金屬橡膠產品儲存過程中鍍鋅層被腐蝕的原因分析

李佩林，張俊榮，袁鵬程

（博戈橡膠塑料(株洲)有限公司，湖南 株洲 412007）

金屬橡膠復合產品是由金屬部件和橡膠材料組成，經(jīng)硫化后制得的復合件。其中金屬表面需要進行防腐處理，橡膠面不允許覆蓋防腐層，并且橡膠不耐高溫烘烤。電鍍鋅工藝具有鍍層外觀及防腐性能好，烘烤溫度低，橡膠面不上鍍等優(yōu)點，因而作為金屬橡膠產品的防腐工藝被廣泛應用。

某型金屬橡膠產品包裝好存儲1周后，在抽檢產品外觀時發(fā)現(xiàn)鍍鋅層表面出現(xiàn)腐蝕點(見圖1)，并并且腐蝕面積隨存儲時間延長而增大。本文通過對鍍鋅層的防腐性能檢測及后處理工序中各種材料等相關因素進行逐一排查，得出導致腐蝕的原因。

圖1 鍍鋅層表面的腐蝕點Figure 1 Corrosion pit on zinc coating surface

1 金屬橡膠電鍍鋅的工藝過程

工藝流程大致為：電鍍鋅→外套圓周面精加工→精加工面涂防銹油→包氣相防銹紙→紙箱包裝儲存。

該工藝流程已使用多年，從未出現(xiàn)鍍層被腐蝕的現(xiàn)象，因此電鍍鋅工藝本身不存在系統(tǒng)性問題。鍍鋅層被腐蝕主要有2個可能原因：

(1) 鍍鋅層本身的防腐性能不合格。

(2) 后處理工序存在腐蝕性物質，導致鋅層被腐蝕。后處理工序中所涉及的材料有包裝紙箱、機加切削液、防銹油和氣相防銹紙。

2 原因分析

2.1 鍍鋅層的防腐性能分析

抽取產品，按ISO 9227:2012Corrosions Tests in Artificial Atmosphere—Salt Spray Tests進行中性鹽霧(NSS)試驗，要求72 h無白銹，360 h無紅銹。從表1可知，鍍鋅層的防腐性能合格，故排除了該因素。

表1 鍍鋅產品中性鹽霧試驗結果Table 1 Results of neutral salt spray test of zinc plated products

2.2 后處理工序所用材料分析

2.2.1 包裝箱

經(jīng)確認，鍍鋅產品所采用的紙包裝箱均由同一家供應商供貨，且未有變更。使用時未發(fā)現(xiàn)紙箱外觀、顏色、氣味、硬度及質感方面有任何異常。

另外，同倉庫內的其他鍍鋅產品在包裝儲存中都未見異常。

分析認為鍍鋅層腐蝕的原因與包裝紙箱的關系不大。

2.2.2 機加切削液

經(jīng)與機加供應商確認，切削液的品牌及型號已經(jīng)多年未變。

對切削液樣品進行委外檢驗，未發(fā)現(xiàn)切削液對產品有腐蝕性(見表2)。

表2 切削液防腐性的檢測結果Table 2 Test result of corrosion resistance of cutting fluid

2.2.3 防銹油

防銹油為安美P5-1油性軟膜防銹油，屬于非水性乳化防銹油，有效防銹期為24 ～ 30個月，實際現(xiàn)場使用已有兩年之久，一直未出現(xiàn)異常。

對本批次防銹油取樣，滴在鍍鋅產品表面，靜置觀察，發(fā)現(xiàn)3個月后產品表面依舊無腐蝕，說明防銹油不會腐蝕鍍鋅層。

2.2.4 氣相防銹紙

分別依據(jù)GB/T 2678.2–2008《紙、紙板和紙漿 水溶性氯化物的測定》、GB/T 2678.6–1996《紙、紙板和紙漿 水溶性硫酸鹽的測定(電導滴定法)》和GB/T 1545–2008《紙、紙板和紙漿 水抽提液酸度或堿度的測定》，取樣檢測氣相防銹紙的氯含量、硫含量和pH，并根據(jù)GB/T 22814–2021《防銹原紙》進行評價。從表3可見，氣相防銹紙的pH、氯含量和硫含量都超出限值。鋅為兩性金屬，易溶于酸，也能溶于堿，而含硫、氯的鹽類物質也對鋅層有腐蝕作用，因此氣相防銹紙可能是導致鋅層腐蝕的主要原因。

表3 氣相防銹紙的檢測結果Table 3 Test results of vapor-phase corrosion inhibiting paper

采用能譜儀對鋅層腐蝕樣品的正常區(qū)和腐蝕區(qū)進行成分分析，結果見表4。腐蝕區(qū)比正常區(qū)多了氯、硫兩種元素，進一步推測是氣相防銹紙中的含氯、硫物質在堿性環(huán)境下與鍍鋅層發(fā)生了腐蝕反應，導致產品表面出現(xiàn)腐蝕點。

表4 鋅層正常區(qū)和腐蝕區(qū)的元素組成Table 4 Elemental compositions of normal and defect areas of zinc coating

為驗證上述推測，改用A品牌的氣相防銹紙并對A品牌氣相防銹紙取樣檢測，結果并未在其中檢測出Cl元素，其水溶性硫酸鹽含量為0.036 97%，pH = 6.59，符合GB/T 22814–2021的要求。采用A品牌氣相防銹紙對鍍鋅產品進行包裝并儲存，4個月后依舊未見異常。這說明此前鍍鋅層出現(xiàn)腐蝕點的確是采用不合格的氣相防銹紙包裝所致。

3 結語

很多時候鍍鋅產品被腐蝕都與電鍍生產過程相關，比如：電鍍前處理、鍍鋅、鈍化等工序后清洗不徹底，掛具包膠密封不良導致縫隙內液體滴落，等等。而包裝存儲等后處理過程中鋅層被腐蝕的情況較少發(fā)生。

本次故障的原因是采用了不合格的氣相防銹紙包裝產品。這提醒我們：鍍鋅產品所使用的各種后處理材料不同于產品制造過程中其他的一般性消耗輔料，在批量使用前應進行相關檢測，并確認其對鍍鋅層無腐蝕性。不可隨意更改材料的品牌或型號，以避免發(fā)生類似問題。