鍍鋅板耐蝕試驗主要包括兩大類:一類是模擬腐蝕環境試驗檢驗,如鹽霧試驗、老化試驗、潮濕試驗等;另一種試驗為自然環境腐蝕試驗,如各國在不同氣候和地理環境的典型大氣試驗站進行的掛片試驗。目前國內外熱鍍鋅板材產品交貨條件(或標準)中對耐蝕性能均沒有明確的要求。在五金、家電、汽車等具體行業的鍍鋅板用戶中,用于檢驗或驗證鍍鋅產品耐蝕性能的主要涉及中性鹽霧試驗。為了了解馬鋼生產的鍍鋅產品的耐蝕性能,在生產線穩定后,搜集了來自50個鋼卷的樣本,其中包括10件鋅25 %鋁合金鍍層產品樣本,進行了鹽霧試驗,并進行了評價。
1?試驗材料和方法
樣本屬性:試驗鍍鋅板基板厚度為0. 3～1. 6mm ,寬度為1 000～1 250 mm ,單面鋅層重量68～158 g/ m2產品,表面狀態包括未鈍化、鉻酸鹽鈍化、未涂油、輕涂油(油品為靜電涂油用礦物油p32prevox c932)及其組合。原料牌號為sgcc,生產流程為鐵水預處理- l f爐- csp -酸洗-冷連軋-熱鍍鋅。鈍化為噴淋式,熱風烘干,涂油為靜電涂油。試驗條件:設備為鹽霧試驗箱,型號為q2fog,執行標準為gb/ t10125—1997《人造氣氛腐蝕試驗:鹽霧試驗》,試驗為中性鹽霧試驗(nss試驗)。樣品尺寸為150 mm×75 mm ,邊緣用膠帶保護,nacl的質量濃度為(5±0. 1) % , ph值為6. 5～7. 2 ,試驗箱設定溫度為(35±2)℃,噴霧器壓力設定為70～170 kpa (實際為100 kpa左右) ,噴霧量為每80 cm2的收集量為1. 5 ml/ h ,試驗循環周期為24 h。試驗記錄了出現5 %白銹和5 %紅銹的時間。
2?試驗結果和分析
2. 1?純鋅鍍層鍍鋅板的耐鹽霧腐蝕性能
2. 1. 1?白銹(5 %)出現周期
在試驗過程中,為了保證箱內氣氛的穩定,我們采取24 h開啟一次,記錄樣本變化。
(1)第1個24 h內,未鈍化產品全部出現大面積白銹。根據后續試驗發現一般2～8h就出現5 %白銹。表面鈍化產品在第二天才陸續開始出現小面積白銹,而且直到5 %紅銹出現,板面也只是局部銹蝕。所有試驗樣本中出現5 %白銹周期最長的為5天,該樣本屬性為單面鋅層厚度約為100 g/m2的鈍化涂油鍍鋅板。
(2)白銹出現的周期同是否涂油、鋅層厚度等沒有因果關系。綜合上述結果,白銹出現的周期主要同是否鈍化有關,是判斷鈍化質量特別是鈍化均勻性的
1項重要指標,從生產設備和工藝角度看,噴淋工藝受噴嘴壓力、角度及鈍化液自重影響,鈍化層均勻性比輥涂工藝總體要差。
2. 1. 2?紅銹(5 %)出現周期
鹽霧試驗結果分析,橫坐標為5 %紅銹出現的時間,縱主坐標為單面鋅層質量,次縱坐標為鈍化和涂油量,鈍化以0表示未鈍化,
1表示鈍化;涂油0表示未涂油,0. 5表示涂油量為0. 5 g/ m2。
純鋅鍍層熱鍍鋅紅銹(5 %)周期結果
(1)鈍化同紅銹周期有較強的相關性。原因主要同腐蝕進度有關,當板面出現白銹時,腐蝕反應開始消耗鍍鋅層,由于鈍化層的保護,鋅層在鈍化薄弱部分才產生白銹,由于不像未鈍化鍍鋅板產生全板面的腐蝕消耗,所以鈍化處理的鍍鋅層對基板的陰極保護周期會更長。鹽霧試驗紅銹出現時的形貌也證明了這一點
(2)涂油對于耐鹽霧試驗結果基本沒有影響。涂油是1種物理阻隔,可以一定程度阻斷空氣和水對鋅層的腐蝕,但鹽霧試驗過程的大量鹽水霧很容易就沖掉表面的涂油層,使之不能起到保護作用。
(3)鍍鋅板單面鋅層質量大于70g/ m2,無論是否鈍化、涂油,鹽霧試驗紅銹(5 %)出現時間均不小于4天（96h滿足用戶要求）
。
2. 2?鋅鋁合金鍍鋅板的耐鹽霧腐蝕性能
