晁全新，俞俊杰，張 靜，孫 力，陳連生

（1.河北理工大學 冶金與能源學院，河北 唐山063009；2.唐山鋼鐵公司 河北 唐山063000）

0 引言

彩涂板是由鋼鐵材料與有機材料通過一系列加工有機復合而成。它兼有兩者的優(yōu)點：即具有鋼鐵基板的機械強度、成型性能，又具有涂層材料的裝飾性、耐蝕性等，被廣泛應用于建筑、家電和交通運輸?shù)刃袠I(yè)[1,2]。彩涂板的前處理過程包括脫脂去污和化學轉化，脫脂去污的目的是為了給后續(xù)的化學轉化處理工藝提供一個干凈的表面，化學轉化處理的目的是通過一系列化學反應在基板上形成一薄層預處理膜，以有效提高彩涂產品的性能。

本文結合彩涂板的表調、鉻酸鹽化學預處理及不同的工藝方法，進行了對比實驗，分析了表調膜、涂敷型鉻酸鹽膜的電化學性能及耐腐蝕性能，研究表明表調處理在一定的程度上提高了彩涂板的耐腐蝕性能，并且為彩涂板生產用化學預處理劑及其最佳工藝方法提供了一定的依據，對彩涂板生產具有一定的指導作用。

1 實驗部分

1.1 試樣及試劑

本次實驗所用的基板選用了熱鍍鋅板，基板試樣延熱鍍鋅板軋制方向截取A4紙大小?；鍏?shù)如表1所示，不同的化學試劑如表2所示。

表1 試驗所用基板參數(shù)

表2 試驗用化學試劑編號和主要成分

1.2 試樣制備

實驗過程中，前處理板分成三種類型，一種是只經過表調處理的表調膜試樣，試樣用B表示，一種是只經過涂敷型鉻酸鹽鈍化處理的鈍化膜試樣，試樣用L表示，第三種是經過表調和鈍化復合處理的復合膜試樣，試樣用BL表示。前處理試樣制成干燥后，立即用錫箔紙包裹并密封，防止試樣置放過程中空氣中的水分等腐蝕介質侵入而影響試驗效果。

1.3 表調/鉻酸鹽鈍化復合膜的腐蝕性能研究

1.3.1 腐蝕電位測量

在常溫常壓條件下，將樣品和飽和甘汞參比電極全浸于5% NaCl溶液中，用PZ26b直流數(shù)字電壓表原位跟蹤檢測腐蝕電位（E）隨時間（t）的變化，繪制E-t曲線[3]。

1.3.2 極化曲線測量

常溫常壓條件下，試驗介質為5% NaCl溶液，試樣極化面積1×1cm2，運用PS168（b）型電化學測量系統(tǒng)，電位掃描速度為0.5mV/s，脈沖波形為三角形，采樣周期1000ms，掃描范圍（vs.Ek）-200mV～300mV，繪制出極化曲線[4]。

1.3.3 醋酸鉛滴定試驗方法

常溫常壓，實驗用介質為50g/L Pb(AC)2溶液，用滴管將醋酸鉛溶液滴在轉化膜樣品上，觀察液滴開始變黑或完全變黑所需要的時間，以鑒定是否存在轉化膜或轉化膜的防護性能[5]。

1.3.4 中性鹽霧試驗方法

采用SM-FOY系列鹽霧試驗箱，鹽霧箱型號NQ-0150(改型)，實驗介質是5%的NaCl溶液，pH=6.8～7.2，工作室溫度35±2℃，飽和室溫度45±2℃，選用間歇式噴霧方式。采用中性鹽霧試驗研究轉化膜樣品的腐蝕行為，計算腐蝕速率，評定其耐蝕性能[6]。

2 表調/鉻酸鹽鈍化復合膜的腐蝕性能研究

2.1 腐蝕電位

2.1.1 腐蝕電位的測量

1）表調膜的腐蝕電位

表3 不同表調劑處理的樣品腐蝕電位

2）鉻酸鹽鈍化膜的腐蝕電位

表4 不同鈍化劑處理的樣品腐蝕電位

3）表調/鉻酸鹽鈍化復合膜的腐蝕電位

表5 不同復合膜樣品腐蝕電位

由表3-5可以看出：表調膜樣品的腐蝕電位均比熱鍍鋅板（Z120）的正，不同鈍化劑處理的樣品自腐蝕電位相差無幾，它們與鍍鋅板的腐蝕電位十分相近，經表調處理后的復合轉化膜的腐蝕電位都比鍍鋅板的正。

2.1.2 腐蝕電位的時效變化曲線

1）涂敷型鉻酸鹽鈍化膜的E-t曲線

圖1 不同鈍化劑處理的樣品E-t曲線

圖2 不同復合膜樣品的E-t曲線

不同鈍化劑處理的樣品在室溫5%NaCl溶液中的E-t曲線如圖1所示。

從圖1中可以看出，Z120樣品浸入電解液電位有一個上下波動的過程，但在大部分過程負于鈍化樣品。按電位相對穩(wěn)定排序，L3＞L5＞L4＞L2，表明L3膜耐蝕性能較好。

