J442D汽车装饰用不锈钢饰条腐蚀原因分析

2022-12-07李玉峰王长波

材料保护 2022年6期

李玉峰，惠恺，王长波，徐斌

(酒钢集团宏兴股份公司钢铁研究院，甘肃嘉峪关 735100)

0 前言

汽车装饰条是指应用于乘用车车身的侧面亮条以及车窗上的外水切装饰亮条，起装饰与挡风作用，常用材质有橡胶、不锈钢和铝材，通过和门框胶条的卡接固定。近年来，随着人们生活水平和审美观念的提高，不锈钢车用装饰亮条(不锈钢饰条)大量在中高端乘用等车上使用，车均使用不锈钢材料约2.5 kg/辆，对其材料要求也非常苛刻，包括表面质量、光泽度、耐蚀性、成型性能等，其所使用的不锈钢亮面材料代表了国内乃至国际不锈钢的最高表面质量水平。

在不锈钢饰条材料中，SUS304、SUS430等在早期被广泛使用[1]。目前，市场主流车系装饰用材料的选用还是以SUS430J1L为基础，如日本金属NK430MA[2]、日新制钢NSS442M3[3]、韩国浦项STS430J1L属同类钢种，均是源于日本不锈钢标准SUS430J1L钢种，国内各钢企根据市场和用户需求，也开发出了满足中高端车系装饰要求的442D、436D等钢种材料。

某钢厂根据市场和用户需求，开发出满足汽车装饰条用不锈钢材料442D。该产品表面质量满足用户要求，但将其制成装饰条成品(饰条成品)过塑后进行480 h中性盐雾试验，结果饰条成品表面发生局部锈蚀。为更好地分析锈蚀产生的原因，取饰条成品进行了480 h中性盐雾试验并对结果进行了评析，同时对饰条成品锈蚀部位和本批次原料取样进行分析，查找原因并制定了预防和控制措施，在后续的生产及用户使用中再未发生饰条锈蚀现象。

1 试验材料及方法

1.1 试验材料

试验材料为国内某大型装饰条生产企业用某钢厂生产的442D不锈钢制成的装饰条成品(厚度0.5 mm)，其成分见表1，对其组织进行分析，得到其金相组织如图1，从图1看，组织良好，晶粒度8级，已发生完全再结晶。

表1 饰条成品化学成分(质量分数)

1.2 试验方法

盐雾腐蚀试验可以模拟出大气环境下的盐雾腐蚀，并且加快整个腐蚀进度，在短时间内就可以得到试验结果，在汽车行业发挥重要作用，可以测试产品的可靠性及品质。本次试验方法采用中性盐雾腐蚀试验。

试验前，先将纯水与分析纯NaCl配成5%(质量分数)NaCl溶液，0.05 mol/L NaOH调整pH值，然后对样品表面经清理、封边后，放入盐雾箱，在盐雾箱中35 ℃盐雾环境下480 h。实验结束后经流水冲洗干净试样上的NaCl颗粒并吹干，宏观观察实验后试样的表面状态。所用设备：Q - FOG CCT1100盐雾试验箱；放置形式：插片(与垂直方向成20°)；盐溶液pH值：6.5～7.2(喷雾溶液)；沉降率：1.5±0.5 mL/(80 cm2·h)。

2 试验结果与分析

2.1 中性盐雾腐蚀试验结果

对饰条成品按照GB/T 10125-2012进行中性盐雾腐蚀试验，480 h后开箱检查，剔除饰条边缘人为加工过程中缝隙积水所造成的淌锈现象(图2b)，发现饰条表面出现不同程度的锈蚀点，见图2。按照GB/T 6461-2002评级标准，饰条经480 h盐雾腐蚀后保护评级为6级，远低于标准要求。

2.2 原因分析

对图2d中锈蚀部位1，2进行缺陷区域划分及切割处理，进行扫描电镜分析，分析内容包括腐蚀形貌及成分分析，图3、图4为腐蚀形貌分析。

从图3、图4来看，腐蚀形貌为长条状腐蚀坑及断续腐蚀坑相连成条状，且盐雾腐蚀过程中由于重力作用腐蚀产物扩展附着至相邻基体，图5～7为腐蚀区域及腐蚀产物EDS成分分析结果。从EDS 分析结果可知，盐雾腐蚀产生的主要原因为夹杂物所致，夹杂物主要类型为 Al - Mg - Si - Ca 及Al - Si - Ca复合型夹杂物，饰条发黄部分为腐蚀产物附着所致，腐蚀产物主要为铁的氧化物。

为更好地分析饰条锈蚀产生原因以及和夹杂物的关系，对本批次饰条的2D板取样进行金相、夹杂物扫描电镜分析，结果如图8、图9所示。

从金相照片结合面扫描分析可以看出，饰条原料2D板材中夹杂物类型同饰条成品，也是以Ca - Al - Si - Mg 的B 类符合夹杂物为主，夹杂物评级为1.5级，夹杂物塑性变性能力较高，沿轧向的长度较长。由于此类夹杂物尺寸较大，塑性较高、延展性好且Ca含量较高，而Ca元素有效降低了Al - Si系夹杂物的熔点，在钢液中此类夹杂物更容易碰撞、长大，是造成板材中夹杂物尺寸较大的主要原因，这也更加印证了本批次饰条中性盐雾腐蚀试验过程中存在锈蚀的原因。

中性盐雾腐蚀试验盐雾中含有大量的Cl-，金属材料表面的氧化及防护层无法阻隔Cl-的活动和浸入，Cl-在穿透材料表面以后，会与金属基体发生电化学反应，对材料造成局部的应力腐蚀破坏。表面腐蚀的同时还会改变材料本身的原有性能，长时间腐蚀后还会通过空隙及裂缝进入产品内部，进一步腐蚀基体材料[4]。该试验中盐雾腐蚀试验的周期长达480 h，长时间侵蚀，若饰条原料中存在一定量的夹杂物时，饰条表面的钝化膜被破坏，饰条夹杂物部位首先得到腐蚀，较大或严重的夹杂物破坏了材料表面均匀性，从而引发局部锈蚀，在盐雾腐蚀环境下，盐雾中大量的Cl-等穿透能力较强的离子在缺陷处发生了应力腐蚀[5-7]，同时在长时间腐蚀环境下，腐蚀液浸入到基体内部，加剧了基体的腐蚀，在缺陷部位形成锈蚀斑；同时，夹杂物部位和周围存在电位差，也加速了锈蚀的发生。另一方面，夹杂物类型、尺寸和锈蚀有直接关系，本批次的夹杂物主要为Ca - Al - Si - Mg 的复合B类夹杂物，此类夹杂物在轧制过程中沿轧向变形能力强，易结合形成串状夹杂物，加剧了饰条成品的锈蚀。图10为工艺改进后(钢包、合金物料、AOD/VOD/LF炉工艺过程控制等)饰条原料2D板夹杂物控制情况，从图中可以看出，炼钢工艺改进后，2D板中夹杂物的数量、类型较锈蚀板原料中的夹杂物数量、类型发生了较大变化，此时夹杂物主要以C类硅酸盐类细系夹杂物为主，用户在饰条成品盐雾腐蚀试验和使用过程中也再未发生锈蚀现象。