冷軋鋼板硅化劑耐腐蝕性能影響因素研究

楊冬+馬連眾+田春艷

摘 要：為進一步提高無機硅化劑的耐腐蝕性，討論了不同硅化時間、硅化溫度等參數對無機硅化涂層耐腐蝕性的影響，結果表明，在70℃、硅化時間10min時可以獲得均勻致密的無機硅化涂層。

關鍵詞：硅化劑；耐腐蝕性；無機硅化涂層；冷軋鋼板

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.013

1 前言

在機械加工中，部分冷軋鋼板工件在進行硅化處理時對耐腐蝕性要求較高，在這種情況下要不斷改進硅化工藝條件，以滿足實際生產需要。筆者經過大量試驗，通過對比不同硅化時間、硅化溫度下CuSO4滴定時間和3%NaCl溶液浸泡時間，得出最佳的工藝條件。

2 實驗部分

2.1 實驗材料及工藝流程

本實驗采用冷軋鋼板，尺寸為100mm×30mm×2mm。

氟硅酸鋅（98%，湖北武漢），酒石酸（99%，河南鄭州），甘氨酸、氟化鈉、丙三醇、三乙醇胺和鉬酸銨（分析純），脫脂劑、OP-10和鹽酸（市售工業級）。

工藝流程：

預脫脂→水洗→主脫脂→水洗→水洗→除銹→水洗→水洗→硅化→水洗→去離子水洗→干燥→后續處理

2.2 硅化劑組成及工藝條件：

氟硅酸鋅10g/L，酒石酸2g/L，甘氨酸2g/L，0.1氟化鈉2g/L，OP-10 0.5g/L，丙三醇0.1g/L，三乙醇胺0.05g/L，鉬酸銨0.5g/L，pH2.5～3，硅化時間3～20min。

化學試劑為分析純，用去離子水配制硅化劑。

3 結果與討論

3.1 溫度對無機硅化涂層的影響

本硅化劑適用溫度廣，從10～95℃均能獲得耐腐蝕性較好的無機硅化涂層。考察溫度對無機硅化涂層耐腐蝕性的影響，試驗結果見表1，硅化時間為10min。

從表1的數據觀察，無機硅化涂層的耐腐蝕性先是隨著溫度的升高而增強，在70～80℃之間達到最佳效果，而后隨著溫度的升高有所下降。在10～20℃之間，無機硅化涂層的耐腐蝕性相差不大，CuSO4滴定時間只相差3min，而且3%NaCl溶液浸泡時間也只相差2h。溫度上升到70℃以后，耐腐蝕性有了顯著增強，這是由于隨著溫度的升高，氟硅酸鋅與冷軋鋼板表面的反應速率加快，無機硅化涂層的厚度增加。在70～80℃之間耐腐蝕性最佳，說明此區間溫度均較佳。溫度升高到95℃，硅化劑出現微量沉淀，耐腐蝕性稍有下降。

3.2 硅化時間對無機硅化涂層的影響

從表2的數據觀察，無機硅化涂層的耐腐蝕性先是隨著硅化時間的增加而增強，到10min時達到最佳，此后隨著硅化時間的增加略有降低。反應5min，無機硅化涂層的CuSO4滴定時間可達到37min，3%NaCl溶液浸泡時間為100h，說明硅化劑在較短的時間內即可形成耐腐蝕性令人滿意的硅化涂層，且耐腐蝕性能明顯優于傳統磷化液。

4 結論

通過考察硅化溫度和硅化時間對無機硅化涂層耐腐蝕性的影響，不難看出，若要在冷軋鋼板上得到耐腐蝕性能最佳的硅化涂層，工藝條件應該在70℃條件下反應10min。如果考慮實際生產中的成本，由于5min和10min的生成無機硅化涂層耐腐蝕性相差不大，因此在滿足無機硅化涂層質量的前提下，可以選擇在70℃條件下浸泡5min作為最佳工藝條件。

而對于耐腐蝕性要求不高的冷軋鋼板工件，可以選擇40～50℃進行硅化處理，以降低成產成本。

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本文系滄州市科技局項目《冷軋鋼板表面硅化工藝及性能研究》研究成果，課題編號：151101001