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        鈍化處理對熱軋酸洗鋼板SPHC 防銹性能的影響

        2021-12-02 08:20:04王占業(yè)
        科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2021年32期
        關(guān)鍵詞:電荷轉(zhuǎn)移鈍化劑腐蝕電流

        王占業(yè)

        (馬鞍山鋼鐵股份有限公司 技術(shù)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(jī)組中通過鹽酸酸洗法去除鋼板表面的氧化鐵皮、經(jīng)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(yīng)用于汽車家電制造業(yè)的多種類型產(chǎn)品,壓縮機(jī)外殼就是其中一種常用的產(chǎn)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(jī)的殼體[3]。壓縮機(jī)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(huán)境中,表面易產(chǎn)生銹點(diǎn),影響后續(xù)使用。

        熱軋酸洗鋼板生產(chǎn)過程中,在漂洗中添加鈍化劑,可以使鋼板表面產(chǎn)生保護(hù)層,增強(qiáng)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(nèi)不產(chǎn)生肉眼可見銹點(diǎn),滿足使用要求。

        1 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)材料

        實(shí)驗(yàn)所用鋼板是工業(yè)生產(chǎn)的SPHC 熱軋酸洗鋼板,其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)見表1。采用線切割制備成。

        表1 實(shí)驗(yàn)材料化學(xué)成分/wt%

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        電化學(xué)性能測試是在型號為普林斯頓2273 電化學(xué)工作站上進(jìn)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(wǎng)電極為輔助電極,飽和甘汞電極(SCE)為參比電極。實(shí)驗(yàn)溶液的鈍化劑濃度(體積百分?jǐn)?shù))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(xué)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(shí)驗(yàn)采用RGDJ-250 高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱,實(shí)驗(yàn)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(xué)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??梢钥闯?,阻抗譜均由一個容抗弧弧組成,電極系統(tǒng)只有一個時間常數(shù),電荷轉(zhuǎn)移過程與電荷轉(zhuǎn)移過程有關(guān)。

        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(jié)合實(shí)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(zhuǎn)移電阻,Cdl 為雙電層電容。采用ZSimpWin 軟件擬合的EIS 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(hù)作用,反應(yīng)阻力增大,減緩了腐蝕的發(fā)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(zhuǎn)移電阻增大72%。鈍化劑濃度逐步增加至3‰,電荷轉(zhuǎn)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(xué)阻抗譜的擬合數(shù)據(jù)

        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(jié)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(yīng)的吉布斯自由能來實(shí)現(xiàn)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(shù)擬合結(jié)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(guān)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(guān)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(guān)系曲線

        3 鈍化劑濃度、處理時間對點(diǎn)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(shí)驗(yàn)中觀察點(diǎn)銹時間的變化。表4 和圖7 為鈍化劑濃度、處理時間對點(diǎn)銹時間的影響結(jié)果,可以看出,鈍化劑濃度和處理時間對點(diǎn)銹時間的關(guān)系結(jié)果可以看出,提高鈍化劑濃度和處理時間,可以延長點(diǎn)銹生成時間。鈍化時間在4~8 秒可以明顯延長點(diǎn)銹產(chǎn)生的時間。鈍化濃度在1‰,鈍化時間在4 秒,可以使點(diǎn)銹產(chǎn)生時間達(dá)到7 天。

        表4 鈍化劑濃度、處理時間對點(diǎn)銹時間產(chǎn)生時間(天)的影響

        圖7 鈍化劑濃度、處理時間對點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn),采用1‰鈍化的鋼板,表面無肉眼可見銹點(diǎn)。

        圖9 1‰鈍化鋼板宏觀形貌

        4 結(jié)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(diǎn)銹產(chǎn)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(diǎn)銹產(chǎn)生時間超過7 天。

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