S45C 钢零件镀锌后表面生锈分析

2020-03-09李英奎

中国金属通报 2020年22期

张瑞，李英奎，方圆

（南京钢铁股份有限公司，江苏南京 210000）

S45C 钢主要用于冷床辊道连接的连接件，用户使用地区靠近沿海，因此对成品的耐腐蚀性能要求较高，防锈方式为表面镀锌处理。某厂对一批S45C 钢零件表面镀锌后，发现成品表面存在坑点，在冷床上装配使用后快速的腐蚀生锈，发生快速生锈的零件比例较小，占比约1%，生锈的零件需要进行更换，对该厂的生产效率产生了较大的影响[1]。

镀锌产品快速生锈的原因较多，零件在镀锌前表面未清理干净或表面存在凹坑，在电镀过程中异物遮挡处和凹坑处镀层无法完全覆盖，易在这类地方发生腐蚀，造成电镀产品无法起到防锈作用。在电镀过程中，电镀质量不过关，如镀层有缺陷、电镀后未进行钝化处理等，在此类缺陷处易发生腐蚀，造成电镀产品起不到防锈作用。电镀产品对储存有一定要求，如在腐蚀性气氛或高温高湿环境中会对镀层产生破坏，造成电镀产品起不到防锈作用。

对该厂的生产过程进行经现场调查，零件的加工工艺路线为圆钢下料——中心掏孔——表面车削——零件清洗——电镀锌。客户将130mm 规格圆钢带锯下料成20cm 长的料段，将料段的心部钻孔掏空，表面由外向内车削成椭圆形，对车削完的零件，客户使用防锈油涂抹，放入铁框内在厂房内摆放，现场做好零件的防锈，避免了零件表面锈蚀后产生锈坑，影响电镀表面质量；客户将车削完的零件用铁框运输到电镀厂，电镀前对零件进行清洗，现场观察零件表面清洗干净，表面无杂物等，电镀过程无异常。对电镀完的产品进行表面检查，发现个别电镀产品表面有坑点，从现场取一个电镀后表面有坑点的成品试样，笔者对其进行理化检验和分析。

1 理化分析

1.1 宏观检验

成品表面坑点的宏观形貌见图1，可见镀锌成品表面有明显的坑点，坑点分布较为分散，从零件形状为椭圆状，用户对圆钢的车削量较大，坑点对应的位置在圆钢的内部近表位置。

图1 成品表面坑点件

1.2 化学成分分析

在材料的横截面上取样后，在光谱和碳硫分析仪上测试其化学成分，结果见表1，对比双方签订的技术协议，可见化学成分符合技术协议的要求[2]。

表1 成分分析

1.3 低倍检验

从成品的横截面剖开，取低倍薄片进行热酸腐蚀后观察，低倍组织致密、均匀，未见任何宏观缺陷，在坑点对应圆钢内部位置观察组织致密，无缺陷。低倍检测的图片见图2。

图2 低倍

图3 腐蚀后斑点凹坑处组织形貌 (a100×/b200×)

1.4 金相检测

在镀锌表面坑点处用线切割取横截面金相试样，经过粗磨、细磨、抛光和侵蚀后，分别在显微镜下观察，结果见图3，坑点深度0.04mm，正常处镀层清晰可见，坑点附件镀层破损，坑点底部存在组织变形。

1.5 扫描电镜检测

对镀锌表面坑点扫描电镜观察，结果见图4，缺陷处的镀层与正常处对比，呈破裂状，坑点整体形貌未观察到流线形，该处的坑点无法起到防锈作用。

图4 坑点扫描电镜观察

2 分析和讨论

（1）从化学成分分析，材料符合技术协议要求。

（2）从试样最大规格位置进行低倍检验，低倍上未发现宏观组织缺陷，重点对坑点对应圆钢内部的位置观察，观察得出组织致密均匀，未发现缺陷，该圆钢为130mm，查询为320mm ◊480mm 铸坯轧制，压缩比达到11.6；对坑点处金相组织观察，无裂纹，基体无夹杂物，说明该坑点为后期用户加工过程中产生的。

（3）通过金相和扫描电镜观察，零件表面的电镀层厚度较为一致，镀层均匀，同时电镀产品使用生锈的比例较低，说明客户的电镀工艺无异常。

（4）通过低倍检验观察，排除了原材料内部的缺陷，成品镀件上的坑点是在用户加工过程中产生的；通过对镀层进行金相和扫描电镜观察，排除了电镀工艺的异常，由此推断镀件上的坑点是在零件车削后到电镀前这一过程产生的。通过金相观察，在金相检测坑点的底部存在组织变形，说明该处受到外力碰撞；通过扫描电镜对坑点进行形貌观察，坑点形貌非流线状，坑点不是镀锌后碰撞产生而是镀锌前存在坑点，该坑点处镀层不能完全覆盖。重点找出车削到电镀前零件表面产生坑点的原因。

（5）在现场跟踪客户加工时，客户机加工车削厂和电镀厂不在一个厂区，需要将零件从车削厂转运到电镀厂。在车削到镀锌前有两个地方可能发生碰撞坑点，一个是零件车削过程中刀具抖动，撞击零件表面产生坑点；另外是零件在车削后转运到电镀厂的过程中发生碰撞，零件表面产生坑点，和用户沟通对车削完的零件进行表面检查，从而进一步确定坑点产生的原因。

3 解决措施

与用户交流，用户在车削完表面未发现坑点，零件需要从，使用铁框汽车转运，坑点为用户使用铁框从车削厂转运到镀锌厂转运零件，在转运过程中发生碰撞产生的，该处坑点在后续镀锌时未能镀上，从而造成成品表面生锈。建议客户在铁框内部贴上软垫后进行转运，转运过程中对零件加固，防止颠簸抖动。用改进后的方式转运零件，零件在镀锌后未发现表面有坑点，产品使用防锈效果良好。