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摘 要:通過(guò)預(yù)鍍富Zn鍍層，可提高Zn-Ni合金鍍層的耐蝕性及抗石擊性。以純Zn和各種不同Ni含量的Zn-Ni合金層作為總鍍層質(zhì)量為20g/m^2的Zn-Ni合金鍍層的電鍍底層，研究富Zn底層對(duì)微觀結(jié)構(gòu)、耐蝕性及抗石擊性、Zn-Ni合金鍍層鋼板磷化性，以及磷化膜對(duì)漆層附著力的影響。從鹽霧試驗(yàn)的紅銹時(shí)間與鍍層Ni含量之間的關(guān)系可以得出以下結(jié)論：當(dāng)鍍層Ni含量為10．5％－11．5％時(shí)，鍍層的耐蝕性最大。在循環(huán)腐蝕試驗(yàn)中，Zn-Ni合金鍍層的耐蝕性劣于底層Ni含量較高的試樣。在實(shí)際生產(chǎn)線的試驗(yàn)中，增加酸洗液HCl濃度，降低最初電鍍槽電流密度，可提高鋼板的抗石擊性，也可提高最后電鍍槽的電流密度以及鍍層鋼板的磷化性和漆層附著力。
關(guān)鍵詞 ：電流密度 電沉積 電鍍 涂層 腐蝕 石擊 酸洗 磷化 性濕附著力
1 前言
zn—Ni合金鍍層因其優(yōu)良的耐蝕性已被應(yīng)用于汽車工業(yè)。由于其依然存在諸如涂裝后耐蝕性及抗石擊性差等問(wèn)題，阻礙了zn—Ni合金電鍍技術(shù)在汽車上的應(yīng)用。許多研究人員致力于zn— Ni合金電鍍鋼板涂裝后的抗石擊性及耐蝕性的改進(jìn)。Lin等人在研究酸浸洗過(guò)程中閃鍍層微裂紋的發(fā)展時(shí)，發(fā)現(xiàn)微裂紋與鍍層主體之間的機(jī)械嚙合作用能提高涂層鋼板附著力和成形性。w.S.Cho等人研究了鍍層Ni含量對(duì)zn—Ni合金電鍍鋼板完全涂裝后抗石擊性的影響。其結(jié)果說(shuō)明，當(dāng)鍍層Ni含量超過(guò)11%時(shí)，抗石擊性就下降。
有研究報(bào)告指出，降低電鍍初始階段的電流密度，就能在鍍層與鋼基板之間獲得良好的結(jié)合力及抗石擊性，這是因?yàn)槌跏茧A段沉積的zn—Ni合金層晶體異質(zhì)外延生長(zhǎng)。Y.S.Jin等人研究了酸洗液中HC1濃度對(duì)抗石擊性的影響，發(fā)現(xiàn)通過(guò)增加HC1濃度會(huì)在鋼板表面形成微觀的凹凸不平，從而提高其抗石擊性。Oishi等人發(fā)現(xiàn)，酸洗過(guò)程中由于晶界磷偏析的選擇性溶解而形成凹坑，并與zn—Ni合金鍍層產(chǎn)生機(jī)械嚙合效應(yīng)后，就能提高其抗石擊性。
除抗石擊性外，對(duì)于汽車車身用zn合金電鍍鋼板來(lái)說(shuō)，耐蝕性及漆層的附著力也是極其重要的。許多研究人員的研究結(jié)果證實(shí)，Ni含量為10% ～15%的7相的zn—Ni合金鍍層具有高耐蝕性，因?yàn)槠浔砻鏁?huì)形成富Ni層所具有的保護(hù)性zn腐蝕產(chǎn)物層。zn—Ni合金電鍍鋼板的磷化性對(duì)耐腐蝕性、漆層附著力及表面外觀等特性具有一定的影響。有些研究人員研究了鍍層Ni含量對(duì)磷化性的影響，其結(jié)果顯示Ni含量超過(guò)13% 的zn—Ni合金鍍層具有很好的磷化性。有些研究報(bào)告指出，均勻的低P含量Fe—P合金層能促進(jìn)磷化反應(yīng)，改善涂裝后漆層的濕附著力，減少漆層氣孔。
通過(guò)預(yù)鍍富Zn鍍層，可提高Zn—Ni合金鍍層的耐蝕性及抗石擊性。以純zn和各種不同Ni含量的zn—Ni合金層作為總鍍層質(zhì)量為20g/m2zn—Ni合金鍍層的電鍍底層，研究富zn底層對(duì)微觀結(jié)構(gòu)、耐蝕性及抗石擊性、zn—Ni合金鍍層鋼板磷化性，以及磷化膜對(duì)漆層附著力的影響。
2 實(shí)驗(yàn)方法
2.1 電沉積zn—Ni合金的準(zhǔn)備
選用DDQ冷軋鋼板作為試驗(yàn)原板，使用酸性硫酸鹽體系鍍液，利用試樣尺寸為120(W )×200( L)×0.8mm( T)的試驗(yàn)裝置進(jìn)行電鍍?cè)囼?yàn)，采用EGL(電鍍鋅生產(chǎn)線)所用的電鍍?nèi)芤簽樵囼?yàn)電鍍?nèi)芤?。電鍍?cè)囼?yàn)前，試樣鋼板需經(jīng)堿性脫脂劑脫脂，用蒸餾水沖洗后，再用8%HC1溶液進(jìn)行酸洗處理。通過(guò)改變鍍液溫度、pH值、流速、電流密度、鍍液中金屬離子和雜質(zhì)含量等工藝參數(shù)，研究zn—Ni合金鍍層中Ni含量的變化。電鍍工藝條件及試樣的詳細(xì)說(shuō)明見(jiàn)表1。然后，取實(shí)際生產(chǎn)線上生產(chǎn)的電鍍鋼板試樣進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)室試樣與生產(chǎn)線試樣一起放人汽車生產(chǎn)流水線，隨車進(jìn)行噴淋磷化處理，而后進(jìn)行涂裝處理。涂裝時(shí)，首先獲得20tma厚陰極電泳底漆，其次是30um厚中間漆，最后是40 um厚面漆。
2.2 微觀結(jié)構(gòu)特性分析
用EPMA測(cè)定鍍層中Ni含量，用SEM觀察鍍層表面形貌，用x射線衍射分析儀分析鍍層相結(jié)構(gòu)，用AEs(俄歇電子能譜)和GDS(輝光光譜)分析鍍層中Ni的深度分布情況。
2.3 物理性評(píng)估
評(píng)估涂裝后zn—Ni合金鍍鋼板的濕附著力時(shí)，先將試樣浸泡于40 純水中，10天后取出。然后，在試樣表面劃上網(wǎng)格后，在1h內(nèi)進(jìn)行膠帶剝離試驗(yàn)。在一40 條件下，使用碎石儀，對(duì)完全涂裝后的試樣進(jìn)行石擊試驗(yàn)。碎石顆粒大小為2.5—5mm，碎石數(shù)量為350～400。以鹽霧試驗(yàn)時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)紅銹的時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)電鍍狀態(tài)鍍層(即未經(jīng)任何后處理的鍍層)的耐蝕性，采用循環(huán)腐蝕試驗(yàn)方法，研究涂裝后zn—Ni合金鍍鋼板的腐蝕行為。循環(huán)腐蝕試驗(yàn)條件見(jiàn)表2。
