能明显优于普通板材,因此推断应用循环腐蚀试验验证镀锌板电泳件防腐性能更加接近实际车辆服役现状。
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图3 电泳试板划痕扩散结果


表3 电泳试样划痕腐蚀扩散结果分析

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3.3 非电泳试板腐蚀质量数据分析
对同种材料在不同试验中腐蚀质量损失数据进行对比分析可得(表4),无论SPCC裸板,还是镀锌板裸板在循环腐蚀试验中腐蚀速率均比在中性盐雾试验中慢,同时从图4曲线延展趋势可知,SPCC的腐蚀速度大于镀锌板,在腐蚀过程中先期形成的腐蚀产物对未腐蚀部分基材的腐蚀有催化作用。
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图4 非电泳试板腐蚀深度分析图


表4 非电泳试板腐蚀质量损失腐蚀速率

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3.4 腐蚀微观形貌分析
通过显微镜对240h(10个循环)及1512h(63个循环)非电泳试片进行观察分析,进一步验证镀锌板在不同环境中与冷轧板防腐差异性,在腐蚀过程中SPCC以点为中心纵向腐蚀扩散快坑深度较大,而镀锌板整个表面首先出现较多微小腐蚀点,横向腐蚀扩散较快。
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图5 非电泳试板腐蚀微观形貌图


4 结论
1)镀锌板与SPCC两种裸板材质在中性盐雾试验中腐蚀现象明显,腐蚀速度较快。在两种环境中镀锌层均有抑制基材腐蚀作用,其防腐性能优于冷轧板SPCC。主要是因为镀锌层在钢板表面形成物理防护层,在腐蚀环境中首先腐蚀镀锌层,然后腐蚀基材,即使腐蚀至基体,外露钢板与锌层在潮湿环境中会形成原电池,锌作为负电位牺牲阳极,保护基体钢板免遭腐蚀。
2)镀锌板电泳件在中性盐雾试验中较在循环腐蚀、普通冷轧板在两种试验状态中腐蚀表现严重,与零部件在实际服役状态严重不符,而循环腐蚀试验结果与实际状态基本一致,因此后期镀锌板电泳件在循环腐蚀试验中验证更加接近汽车服役状态。
3)SPCC电泳试板在循环腐蚀试验中腐蚀表现比中性试验强,由此可知盐雾环境对钢板镀锌层+电泳表面处理腐蚀影响较大。
4)通过对不同材料两种试验状态下腐蚀深度分析,发现在腐蚀过程中先期形成的腐蚀产物对未腐蚀部分基材的腐蚀有催化作用。
5)在腐蚀过程中SPCC以点为中心纵向腐蚀扩散快坑深度较大,而镀锌板整个表面首先出现较多微小腐蚀点,横向腐蚀扩散较快,因此在汽车服役过程中,同等环境中冷轧板出现穿透腐蚀概率较大。
参考文献
[1] 朱瑞鑫.镀锌黑钝化工艺研究及生产中的应用[J].表面技术,1994, 23(6):278-280.
[2] 刘邦津,张启富,仲海峰.国外钢板热镀锌技术进展[J].腐蚀与防护,2002,23(11):474-478.
[3] 尚书定.镀锌层的黑色钝化[J].电镀与精饰,2000,22(1):28-30.
[4] 李慧远.汽车用热镀锌钢板的生产及应用[J].材料应用,2011,6:42 -45.
[5] 曹楚南.腐蚀电化学原理(第二版)[M].北京:化学工业出版社, 2004:251-259.

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