鈍化處理對熱軋酸洗鋼板SPHC 防銹性能的影響

王占業

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司 技術中心，安徽 馬鞍山 243000）

熱軋酸洗鋼板主要是熱軋鋼卷在酸洗機組中通過鹽酸酸洗法去除鋼板表面的氧化鐵皮、經過切邊、平整和涂油等工序制成的熱軋酸洗鋼板的成品[1]，可直接應用于汽車家電制造業的多種類型產品，壓縮機外殼就是其中一種常用的產品[2]。熱軋酸洗鋼板以較高的性價比替代冷軋鋼板廣泛用于制造壓縮機的殼體[3]。壓縮機殼體制造過程中，如果鋼板開卷落料后的半成品裸露與高溫高濕的環境中，表面易產生銹點，影響后續使用。

熱軋酸洗鋼板生產過程中，在漂洗中添加鈍化劑，可以使鋼板表面產生保護層，增強防銹能力，同時可以增加鋼板表面白度，更加美觀[4]。本文針對MB2 鈍化劑的濃度和鈍化時間對熱軋酸洗鋼板防銹性能的影響，找出合理的鈍化劑濃度和鈍化時間，使熱軋酸洗鋼板在40℃、90%濕度條件下7 天內不產生肉眼可見銹點，滿足使用要求。

1 實驗材料與實驗方法

1.1 實驗材料

實驗所用鋼板是工業生產的SPHC 熱軋酸洗鋼板，其化學成分(質量分數，%)見表1。采用線切割制備成。

表1 實驗材料化學成分/wt%

1.2 實驗方法

電化學性能測試是在型號為普林斯頓2273 電化學工作站上進行，采用三電極體系，圖1 位三電極體系示意圖，工作電極面積1cm2，鉑絲網電極為輔助電極，飽和甘汞電極（SCE）為參比電極。實驗溶液的鈍化劑濃度（體積百分數）分別為0、0.5‰、1‰、1.5‰、2‰、2.5‰、3‰、3.5‰，測定溫度為室溫。電化學阻抗譜測量的頻率范圍為100kHz 到10mHz，交流激勵信號幅值為5mV，動電位極化測試中，掃描速率為0.5mV/s，掃描范圍為-0.25mV～0.25mV。濕熱實驗采用RGDJ-250 高低溫交變濕熱試驗箱，實驗條件40℃、濕度90%。

圖1 三電極體系示意圖

2 熱軋酸洗鋼板在不同濃度的鈍化劑中的電化學行為

圖2 為不同濃度的鈍化劑濃度中的熱軋酸洗鋼板SPHC 的Bode 圖，圖3 為不同濃度的鈍化劑濃度中的熱軋酸洗鋼板SPHC 的Nyquist 圖。可以看出，阻抗譜均由一個容抗弧弧組成，電極系統只有一個時間常數，電荷轉移過程與電荷轉移過程有關。

圖2 熱軋酸洗鋼板SPHC 在不同鈍化濃度中的Nyquist圖的Bode 圖

圖3 熱軋酸洗鋼板SPHC 在不同鈍化濃度中的Nyquist 圖

結合實際腐蝕體系，得到如圖4 的擬合電路，其中Rs 代表溶液電阻，Rct 表示電荷轉移電阻，Cdl 為雙電層電容。采用ZSimpWin 軟件擬合的EIS 實驗數據如表2，可以看出，隨著鈍化劑濃度的增大，Rct 增大，表明鈍化劑對基體金屬有保護作用，反應阻力增大，減緩了腐蝕的發生。鈍化劑濃度才從0 增加到0.5‰時阻抗值變化不明顯。鈍化劑濃度增加到1‰時，電荷轉移電阻增大72%。鈍化劑濃度逐步增加至3‰，電荷轉移電阻比1‰時增大一倍。

表2 熱軋酸洗鋼板SPHC 在不同鈍化濃度中的電化學阻抗譜的擬合數據

圖4 擬合電路

圖5 和為不同濃度的鈍化劑濃度中的熱軋酸洗鋼板SPHC的極化曲線，表3 為擬合結果，可以看出，添加1‰鈍化劑明顯提高了鋼的腐蝕電位，從-0.75V 正移至-0.6V 附近，說明鈍化劑提高酸洗板耐蝕性，說明添加鈍化劑提高腐蝕反應的吉布斯自由能來實現的。隨著鈍化劑濃度的提高，腐蝕電流總體呈減小的趨勢。

表3 熱軋酸洗鋼板SPHC 在不同鈍化濃度中極化曲線參數擬合結果

圖5 熱軋酸洗鋼板SPHC 在不同鈍化濃度中的極化曲線

圖6 為鈍化劑濃度與腐蝕電流密度的關系曲線，總的來看，添加鈍化劑能降低熱軋酸洗鋼板SPHC 的腐蝕電流，鈍化劑濃度的增加與腐蝕電流密度是非線性關系，鈍化劑濃度從0 增加到2.0‰，腐蝕電流小幅降低，鈍化劑濃度從2‰提高到2.5‰，腐蝕電流大幅降低，鈍化劑濃度從2.5‰提高到3.5‰，腐蝕電流小幅降低。

圖6 σ /σ 0.2 與腐蝕電流密度的關系曲線

3 鈍化劑濃度、處理時間對點銹時間的影響

熱軋酸洗鋼板SPHC 脫脂清洗后，在0、0.5‰、1‰、1.5‰、2‰、2.5‰、3‰、3.5‰的鈍化劑溶液中分別浸泡處理0s、2s、4s、8s、12s，在溫度40℃，濕度90%的濕熱實驗中觀察點銹時間的變化。表4 和圖7 為鈍化劑濃度、處理時間對點銹時間的影響結果，可以看出，鈍化劑濃度和處理時間對點銹時間的關系結果可以看出，提高鈍化劑濃度和處理時間，可以延長點銹生成時間。鈍化時間在4～8 秒可以明顯延長點銹產生的時間。鈍化濃度在1‰，鈍化時間在4 秒，可以使點銹產生時間達到7 天。

表4 鈍化劑濃度、處理時間對點銹時間產生時間（天）的影響

圖7 鈍化劑濃度、處理時間對點銹時間的影響

圖8、圖9 位未鈍化鋼板和采用1‰濃度鈍化劑處理鋼板在40℃、90%濕度條件下實驗7 天后表面宏觀形貌，可以看出，未鈍化鋼板表面有多處肉眼可見的大銹點，采用1‰鈍化的鋼板，表面無肉眼可見銹點。

圖9 1‰鈍化鋼板宏觀形貌

4 結論

4.1 BH-2 鈍化劑鈍化劑濃度才從0 增加到0.5‰時電荷轉移電阻變化不明顯，濃度在1‰以上時，熱軋酸洗鋼板SPHC 的電荷轉移電阻增大72%，添加1‰鈍化劑使熱軋酸洗鋼板SPHC的腐蝕電位從-0.75V 正移至-0.6V 附近。鈍化劑濃度從2‰增加到2.5‰，腐蝕電流大幅降低。

4.2 鈍化時間在4 秒以上可以明顯延長點銹產生的時間。鈍化濃度在1‰以上，處理時間在4 秒以上，可以使熱軋酸洗鋼板SPHC 點銹產生時間超過7 天。