镀锌C-Mn-Al-Mo系双相高强钢盐雾腐蚀行为研究

陈 菲，刘立学，刘靖宝

（1.河钢乐亭钢铁有限公司，河北063611；2.河钢集团唐钢公司，河北063016）

0 引言

高强度、高速性的钢板在汽车工业得到了广泛应用，双相钢在汽车车身用钢的比例越来越高。车企对耐蚀性提出了更高的要求，尤其高端自主品牌、合资品牌、进口品牌车身的结构件和安全件也采用热镀锌汽车板进行生产。为提高双相高强钢的综合性能，在成分中添加了大量的合金元素，如Mn、Si、Mo等，造成其微观组织较为复杂，退火时出现表面合金元素的选择性氧化，降低镀锌时的浸润性，造成锌层缺陷的产生，如漏镀、爆锌、针孔等，致使双相钢的可镀性变差，带钢产品的抗腐蚀能力无法满足下游客户的需求[1-3]。本文主要研究了HC420/780DPD+Z高强钢的盐雾腐蚀机理。

本文针对HC420/780DPD+Z的腐蚀机理和腐蚀产物进行了分析研究，对涂层的抗腐蚀能力通过盐雾腐蚀试验进行评价，根据研究结果指导现场的生产实践。

1 试验方案和材料

选取镀锌板双相产品HC420/780DPD+Z为试验材料，经过转炉熔炼后，进行连铸、热轧、酸轧、连续镀锌。镀锌基板的主要化学成分为：0.08%C，2.01%Mn，0.08%Si，0.56%Al，0.2%Mo，含有少量的 B元素，其余为Fe。样板公称厚度1.2 mm，锌层重量双面3点平均值为100 g/m2，无钝化涂油。

将取样钢板用保鲜膜包裹起来，防止带钢的划伤，再用剪板机切成150 mm×100 mm的样片，样片数量为9块。进行12 h、24 h、36 h的盐雾腐蚀，在场发射扫描电镜上对腐蚀产物进行分析。

试验条件：设备为盐雾试验箱，型号为RK-120，执行标准为 GB／T10125—1997《人造气氛腐蚀试验：盐雾试验》；箱内温度：（35±2）℃；氯化钠浓度：50.08 g/L；氯化钠 pH 值：7.0；沉降量：24 h 喷雾后，每80 cm2面积上1、1.5和2 mL/h。试样与垂直方向成30°放置，胶带封边。

图1 盐雾试验表面图像

2 试验结果与讨论

2.1 宏观形貌分析

在试验过程中，为了保证箱内气氛的稳定，我们采取12 h开启一次，记录样本变化。

图1所示为双相高强钢盐雾腐蚀后的宏观形貌。从图1中可以看出，镀锌板经过12 h盐雾腐蚀后，纯Zn层与NaCl溶液反应，在锌层表面产生白锈，白锈面积大于85%，白锈为纯Zn层的腐蚀产物，而基体未见腐蚀；当腐蚀时间为24 h，白锈层厚度增加，白锈面积达到了100%。继续增加腐蚀时间到36h，锌层表面产生了红锈，说明锌层已经完全被腐蚀，基板开始腐蚀。通过评级耐蚀要求，不能达到汽车用钢的标准，锌层损坏程度达到75%红锈面积的超重度。

2.2 金相组织分析

HC420/780DPD+Z镀锌双相高强钢的金相组织如图2所示。晶粒尺寸根据测量大约为8 μm，且金相组织非常均匀。经过镀锌退火处理后，双相钢发生了完全的动态再结晶晶粒，晶粒得到了明显的细化。组织主要为铁素体和马氏体，并且含有少量的贝氏体[4]。

图2 HC420/780DPD+Z双相高强钢的金相组织

2.3 盐雾试验检测

HC420/780DPD+Z镀锌双相高强钢的样板盐雾腐蚀检测数据见表1。从表1中可以看出，随着腐蚀时间的增长，损失的重量成增加的趋势，沉降量为1 ml/80 cm2·h的情况下，经过腐蚀12 h后失重量为0.307g，经过腐蚀24 h后失重量为0.532 g，经过腐蚀36 h后失重量为0.653g。在前12 h内，腐蚀速度较快，主要是表面的纯Zn层与NaCl溶液反应；随着反应的进行，经过中间12 h的腐蚀后失重量只有0.223 g，腐蚀速率呈现下降趋势。沉降量为1.5 ml/80 cm2·h 和沉降量为 2 ml/80 cm2·h 的情况下，沉降量也出现类似现象。这是由于在盐雾腐蚀不断进行的过程中，样板表面的腐蚀物形成了一个间隔层，阻碍了腐蚀的进行。

表1 样板盐雾腐蚀数据

从不同盐雾腐蚀时间的失重曲线（见图3）可知，腐蚀后损失重量与沉降量存在一定的关系，沉降量减小，腐蚀失重量也会变小。腐蚀超过24 h后，不同沉降量条件下的重量损失有显著区别[5]。

图3 时间失重曲线

图4所示为镀锌板腐蚀后的表面形貌，从图4（a）可以看出，腐蚀产物呈雪花状。对图4（a）中A点位置进行了EDS分析，腐蚀产物中的元素主要有C、O、Cl、Fe、Zn、Na。从图 4（d）和（e）可以看出有些腐蚀产物呈冰晶状。腐蚀初期，纯锌层与溶液反应剧烈，腐蚀速度较快，随着腐蚀的进行，在锌层表面形成一层保护膜，阻碍了腐蚀的进行，腐蚀速度减慢[7]。腐蚀后期，纯锌层的腐蚀产物依附在表面。依附在锌层表面且不易脱落，而且溶解氧得不到及时补充，造成电偶腐蚀效应有所降低，造成腐蚀速度降低。

3 结论

图4 腐蚀后的表面形貌

C-Mn-Al-Mo系镀锌双相高强钢产品的腐蚀行为具有以下特点：腐蚀速率在盐雾腐蚀试验的初期较快，随着腐蚀时间的增加，表面形成保护膜，降低了样板内部与腐蚀液的接触，使腐蚀的速率下降。失重的重量是伴随沉降量的增大而变重；含铝双相高强钢的显微组织主要为铁素体和马氏体，并存在少量的贝氏体。双相高强钢经过12 h的盐雾腐蚀，在表面大量生成白锈，使带钢表面的纯锌镀层受到腐蚀，36 h后产生大面积的红锈，Fe3O4为主要腐蚀产物，基板发生了腐蚀。