收稿日期:2019–05–14修回日期:2019–06–21作者简介:宋乙峰(1986–),男,湖北黄冈人,硕士,工程师,主要从事冷轧涂镀产品的开发与工艺研究方面的工作。•967•热镀锌板三价铬钝化膜发白的原因分析和对策(a)发白试样,涂油前(a)WhitishsamplewithoutbeingoiledFigure1(b)发白试样,涂油后(b)Oiledwhitishsample(c)正常试样,涂油前(c)Normalsamplewithoutbeingoiled(d)正常试样,涂油后(d)Oilednormalsample图1发白试样和正常试样涂油前后的外观AppearanceofwhitishandnormalsamplesbeforeandafterbeingoiledFigure2Table1图2发白试样表面的指纹印Fingerprintsonthesurfaceofwhitishsample表1不同厚度钢板的色差Colordifferenceofthesteelsheetswithdifferentthicknesses钢板厚度/mm外观L*a*b*∆L∆E0.5轻微发白71.19−2.13−1.40−0.670.691.5严重发白76.47−2.27−0.301.311.420.6正常78.42−2.37−0.890.270.301.5正常75.70−0.22−0.980.510.52注:L*为明暗度,a*为红绿色的色度,b*为黄蓝色的色度,∆L为明暗度的差,∆E为总色差。1.3耐蚀性取发白试样和正常试样各3个,按GB/T10125–2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》进行中性盐雾试验,钢板厚度均为1.5mm,钝化膜沉积量均为42mg/m2,结果见图3。中性盐雾试验72h后,发白试样的白锈面积分数均超过5%,最严重的甚至超过20%。正常试样的白锈面积分数小于2%(封边原因引起的边缘锈蚀不计),说明发白试样的耐蚀性较差,不能满足耐72h中性盐雾腐蚀的要求。(a)Figure31.4(b)图3发白试样(a)和正常试样(b)中性盐雾试验72h后的表面状态Surfacestatesofwhitish(a)andnormal(b)samplesafterneutralsaltspraytestfor72hours微观特征采用蔡司AxioImagerZ1m光学显微镜观察发白试样的表面形貌可知,发白试样表面存在沿轧向分布的明暗相间条纹,条纹间距约350μm(见图4a)。暗条纹(见图4b)对应宏观上的细白条纹,此处的膜层比明条纹区域的膜层(见图4c)粗糙,且边界较模糊。•968•热镀锌板三价铬钝化膜发白的原因分析和对策(a)(b)(c)图4发白试样整体(a)、暗条纹(b)和明条纹(c)的微观形貌Microscopicmorphologiesofoverallwhitishsample(a)aswellasdark(b)andbright(c)stripsonitFigure4采用蔡司EVO18扫描电子显微镜观察发白试样的表面形貌,结果见图5a。再分别放大观察图5a中区域A(细白条纹)和区域B(非细白条纹),发现区域A的膜层较粗糙,呈疏松多孔结构,这种结构的膜层容易吸附更多的油污且不易去除,导致耐污渍性差,同时膜层的致密性不好也容易导致防腐性能下降。区域B的膜层较均匀、致密(见图5c),与正常试样的膜层结构(见图5d)类似。采用牛津X-MAX能谱仪分析可知,区域B的膜层Cr含量明显低于区域A(见表2),说明区域B的膜层较薄,这也会导致耐蚀性不足。