1、隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車用熱鍍鋅鋼板的國產(chǎn)化程度不斷提高，轎車的發(fā)展對熱鍍鋅板的質量、品種和規(guī)格提出了更高的要求。熱鍍鋅板由于使用需要，長期暴露于大氣中，易于受到大氣中潮濕氣、以及等的腐蝕，影響產(chǎn)品質量，縮短產(chǎn)品的使用壽命。在沿海城市及重工業(yè)地區(qū)，由于同時受到值、固體顆粒等影響，熱鍍鋅板的腐蝕速率也會加快，對其耐腐蝕性能提出了更高3的要求。熱鍍鋅板在鹽霧實驗中，表面鋅層首先被腐蝕，腐蝕產(chǎn)物比較疏松，呈白色絮狀覆蓋在鋼板表面，稱之為“白銹”。隨著鹽霧噴淋時間的延長，鍍層逐漸被腐蝕殆盡，隨后基板開始腐蝕，腐蝕產(chǎn)物為紅色，稱之為“紅銹”。由此可見，鍍層的厚度與組成是決定紅銹產(chǎn)生時間，即鍍層腐蝕完畢、

2、基板開始腐蝕所需時間的決定因素。本章通過鹽霧腐蝕實驗和電化學實驗比較稀土含量對鍍鋅板耐腐蝕性能的影響，并運用分析腐蝕產(chǎn)物，對實際生產(chǎn)提出指導性意見。1鍍層厚度的測量結果在鍍前處理工藝及冷卻方式相同的情況下，鍍層厚度與熱浸鍍時間和鋅液成分有關。圖所示為采用傳統(tǒng)鍍鋅液成分浸鍍時間與鋼板表面鍍層厚度之間的關系。浸鍍時間增加，鍍層也逐漸增厚。當浸鍍時間較短時，鍍層的連續(xù)性較差，容易產(chǎn)生漏鍍。浸鍍時間超過后，鍍層已完全覆蓋鋼板。把鋼板表面劃分為個區(qū)域，用測厚儀在每個區(qū)域內(nèi)取10個測量點進行測量，計算平均值作為此區(qū)域的平均厚度值，得到鍍層厚度曲線（圖4-。2鋼結合鋼板表面宏觀形貌來看，傳統(tǒng)鍍鋅液流動性較差

3、，鋼板出鋅鍋后表面鋅液向下流動速率較慢，凝固后表面鋅層存在波浪狀起伏，兩側厚度差較大，厚度明顯不均。由于鋼板出鋅鍋后采用豎直流平冷卻的方式，因此靠近鋼板底部的鍍、8、9三個點的平均厚度要高于其他各點。整體上看，隨著浸鍍時間的延長，鍍層厚度也呈增加的趨勢。鍍層平均厚度與浸鍍時間的關系（不含稀土鍍層平均厚度與浸鍍時間的關系（不含稀土鍍層不同區(qū)域內(nèi)厚度曲線圖（不含稀土厚度曲線；測量區(qū)域由3.1及.23.3的.計1算可知，鍍鋅液中添加稀土元素后，鋅液流動性增加，表面張力降低，鋅液與基板間的潤濕角減小，因而在樣板豎直凝固及冷卻過程中，鋅液不斷向下流動，甚至滴落，最終樣板表面的粘鋅量較少。因此，添加稀土元

4、素后，樣板表面鍍鋅層厚度普遍小于未添加稀土的樣板，對四種不同成分鍍鋅液鋼板的鍍層厚度測量結果如圖4-所3示。比較四種鋼板的鍍層厚度曲線圖3可以看出，樣板表面鍍層最不均勻，厚度值相差最大；添加稀土后，鍍層均勻性較好，鍍層厚度曲線比較平緩。隨著鍍鋅液中稀土含量的增加，在相同浸鍍時間下，鍍層的平均厚度逐漸降低，同時鍍層也更為平整均勻，鋼板各測量區(qū)域內(nèi)厚度相差不大，具有比較好的表面效果。進一步實驗表明，當稀土含量大于0.時1%，鋼板表面鍍層很薄，易于出現(xiàn)漏鍍現(xiàn)象，影響熱浸鍍效果。0.069Re一上一O.CB3Re0.11ReserialnumberD.DD0.D2D.D40.069Re一上一O.CB3

