镀锌板高效钝化剂的试制及性能分析

刘佑爽

（新疆八一钢铁股份有限公司）

镀锌板高效钝化剂的试制及性能分析

刘佑爽

（新疆八一钢铁股份有限公司）

六价铬钝化因其具有自我修复、优异的抗腐蚀性能是最常用的钝化工艺。通过对德国汉高六价铬钝化液的解析，研究了钝化液中各组分对钝化工艺的影响：耐盐雾时间72 h腐蚀率为零，96h腐蚀面积小于5%，满足工业生产的要求。

镀锌板；高效铬钝化剂；耐腐蚀性

1 前言

钢板镀锌是提高抗大气腐蚀能力的最有效的方法之一,镀锌板在潮湿环境中容易变暗,形成白色的疏松的腐蚀物,失去保护性，需钝化处理，大多数钢铁厂使用六价铬做钝化剂。六价铬钝化剂中的铬以六价铬和三价铬两种状态存在，三价铬形成钝化膜骨架，六价铬填充在骨架中，具有强烈的自我修复的能力。因六价铬钝化剂生成的钝化膜具有强度高、稳定性好、成本低廉、操作工艺简单等优点是目前使用最多的钝化剂。

目前我国大型钢铁厂使用的六价铬钝化剂多为国外品牌，德国汉高占有较多市场份额。为此，针对八钢镀锌板生产线八钢冷轧厂试制了一种高效钝化剂，利用盐雾试验和电化学测试对钝化膜的耐蚀性能与电化学行为进行了研究，其钝化剂的组成包括CrO3，H3PO4和络合剂，其工艺条件为室温下处理50s，盐雾试验96h，防锈率大于97%，效果理想。

2 试验过程

2.1 试验条件准备

实验基材取自八钢生产的0.5 mm镀锌板，在镀锌板上划30 mm×30 mm的小格，剪成30 mm×30 mm×0.5 mm的镀锌板试片，用于浸涂实验。实验所用到的主要化学试剂见表1。实验中所用的主要仪器见表2。

表1 主要化学试剂

表2 仪器设备说明

2.2 试验操作

2.2.1 钝化液的配置

用电子分析天平准确称取一定量的原料。

85%磷酸→加入去离子水→加入三氧化铬→溶解后加热至60℃→趁热加入用去离子水溶解的还原剂→冷却至30～40℃。

试验使用两种还原剂络合，即络合剂A和B。钝化工艺流程：

2.2.2 钝化液基本物理性质的测定

固含量的测定：用电子分析天平称重2～5 g汉高六价铬钝化剂于表面皿中，在电热恒温干燥箱中120℃烘干3h，计算固含量ξ。

式中：m0-实验用的表面皿重量，g：m1-表面皿+涂料液的总重量，g；m2-烘干后的总重量，g；采用两点定位法精确测定钝化夜pH，用电导率仪测定稀释后的电导率。

2.2.3 中性盐雾试验

参照GB/T10125-1997《人造气氛腐蚀盐雾实验》，采用LX-60A精密型盐雾实验机，箱内温度控制在35±2℃，5%氯化钠为实验介质。被试面与垂直方向成30°，让盐雾自由沉降在被试面上。进行连续喷雾72h、96h。试验结束后，试样在清洗前，放在实验桌上自然晾干，用自来水轻轻清洗以除去表面残留的盐溶液，用去离子水冲洗，自然晾干，利用画格法计算表面缓蚀率。

2.2.4 钝化膜的形貌观测试验

在30 mm×30 mm×0.5 mm试片上脱脂吹干，浸涂六价铬钝化液，热风吹干冷却，再经72h、96h盐雾试验，用LW200-3JT显微图像粒度分析仪观察腐蚀程度。

3 试验结果讨论

3.1 汉高六价铬钝化剂配方解析

固含量ξ=(m2-m0)/(m1-m0)×100%=30.96%，pH的测定1.02。6%不同温度的汉高钝化剂稀释后的电导率测定结果见图1，并计算电导率与温度的回归方程。按同样的方法测定8%、10%、12%的电导率。

图1 6%的汉高钝化剂电导率标准曲线

3.2 试验配方性能分析

结合汉高六价铬钝化液的理化分析结果和文献资料，在探索性试验基础上确定镀锌六价铬钝化液的基础配方，并进行测试分析。

3.2.1 还原络合剂A对膜耐腐蚀性的影响

三氧化铬和磷酸按化学计量加入，依次配制络合剂A的量分别占2%、2.2%、2.65%、3%的六价铬钝化液，72 h中性盐雾实验缓蚀率见图2。

图2 络合剂A含量对钝化膜耐腐蚀性的影响

由图2可知络合剂A含量2.15%时效果最好。3.2.2 还原络合剂B含量的优化

依次配制络合剂B的量占1%、3.5%、4.5%、5.5%的六价铬钝化液，其他成分按实验得到的最优量添加，72 h盐雾实验结果见图3。

图3 络合剂B对钝化膜耐腐蚀性的影响

由图3看出，当络合剂B为3.5%时，经72 h中性盐雾实验后试片的缓蚀率为97.5%，当含量在1%～3.5%变化时，随着含量的增加，试片的未腐蚀面积不断增加，铬钝化液络合剂B的最佳含量为3.5%。在六价铬钝化液中，一部分起到还原三氧化铬的作用，另一部分起到络合三价铬离子的作用。而络合剂是影响钝化膜质量、钝化液稳定性、钝化液使用寿命的重要因素。