(a)发白试样,整体(a)Whitishsample,overallFigure5(b)发白试样,区域A(b)Whitishsample,areaA(d)正常试样,整体(d)Normalsample,overall图5发白试样和正常试样表面钝化膜的扫描电镜照片Scanningelectronmicroscopicimagesofpassivationfilmsonwhitishandnormalsamples,respectivelyTable22(c)发白试样,区域B(c)Whitishsample,areaB表2发白试样不同区域的元素组成Elementalcompositionsatdifferentareasofwhitishsample位置w(C)/%w(O)/%w(Si)/%w(P)/%w(Cr)/%w(Zn)/%AB11.225.7821.657.822.170.356.241.593.540.7955.1783.67钝化膜发白的原因分析涂覆辊磨削不良或生产中辊面有线状损伤容易导致钝化膜有细线状条纹缺陷[8]。排查发现,钢卷钝化发白的生产批次所用涂覆辊(见图6a)的辊面存在明显的纹理(见图6b),微观上看为沿辊面的磨削纹(见图6c),磨削纹的间距约0.4mm,与钢板表面细白条纹的间距基本一致,说明膜层表面的条纹来源于涂覆辊的磨削纹。另外还发现,钝化发白严重批次的烘干温度为50~60°C,相对于正常批次的板温(均大于70°C)明显偏低。烘干温度过低时,钝化膜内的水分和醇类不能完全挥发,容易造成膜层疏松,耐蚀性变差[9]。(a)(b)Figure6(c)图6涂覆辊及其表面纹理的照片Photosofcoatingrolleranditssurfacetexture•969•热镀锌板三价铬钝化膜发白的原因分析和对策综上可知,这次钝化膜发白的原因如下:由于三价铬钝化采用顺涂工艺,膜层较薄(一般为100~400nm),当涂覆辊表面存在磨削纹时,容易引起钝化液涂覆不均匀,加上后续固化温度偏低,使所得膜层呈厚度分布不均的纵向条纹,并且疏松多孔,最终导致发白和耐蚀性变差。在相同的辊涂工艺下,厚规格钢板与辊面间的接触力大,涂覆更不均匀,同时板温不容易达标而影响固化效果,因此厚规格钢板的发白现象更严重。3预防和改进措施(1)改善涂覆辊质量:提高辊面研磨精度,避免磨削纹的产生;严格控制聚氨酯辊面材料的硬度和粗糙度[10],避免正常换辊周期内出现辊印。(2)优化辊涂工艺:调整辊位置,以适当降低带钢与涂覆辊之间的接触力;增大辊压和提高辊速比,保证膜厚达标和涂覆均匀性。(3)优化固化工艺:适当提高固化温度的目标值,根据钢板厚度适当调整烘干炉温度,保证固化板温达标。采取以上措施后,因钝化发白导致的不合格品率由1.2%降低至0.1%以下,热镀锌三价铬钝化膜发白问题得到了有效解决。参考文献:[1]石一卉,黎德育,李宁.综述钝化液成分对镀锌层三价铬钝化的影响[J].电镀与涂饰,2017,36(21):1160-1165.[2]潘燕芳,杨芃.热镀锌钢板表面状况对漆膜性能的影响[J].材料保护,2011,44(3):68-70.[3]曾振欧,邹锦光,赵国鹏,等.镀锌层三价铬与六价铬钝化膜的性能[J].华南理工大学学报(自然科学版),2007,35(5):104-108.[4]马冲,李文波,左正勋.影响锌镀层三价铬钝化膜耐中性盐雾腐蚀的因素[J].电镀与涂饰,2007,26(11):4-7.[5]陈立章,杨子秀,柯发云.热镀锌板钝化膜黑斑缺陷分析及控制[J].轧钢,2015,32(4):88-89.[6]杜艳玲,于光远,徐斌,等.镀锌钝化后白色斑点的形成机理及解决措施[J].中国冶金,2009,19(8):24-25,34.[7]岑耀东.热镀锌板钝化缺陷产生的原因及预防措施[J].腐蚀科学与防护技术,2013,25(2):170-172.[8]齐达.热镀锌卷板表面细线状条痕缺陷研究与对策[J].河北冶金,2016(12):26-29.[9]李九龄.带钢连续热镀锌[M].3版.北京:冶金工业出版社,2010.[10]忻志强,杨召辉,孙朝太.镀锌板镀后条状缺陷产生机理及改进措施[J].安徽工业大学学报(自然科学版),2013,30(2):129-132.[编辑:周新莉]•970•