鋅鋁合金鍍層產品是鋅層中含有約5 %鋁的產品,耐大氣腐蝕能力比純鋅鍍層強,如相關文獻所述,鋅鋁合金鍍鋅板在冷凝過程中,形成直徑為3～8 mm(此尺寸取決于冷卻速度,速度越快尺寸越小)。高度相差2～4μm的凹坑,宏觀看類似淺色龜甲紋。這些特點對此產品的涂裝質量有影響,但對該產品鹽霧試驗結果的影響并沒有文獻
介紹。
2. 2. 1?白銹(5 %)出現周期
白銹出現周期同純鋅鍍層類似,未鈍化產品第1個24 h就已經散布銹斑,鈍化產品2～3天后出現小面積白銹,但隨后的觀察顯示,銹斑的擴展速度比純鋅鍍層產品慢,可能與鋅鋁合金鍍層是細晶結構,而且表面富鋁層厚于純鋅鍍層熱鍍鋅鋼板有關[1 ]。
2. 2. 2?紅銹(5 %)出現周期
鋅鋁合金鍍層產品的紅銹出現周期明顯好于純鋅鍍層產品,單面鋅層約100 g/ m2時的平均鹽霧試驗紅銹出現周期約17天,由于該鋅層腐蝕過程復雜,目前的相關研究仍在進行。
?3?熱鍍鋅板鹽霧試驗的評價
國內五金、家電、汽車等行業的熱鍍鋅板用戶主要采用中性鹽霧試驗對鍍鋅板進行耐蝕性能評價,一般要求鍍鋅量雙面120 g/ m2及以下,鍍鋅產品出現紅銹(5%)時間大于48 h (2天) ,雙面鍍鋅量180g/ m2及以上,鍍鋅產品出現紅銹(5 %)時間大于72 h (3天)。根據試驗結果,樣本鹽霧試驗性能都達到用戶需求,和同行業水平也基本相當。
4?討?論
4. 1?鍍鋅板的腐蝕
鍍鋅板在自然條件下氧化腐蝕非常緩慢,但在潮濕條件下,容易造成電化學腐蝕,使板面很快形成白銹或黑銹,銹蝕產物主要為zno(也有文獻認為含有zn (o h)2,顏色的深淺主要同腐蝕產物中w(o)有關,顏色深的w (o)偏高。究其銹蝕原因,主要是鍍鋅板沒有進行鈍化、涂油等后處理。當環境潮濕時,鋅層表面吸潮后造成鋼卷內外氧的濃差,導致電化學腐蝕。相關電化學反應式如下。
陽極反應:zn - 2e→zn2 +
陰極反應:o2+ h2o + 4e→4oh-
反應產物:zn + 4oh-→zn (o h)2→zno·h2o
按照鍍鋅板生產廠的做法,鍍鋅板產品沒有鈍化、涂油一般不出廠;對于供彩涂用基板等特殊情況,根據客戶要求可以不鈍化、不涂油,但必須盡快使用(一般7天,天氣干燥時可10日) ,以免受潮銹蝕。因此,考慮到實際儲存和運輸條件,鍍鋅板一般都要進行表面防銹處理,如涂油、鈍化、涂層等處理方式。
4. 2?鍍鋅板的耐蝕性能評價
評價鍍鋅產品耐蝕性能的方法很多,中性鹽霧試驗只是相對快速、方便的1種,對產品實際使用有指導意義,但鹽霧試驗并不能完全等同實際耐蝕能力,也并非簡單線性比例關系,它只是1種間接體現產品耐蝕能力的手段。對耐蝕能力評價較為有效的應是自然環境掛片試驗,此試驗方法周期長,但能夠比較真實反映材料實際耐腐蝕能力,參考價值較高,但鍍鋅板實際使用環境與自然環境相差較大,所以掛片試驗也有其制約性。
5?結?論
根據各種涂層重量、處理方式產品的中性鹽霧試驗結果及分析,我們可以得到以下結論:
(1)常規鍍鋅產品應進行表面處理,否則會很快銹蝕,影響使用,防止鋅層銹蝕的最經濟有效的措施是進行鈍化處理;
(2)鋅鋁合金熱鍍鋅產品耐鹽霧腐蝕能力明顯好于純鋅鍍層產品,從環保和資源有效利用角度,鋅鋁合金鍍層產品值得推廣;
(3)提高鍍鋅層耐鹽霧試驗能力,主要依靠均勻的鈍化層,只有相對均勻,才會減少局部弱點,提高整個板面的耐鹽霧腐蝕能力。當然鍍層厚度和均勻性對之也有一定影響。從硬件設備保障看,輥涂比噴淋、全浸式等工藝更能保證鈍化層的均勻性

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