3.2.3 酸度对膜耐腐蚀性的影响

依次配制pH为0.82、1.02、1.31、1.36的六价铬钝化液，72 h中性盐雾实验缓蚀率见图4。

图4 pH对钝化膜耐腐蚀性的影响

由图4可知，随着pH的增加钝化膜耐腐蚀性提高，但pH超过1.05时，随着pH的增加钝化膜耐腐蚀性开始下降。钝化液pH较低时，锌的溶解过程增强，有利于钝化膜的形成，但同时钝化膜的溶解也加快，导致膜层较薄，钝化膜的耐蚀性不强；钝化液pH较高时，锌的溶解过程减弱，不利于钝化膜的形成，钝化膜的耐蚀性下降。同时试验发现pH达到1.9时，稀释后会出现沉淀。钝化液的pH最好控制在0.9～1.1。

3.3 钝化处理条件对耐腐蚀效果的影响

3.3.1 钝化时间对钝化膜缓蚀率的影响

利用制备的六价铬钝化液，稀释10倍，电导率控制在10～11，不同钝化时间的防腐率见图5。

图5 钝化时间对钝化膜耐蚀性能的影响

通过图5可以看出，钝化时间为60s时，此时钝化膜的耐腐蚀性能达到最好。

当钝化时间60s之前，镀锌层表面的钝化膜是逐渐增厚的过程，耐蚀性较差。随着钝化时间的增长，相应形成的膜层厚度在逐渐上升，耐蚀性也不断增加。当钝化时间从60s延长80s时，出现溶膜现象，使钝化膜的厚度逐渐变薄，耐蚀率反而逐渐降低。60s为钝化的最佳时间。

3.3.2 钝化温度对钝化膜缓蚀率的影响

采取钝化温度分别为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃时，72h的盐雾试验，见图6。

图6 钝化温度对钝化膜耐蚀性能的影响

由图6可知，钝化温度低在镀锌板表面钝化反应缓慢，此时需要的钝化时间就会比较长，镀锌钢板表面形成的钝化膜过于单薄，镀锌层的耐腐蚀率相对较低。钝化温度升高到30℃，在镀锌钢板表面形成的钝化膜的厚度就会增加，试片的耐腐蚀率达到最大为96.78%。但当钝化液温度由30℃上升到45℃时，试片的耐腐蚀率没有继续上升反而下降。钝化温度的最佳值是30℃。

3.4 钝化膜的性能检测

3.4.1 钝化膜附着力的检测

根据GB/T9791-2003的规定，用百割刀法测试附着力，附着力达到97.5%。用丁酮和白纸轻擦镀锌层六价铬钝化膜表面10次，白纸表面无沾染物且钝化膜无脱落现象，说明所得钝化膜附着力令人满意。

3.4.2 中性盐雾实验

72 h中性盐雾试验制备的钝化液未腐蚀100%，汉高99.5%；96h盐雾结果,试验制备的钝化剂97.2%，汉高96.5%。测试说明新制备的六价铬钝化液的缓蚀率略高于汉高铬钝化液的缓蚀率，两者都可以为镀锌板提供较好的保护。

4 结束语

（1）通过对试验所得六价铬钝化膜和汉高六价铬钝化膜的性能测试和比较可知：经72 h、96h中性盐雾实验后，新研制的钝化剂缓蚀率都在100%和97.2%以上，其主要性能指标均满足工业生产要求。

（2）本实验中所得六价铬钝化液组分简单、价格便宜。该工艺所得钝化膜颜色均匀、外观亮丽，处理试样后耐蚀性能高，具有良好的市场应用价值，可以扩大应用。

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Trial Production of Chromate Passivation Agent for Galvanized Sheet&Its Performance Analysis

LIUYou-shuang
（XinjiangBayi Iron&Steel Co.,Ltd)

The hexavalent chromium passivation process is the most common,because of its self-healing,excellent corrosion resistance.Based on the analysis ofHenkel hexavalent chromium passivation solution,studied the influence ofdifferent components in passivation solution passivation process.The results showed that the salt spray time is 72 h,the corrosion rate is zero,and the corrosion area of96h is less than 5%,which meets the requirements ofindustrial production.

galvanized sheet;chromate passivation agent;corrosion resistance

TG335.86

A

1672—4224（2016）04—0008—03

联系人：刘佑爽，男，41岁，工程师，乌鲁木齐（830022）新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂冷轧分厂

E-mail：liuys3@bygt.com.cn