2）表調/鉻酸鹽鈍化復合膜的E-t曲線

不同復合膜樣品在室溫5%NaCl溶液中的E-t曲線如圖2所示。

從圖2可清楚地看到，復合膜的電位明顯正于鍍鋅板的腐蝕電位。但是，由于表調膜和鈍化膜組合不同，對復合膜腐蝕性能的影響也不盡相同，特別是B3顯著縮短了L3膜的相對穩(wěn)定時間。

2.2 極化特性

2.2.1 涂覆型鉻酸鹽鈍化膜的極化特性

經不同類型鈍化劑處理的樣品在室溫5%NaCl溶液中的動電位極化曲線如圖3所示。

圖3 不同類型鉻酸鹽鈍化膜樣品的極化曲線

圖4 不同類型復合膜樣品的極化曲線

從圖3中可以看出：

1）經不同鈍化劑處理的樣品腐蝕電位明顯高于鍍鋅板。

2）經不同鈍化劑處理的樣品陽極極化曲線形狀基本相似，不具有活化-鈍化特征。

3）按鈍化劑產生的陰極極化作用大小排序：L2＞L3＞L4＞L5。

4）據計算知：L2、L3、L4、L5膜的腐蝕電流（A/cm2）分別為0.006 57，0.018 30，0.012 60，0.014 40，比鍍鋅板的（0.020 59）要小。

2.2.2 表調/鉻酸鹽鈍化復合膜的極化特性

不同類型的表調/鉻酸鹽鈍化復合膜樣品在室溫5%NaCl溶液中的動電位極化曲線如圖4所示。

從圖4中可以看出：

1）BL2，BL4，BL5，BL3的腐蝕電位依次趨正，并且全部高于鍍鋅板。

2）不同復合膜樣品的陽極極化曲線形狀基本相似，不具有活化-鈍化特征。

3）據計算知BL2、BL3、BL4、BL5復合膜的腐蝕電流（A/cm2）分別為：0.005 87，0.008 63，0.010 69， 0.016 13。

2.3 耐黑變性能

表調膜、鈍化膜和表調/鈍化復合膜的醋酸鉛滴定實驗過程中抗黑變時間數(shù)據如表6所示。從表6中所列數(shù)據可以看出：

表6 各種預處理膜的醋酸鉛滴定抗黑變時間(s)

按醋酸鉛液滴變黑時間長短排序，L3＞L2＞L4＞L5，BL3＞BL4＞BL2＞BL5。進一步分析試驗數(shù)據看到，表調后BL4抗黑變時間明顯延長，表明B4表調劑對L4鈍化膜的作用比較大，使BL4復合膜的防護能力得到較大提高。

2.4 抗中性鹽霧腐蝕性能

經96h中性鹽霧試驗后不同表調膜、鈍化膜和復合膜的腐蝕速率列于表7中。

表7 不同預處理膜的腐蝕速率(g/m2·h)

從表7中數(shù)據可以看出：

按腐蝕速率大小排序，L5＞L4＞L2＞L3，BL5＞BL2＞BL3＞BL4，可見表調劑B4對提高L4鈍化膜防護效果明顯。

3 結 論

3.1 表調處理和鉻酸鹽鈍化都有利于提高彩涂板的耐蝕性，對彩涂板的腐蝕起到有效的隔離和緩蝕作用。

3.2 鈍化膜和復合膜樣品的陽極極化曲線形狀相似，均沒有呈現(xiàn)明顯的活化－鈍化區(qū)。鉻酸鹽鈍化膜和復合膜樣品陰極極化作用均比鍍鋅板的大，說明增強了轉化膜抗陰極剝離能力。

3.3 試驗表明，表調（B3）/鉻酸鹽鈍化（L3）復合膜（BL3）具有較好的的耐蝕性，有效地提高了涂層的的耐蝕性。

[1] 劉相華，王國棟.建筑用有機涂層鋼板[J].軋鋼，2000，17（6）：47-49

[2] K.Yoshida.Precoated Steel Sheets for Construction Materials[J].Zaiyo-to-Kankyo，2001，50（5）：210-221

[3] 吳蔭順，方智，曹備等.腐蝕試驗方法與防腐蝕檢測技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，1996

[4] 劉宏偉.有機涂層電化學快速評價方法及其失效機制研究[C].沈陽：中國科學院金屬腐蝕與防護研究所碩士論文，1992

[5] （日）山本隆著，李春英譯.涂層鋼板的電化學研究[M].哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1994

[6] 劉相華，王國棟.有機涂層鋼板性能的評價[M].軋鋼，2000，17（5）：52-57