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， 王 遠

（1.沈陽興華航空電器有限責任公司，遼寧 沈陽110021；2.沈陽理工大學，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，但它的機械強度較高。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材經過鍍錫后具有耐蝕性好、外觀光澤、無毒及在有機溶液中穩定等特點，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在一次冷軋—退火之后，再經二次軋制得的板材。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。但軋制過程產生的鐵、碳較多，殘留軋制油，給后續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 實驗

1.1 實驗條件

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行電鍍，分析鍍層的質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的CHI 650A型電化學工作站測試材料的電化學性能。采用DCTC 1200P型鹽霧箱測試鍍層的耐鹽霧腐蝕性能。

2 結果與討論

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量的影響，結果如圖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，進而降低耐蝕性。

2.2 電化學分析

2.2.1 循環伏安測試

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行循環伏安測試。圖3為三種試片的循環伏安曲線。測試時起始電位設為穩定電位，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 不同試片的循環伏安曲線

由圖3可知：曲線1從穩定電位（-0.35V）掃描至-0.45V時沒有明顯的變化；當掃描到-0.47 V時，陰極電流迅速增大，但并未發現錫的沉積，只是表面有氣泡，此階段應為析氫反應；當電位負掃至-0.55V時，出現較為明顯的還原峰，說明此時達到了錫離子的析出電位，出現錫的沉積。曲線2從穩定電位掃描至-0.63V時陰極電流也迅速增大，但其還原峰出現的位置較曲線1的負移約80mV；繼續向負掃描，陰極電流繼續增大，但并未再出現明顯的還原峰。曲線3的掃描過程同曲線2的相似，但錫還原峰的位置負移約70mV。相比較，曲線2和曲線3的析氫段相對較長。因為該析氫段的電流密度范圍大，所以析氫量也大。可見，電鍍過程中試片表面如果附著了油膜，會增大鍍液中物質傳遞的阻力。

2.2.2 交流阻抗測試

對不同試片上所得鍍層進行交流阻抗測試，分析表面殘油量對鍍層耐蝕性的影響，結果如圖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中的低頻區阻抗值也可以得出相同的結論，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行Tafel曲線測試，分析表面殘油量對鍍層耐蝕性的影響，結果如圖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，存在缺陷的鍍層導致基體與腐蝕介質接觸的幾率增大，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

對不同試片上所得鍍層進行鹽霧試驗，每隔1h觀察一次表面狀態，并記錄出現腐蝕的時間。

實驗結果表明：鹽霧試驗一段時間后，三種狀態的鍍錫板均出現不同程度的鐵銹，說明腐蝕介質已穿過鍍層滲透至基體，從而發生較為嚴重的腐蝕。相比較而言，清洗干凈的試片上所得鍍層出現腐蝕的時間較晚，而其他兩種試片上所得鍍層在2h之內均出現腐蝕，其中未清洗的試片上所得鍍層在很短時間內就出現了明顯的點蝕，隨后腐蝕面積逐漸擴大。干凈試片電鍍后獲得的鍍層連續，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，鍍層的連續性差，孔隙率大，所以耐鹽霧性能差，相同時間內的腐蝕面積也較大。鹽霧試驗的結果與電化學測試的結果相吻合。

3 結論

通過表面形貌分析、電化學測試及鹽霧試驗得出：試片殘油會對鍍層質量產生很大的影響。由于軋制過程中殘留的軋制油附著在基體表面，導致電鍍時沉積阻力增大，電流效率下降，結晶粗大，軟熔后合金層疏松，孔隙增大，進而使耐蝕性下降。

［1］肖白.我國冷軋板帶生產技術進步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、技術與應用［M］.北京：冶金工業出版社，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.