5、Re0.11ReserialnumberD.DD0.D2D.D40.D6,60.1QweightpercentoftheReinZn-C.177AI(%)圖3鍍層厚度與鍍鋅液成分的關系（浸鍍各測量點厚度；平均厚度含稀土熱鍍鋅板的耐腐蝕性能研究熱鍍鋅板的鹽霧腐蝕行為熱鍍鋅板在鹽霧腐蝕實驗中，鍍層和基板先后發(fā)生氧化腐蝕，參照美國腐蝕實驗方法，記錄初次出現(xiàn)紅銹的時間，同時根據(jù)熱鍍鋅板紅色銹點的面積(銹點周圍銹跡的面積不計)來計算樣板表面紅銹的面積百分比。一般來說，當鍍層成分相同時，鍍層全部腐蝕所需的時間與鍍層的厚度有關。鍍層越厚，全部腐蝕所需的時間越長，基板越難被腐蝕，出紅銹時間也越久。表4-所1示

6、為未添加稀土的熱鍍鋅板鍍層厚度與出紅銹時間的關系。表1鍍層厚度與出紅銹時間的關系(不含稀土)鍍層厚度(inn)30.4235.4940.7345.964S.28出紅銹時間(1)911121415四種不同鍍層成分鋼板的鹽霧實驗照片如圖4所示：圖紅銹天；天當鹽霧實驗進行到第天時，鍍層成分為的鋼板表面出現(xiàn)紅色銹點，約占樣板面積的，而C、表面均無紅銹產(chǎn)生。最后一塊出現(xiàn)紅銹的樣板成分為，時間為天，紅銹百分比約為根據(jù)鍍層中稀土含量的不同，適當調(diào)整浸鍍時間，使得七種樣板的鍍層厚度相近，盡量消除厚度不同對腐蝕時間的影響，進行鹽霧實驗，此時，鍍層表面的成分、結構以及化學活性是鋼板出紅銹時間和百分比的決定性因素。

7、其結果如表2所示。表2鹽霧腐蝕實驗結果試樣編號稀土含量wt%鍍層平均厚度初出銹時間紅銹百分比%A31.S5114B0.02330.613C0.03631.25203D0.04531.08291E0.06930.54301F0.0S329.S7231.5G0.1129.49222從實驗結果來看，樣板、的鹽霧腐蝕實驗結果最好，初出銹時間普遍長于其他樣板，紅銹百分比也最低；未添加稀土的樣板初出銹時間最短，且紅銹百分比最高，表明稀土對鍍層的耐鹽霧腐蝕性能有顯著的提高作用。而稀土含量在區(qū)間范圍內(nèi)時，樣板耐腐蝕能力優(yōu)于其他成分區(qū)間內(nèi)的樣板。鹽霧腐蝕產(chǎn)物分析熱鍍鋅板在鹽霧實驗機內(nèi)，長期處于高濃度的濕熱環(huán)境中

8、，鍍層表面純鋅層首先發(fā)生腐蝕，產(chǎn)生白色銹跡，稱為“白銹”。鍍鋅層作為熱鍍鋅板防腐犧牲陽極，在大氣環(huán)境下容易發(fā)生均勻腐蝕，形成致密的堿式碳酸鋅O這種堿式碳酸鋅比較致密，覆蓋在鍍層表面起到阻止進一步發(fā)生腐蝕的作用。而在鹽霧實驗中，在溶液的浸蝕，局部逐漸積累并在潮濕氣氛共同作用下，難溶、密集的被疏松、易于溶解的氯鹽化合物所取代，腐蝕產(chǎn)物進一步發(fā)生反應，生成，表面形成的腐蝕產(chǎn)物比較疏松，對鍍層的保護作用有限，鍍層表面腐2蝕和溶解2的過程反復交替進行，鍍層逐漸被腐蝕。對、四種樣板的腐蝕產(chǎn)物進行分析，結果表明四種樣板表面TOC o 1-5 h z所產(chǎn)生的白銹主要成分均為和。32622當鍍層局部腐蝕殆盡后，

9、基板在和潮濕氣氛作用下發(fā)生腐蝕，腐蝕產(chǎn)物為紅色銹點，周圍伴隨有黃褐色銹跡。經(jīng)實驗測定，四種樣板紅銹的主要成分均為c等。2.3極化曲線的測量與計算分析鹽霧實驗以紅銹的出現(xiàn)時間和百分比為評價標準，只有當部分區(qū)域內(nèi)的鍍層腐蝕殆盡時，基板才開始發(fā)生腐蝕，產(chǎn)生紅銹，是對整個樣板表面宏觀上耐腐蝕性能的考察，且其腐蝕條件較為苛刻，腐蝕速率比采用溶液恒溫浸泡等實驗方法高。若以出白銹時間和百分比為依據(jù)，根據(jù)觀察，、四種樣板表面在1小時內(nèi)均被白銹全部覆蓋。因此，鹽霧實驗不能從微觀上體現(xiàn)出這四種樣板表層耐腐蝕性能的差異。極化曲線測定的是鍍層表面純鋅層在溶液中的極化行為，結合鹽霧實驗結果，取A、四塊樣板，用電化學方法

