金属橡胶产品储存过程中镀锌层被腐蚀的原因分析

2021-05-31李佩林张俊荣袁鹏程

电镀与涂饰 2021年9期

李佩林，张俊荣，袁鹏程

（博戈橡胶塑料(株洲)有限公司，湖南株洲 412007）

金属橡胶复合产品是由金属部件和橡胶材料组成，经硫化后制得的复合件。其中金属表面需要进行防腐处理，橡胶面不允许覆盖防腐层，并且橡胶不耐高温烘烤。电镀锌工艺具有镀层外观及防腐性能好，烘烤温度低，橡胶面不上镀等优点，因而作为金属橡胶产品的防腐工艺被广泛应用。

某型金属橡胶产品包装好存储1周后，在抽检产品外观时发现镀锌层表面出现腐蚀点(见图1)，并并且腐蚀面积随存储时间延长而增大。本文通过对镀锌层的防腐性能检测及后处理工序中各种材料等相关因素进行逐一排查，得出导致腐蚀的原因。

图1 镀锌层表面的腐蚀点Figure 1 Corrosion pit on zinc coating surface

1 金属橡胶电镀锌的工艺过程

工艺流程大致为：电镀锌→外套圆周面精加工→精加工面涂防锈油→包气相防锈纸→纸箱包装储存。

该工艺流程已使用多年，从未出现镀层被腐蚀的现象，因此电镀锌工艺本身不存在系统性问题。镀锌层被腐蚀主要有2个可能原因：

(1) 镀锌层本身的防腐性能不合格。

(2) 后处理工序存在腐蚀性物质，导致锌层被腐蚀。后处理工序中所涉及的材料有包装纸箱、机加切削液、防锈油和气相防锈纸。

2 原因分析

2.1 镀锌层的防腐性能分析

抽取产品，按ISO 9227:2012Corrosions Tests in Artificial Atmosphere—Salt Spray Tests进行中性盐雾(NSS)试验，要求72 h无白锈，360 h无红锈。从表1可知，镀锌层的防腐性能合格，故排除了该因素。

表1 镀锌产品中性盐雾试验结果Table 1 Results of neutral salt spray test of zinc plated products

2.2 后处理工序所用材料分析

2.2.1 包装箱

经确认，镀锌产品所采用的纸包装箱均由同一家供应商供货，且未有变更。使用时未发现纸箱外观、颜色、气味、硬度及质感方面有任何异常。

另外，同仓库内的其他镀锌产品在包装储存中都未见异常。

分析认为镀锌层腐蚀的原因与包装纸箱的关系不大。

2.2.2 机加切削液

经与机加供应商确认，切削液的品牌及型号已经多年未变。

对切削液样品进行委外检验，未发现切削液对产品有腐蚀性(见表2)。

表2 切削液防腐性的检测结果Table 2 Test result of corrosion resistance of cutting fluid

2.2.3 防锈油

防锈油为安美P5-1油性软膜防锈油，属于非水性乳化防锈油，有效防锈期为24 ～ 30个月，实际现场使用已有两年之久，一直未出现异常。

对本批次防锈油取样，滴在镀锌产品表面，静置观察，发现3个月后产品表面依旧无腐蚀，说明防锈油不会腐蚀镀锌层。

2.2.4 气相防锈纸

分别依据GB/T 2678.2–2008《纸、纸板和纸浆水溶性氯化物的测定》、GB/T 2678.6–1996《纸、纸板和纸浆水溶性硫酸盐的测定(电导滴定法)》和GB/T 1545–2008《纸、纸板和纸浆水抽提液酸度或碱度的测定》，取样检测气相防锈纸的氯含量、硫含量和pH，并根据GB/T 22814–2021《防锈原纸》进行评价。从表3可见，气相防锈纸的pH、氯含量和硫含量都超出限值。锌为两性金属，易溶于酸，也能溶于碱，而含硫、氯的盐类物质也对锌层有腐蚀作用，因此气相防锈纸可能是导致锌层腐蚀的主要原因。

表3 气相防锈纸的检测结果Table 3 Test results of vapor-phase corrosion inhibiting paper

采用能谱仪对锌层腐蚀样品的正常区和腐蚀区进行成分分析，结果见表4。腐蚀区比正常区多了氯、硫两种元素，进一步推测是气相防锈纸中的含氯、硫物质在碱性环境下与镀锌层发生了腐蚀反应，导致产品表面出现腐蚀点。

表4 锌层正常区和腐蚀区的元素组成Table 4 Elemental compositions of normal and defect areas of zinc coating

为验证上述推测，改用A品牌的气相防锈纸并对A品牌气相防锈纸取样检测，结果并未在其中检测出Cl元素，其水溶性硫酸盐含量为0.036 97%，pH = 6.59，符合GB/T 22814–2021的要求。采用A品牌气相防锈纸对镀锌产品进行包装并储存，4个月后依旧未见异常。这说明此前镀锌层出现腐蚀点的确是采用不合格的气相防锈纸包装所致。