冷轧钢板硅化剂耐腐蚀性能影响因素研究

杨冬+马连众+田春艳

摘 要：为进一步提高无机硅化剂的耐腐蚀性，讨论了不同硅化时间、硅化温度等参数对无机硅化涂层耐腐蚀性的影响，结果表明，在70℃、硅化时间10min时可以获得均匀致密的无机硅化涂层。

关键词：硅化剂；耐腐蚀性；无机硅化涂层；冷轧钢板

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.013

1 前言

在机械加工中，部分冷轧钢板工件在进行硅化处理时对耐腐蚀性要求较高，在这种情况下要不断改进硅化工艺条件，以满足实际生产需要。笔者经过大量试验，通过对比不同硅化时间、硅化温度下CuSO4滴定时间和3%NaCl溶液浸泡时间，得出最佳的工艺条件。

2 实验部分

2.1 实验材料及工艺流程

本实验采用冷轧钢板，尺寸为100mm×30mm×2mm。

氟硅酸锌（98%，湖北武汉），酒石酸（99%，河南郑州），甘氨酸、氟化钠、丙三醇、三乙醇胺和钼酸铵（分析纯），脱脂剂、OP-10和盐酸（市售工业级）。

工艺流程：

预脱脂→水洗→主脱脂→水洗→水洗→除锈→水洗→水洗→硅化→水洗→去离子水洗→干燥→后续处理

2.2 硅化剂组成及工艺条件：

氟硅酸锌10g/L，酒石酸2g/L，甘氨酸2g/L，0.1氟化钠2g/L，OP-10 0.5g/L，丙三醇0.1g/L，三乙醇胺0.05g/L，钼酸铵0.5g/L，pH2.5～3，硅化时间3～20min。

化学试剂为分析纯，用去离子水配制硅化剂。

3 结果与讨论

3.1 温度对无机硅化涂层的影响

本硅化剂适用温度广，从10～95℃均能获得耐腐蚀性较好的无机硅化涂层。考察温度对无机硅化涂层耐腐蚀性的影响，试验结果见表1，硅化时间为10min。

从表1的数据观察，无机硅化涂层的耐腐蚀性先是随着温度的升高而增强，在70～80℃之间达到最佳效果，而后隨着温度的升高有所下降。在10～20℃之间，无机硅化涂层的耐腐蚀性相差不大，CuSO4滴定时间只相差3min，而且3%NaCl溶液浸泡时间也只相差2h。温度上升到70℃以后，耐腐蚀性有了显著增强，这是由于随着温度的升高，氟硅酸锌与冷轧钢板表面的反应速率加快，无机硅化涂层的厚度增加。在70～80℃之间耐腐蚀性最佳，说明此区间温度均较佳。温度升高到95℃，硅化剂出现微量沉淀，耐腐蚀性稍有下降。

3.2 硅化时间对无机硅化涂层的影响

从表2的数据观察，无机硅化涂层的耐腐蚀性先是随着硅化时间的增加而增强，到10min时达到最佳，此后随着硅化时间的增加略有降低。反应5min，无机硅化涂层的CuSO4滴定时间可达到37min，3%NaCl溶液浸泡时间为100h，说明硅化剂在较短的时间内即可形成耐腐蚀性令人满意的硅化涂层，且耐腐蚀性能明显优于传统磷化液。

4 结论

通过考察硅化温度和硅化时间对无机硅化涂层耐腐蚀性的影响，不难看出，若要在冷轧钢板上得到耐腐蚀性能最佳的硅化涂层，工艺条件应该在70℃条件下反应10min。如果考虑实际生产中的成本，由于5min和10min的生成无机硅化涂层耐腐蚀性相差不大，因此在满足无机硅化涂层质量的前提下，可以选择在70℃条件下浸泡5min作为最佳工艺条件。

而对于耐腐蚀性要求不高的冷轧钢板工件，可以选择40～50℃进行硅化处理，以降低成产成本。

参考文献：

[1]崔学军，周吉学，林修洲等.镁合金AZ31锰系磷化膜的生长过程及形成机理[J].中国有色金属学报，2012（01）.

[2]许育东，陈云帮，石敏，王雷，庞志成，丁宁.金属表面硅烷化处理应用的研究[J].金属功能材料，2011（05）.

[3]W.J.van Ooij，M.Stacy，A.Seth，T.Mugada，J.Gandhi，P. Puomi.Corrosion Protection Properties of Organofunctional Silanes ——An Overview[J].Tsinghua Science and Technology，2005（06）.

[4]陈义庆，徐小连，李天统，钟彬，肖宇，艾芳芳，李琳.表面粗糙度对冷轧钢板磷化质量的影响[J].腐蚀与防护，2011（09）.

[5]方震.化学转化膜的发展动态[J].电镀与涂饰，2009（09）.

[6]刘倞，胡吉明，张鉴清，曹楚南.金属表面硅烷化防护处理及其研究现状[J].中国腐蚀与防护学报，2006（01）.

[7]焦龙，于锦，白芳.热轧钢板和冷轧钢板水基防锈剂的研究[J].电镀与涂饰，2015（05）.

[8]王耀祖.ST12型冷轧板涂装前处理的研究[D].大连工业大学，2015.

本文系沧州市科技局项目《冷轧钢板表面硅化工艺及性能研究》研究成果，课题编号：151101001