10、測定四種樣板極化曲線圖w表表3四種樣板的自腐蝕電位計算值樣板A(ORe)CCO.O36Re)EC0.06?ReG(0.11Re)自腐蝕電位CV)-0.9997-0.9956-0.9938-09963圖6腐蝕速度受陰極反應擴散控制的典型極化曲線58與鹽霧實驗生成白銹的機理相似，在溶液中，鍍層表面致密的堿式碳酸鋅保護膜受到破壞，發(fā)生腐蝕。32在熱浸鍍液中，不可避免地存在著細微的鋅渣和鋅灰顆粒，以及一些鋅的氧化物、硫化物等。鋼板出鋅鍋后至鍍層完全凝固時，由于不加稀土的熱浸鍍液黏度較高，流動性較差，部分雜質顆粒被黏附在鍍層中，有些甚至存在于鍍層表面。這些雜質破壞了保護膜的完整性和致密性，周圍還可能伴隨

11、著許多微孔，在的作用下，容易發(fā)生點蝕，在雜質區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生蝕坑。添加稀土元素，利用其強脫氧、脫硫作用下反應生成稀土氧化物、硫化物以及硫氧化物，使熱浸鍍液中的雜質大大減少。此外，由于稀土提高了熱浸鍍液的流動性，鋼板出鋅鍋豎直冷卻時，鋅液能夠流過整個鋼板表面，在底部富集滴落的同時帶走一部分雜質顆粒，進一步減少了鍍層中雜質的含量，由圖3-可1知，鍍層表面光潔平整，其保護膜也較為完整致密，因而在溶液中腐蝕速率較慢。32探針微區(qū)電位分析為進一步研究稀土元素對鍍層表面耐腐蝕性能的影響，運用探針對未添加稀土以及添加稀土的兩塊樣板進行微區(qū)電位的測量，結果如圖7所示。WonkFunctiQn(ddjtfJELI:f

12、fiQFoWonkFunctiQn(ddjtfJELI:ffiQFo一號二匕EgE口圖7微區(qū)電位分布圖探針所反映的是樣板表面微小區(qū)域6內(nèi)電位的分布情況，具體表現(xiàn)為探針與腐蝕金屬電極表面上的薄水膜之間的伏打電位差。因此，鍍層表面的高度差異、晶粒與晶界的區(qū)別、雜質微粒的分布等等都會影響探針所測得的功函數(shù)值。圖中，功函數(shù)的值較低，且變化幅度較大內(nèi)在樣板表面測量區(qū)域內(nèi)，微區(qū)電位存在嚴重的分布不均勻性。而在圖中，功函數(shù)的值較高，且變化幅度較小，樣板表面的電位分布較為彌散，沒有一定的規(guī)律可循。由此可見，稀土元素的添加，可以提高樣板表面的平均電位值，使樣板表面電位分布更均勻，極差更小。從理論上來說，電位較高

13、、分布較均勻的樣板，其耐腐蝕性能更好。稀土對耐腐蝕性能的影響機理結合第三章中對含稀土熱鍍鋅層的組織結構觀察與分析，在熱浸鍍液中添加稀土元素，能夠顯著提高熱鍍鋅鋼板的耐腐蝕性能，主要有以下一些原因：3.1添加稀土元素提高了熱浸鍍液的流動性，使鍍層表面更為平整光潔（圖i在大氣條件下，鍍層所形成的保護膜更為致密完整，雖然在高環(huán)境中發(fā)生反應生成，但一定程度上仍起到了延緩腐蝕22的作用；稀土元素易于與、等結合，生成的稀土氧化物與硫化物在凝固過程中一部分作為晶核繼續(xù)生長，一部分表層的顆粒則隨著鋅液的滴落而除去，同時抑制了熱浸鍍液中鋅渣和鋅灰的形成。未添加稀土的熱浸鍍液中，則存在著大量鋅渣、鋅灰以及鋅或鋁的氧化物、硫化物顆粒，根據(jù)晶間區(qū)雜質或第二相選擇性溶解理論59，鍍層中的夾雜物易于在晶界上偏析，形成表面活性區(qū)域，造成表面能的不均勻性，在表層形成很多微孔，且腐蝕