汽车钢板的泥滴腐蚀行为

汽车钢板的泥滴腐蚀行为 ? 52?世界钢铁2009年第6期 汽车钢板的泥滴腐蚀行为 齐慧滨,张红,杜翠薇,钱余海,李晓刚 (1.宝山钢铁股份有限公司,上海201900; 2.北京科技大学腐蚀与防护中心,北京100083) 摘要:针对汽车车身常常发生的泥浆附着加速腐蚀问题,选择鹰潭,格尔木和库尔 勒三种理化特性不同的典型 土壤,加水调制成泥膏,模拟"盐水滴腐蚀实验",在实验室中研究汽车车身用热镀锌 板和IF钢基板泥滴附着 腐蚀行为,并利用SEM和EDS对腐蚀区微观形貌和腐蚀产物组成进行观察 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 . 结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明:在室温环境暴 露7h后,两种试样均发生了腐蚀,热镀锌板的腐蚀比IF钢板轻;三种泥膏的侵蚀性 顺序为:鹰潭>库尔勒> 格尔木;影响泥滴腐蚀的主要因素包括pH值,含水量,土质和含盐量等.土质不同, 土壤的成膏性和粘性差 别较大,因而含水量和保湿性差异较大,直接影响泥膏对金属腐蚀作用有效时间的 长短. 关键词:热镀锌钢板;IF钢板;泥滴附着;腐蚀 CorrosionBehaviorofAutomobileSheetunderMudDrops QIHuibin,ZHANGHong,DUCuiwei,QIANYuhai,LIXiaogang (1.BaoshanIron&SteelCo.,Ltd.,Shanghai201900,China; 2.UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China) Abstract功 eadhesionofslurrytothebodyofautomobilesUSgallyleadstoacceleratedcorrosionon thecarbody.ThispaperstudiesinthelaboratorythecorrosionbehavioroftheGIandIFsteelsh eetfor automobileapplicationcoveredwithmuddrops.Tosimulatethesalinedropcorrosionexperiment,the pastesweremadeofthreetypesofsoilwithdifferentphysicalandchemicalpropertiesfromYingTan, GeErMuandKuErLerespectively.andmixedwithaproperamountofwater.Themicrostructreof thecorrosionareaandthecorrosionproductswereobservedanddeterminedbySEMandEDS.There— suitsshowthatal1thesamplessuffe:redfromcorrosionafterexposurefor7handthecorrosionofGI steelwaslighter.ThemostcorrosivepastewasmadeofsoilfromYingTan,andtheleastcorrosivewas madeofsoilfromGeErMu.TllePH.watercontent,soilpropertiesandsaltcontentarethemainfac— torswhichinfluencethecorrosiononsteelundermuddrops.TheabilitytObepasteandtheviscosityof thethreetypesofsoilaredifferent,SOthewatercontentandmoisture— retentioncapacityofthemudare different.whichdirectlyaffectstheeffectivedurationofcorrosiononthesteelunderthemud. Keywords:GIautomobilesheetsteel;IFsheetsteel;adhesionofmuddrop;corrosion 0前言 由于抗腐蚀性能是决定汽车正常使用寿命的 关键因素j,因此汽车车身用钢板的腐蚀行为受 到了汽车制造厂,钢板生产厂,甚至用户越来越多 的关注.在自然环境中,汽车车身的腐蚀主要为大 气腐蚀L4J,大气中的a一和SO2污染物,以及环 境的温度,湿度等,均对车身的腐蚀状况有明显影 响r卜.调查和经验显示,含融雪剂的道路上飞 溅泥浆的附着会明显加速车身钢板的腐蚀而导致 车身穿孔l】,尤其是在车身漆膜的破损处. 泥浆附着导致的腐蚀主要集中在汽车的底盘 和车身下部,难于观察,因此对其腐蚀行为和规律 尚不十分清楚.为了了解泥浆附着对汽车钢板腐 蚀的影响,本文针对汽车用代表性国产钢板和 热镀锌钢板,选择不同理化特性的三种典型土壤, 借鉴"盐水滴腐蚀试验"方法,在实验室中采用 "泥滴"附着的方式观察和研究汽车钢板腐蚀的 过程和特征,并采用SEM和EDS等对腐蚀后的 世界钢铁?53? 金属表面形貌和腐蚀产物成分进行分析. 1实验方法 1.1实验材料 实验材料为国产热浸镀锌汽车板和IF钢基 板.基板的名义化学成分(质量百分数,%)为:C 0.0028,Si0.O1,Mn0.14,P0.012,S0.0062,Cu 0.02,Ni0.01,Cr0.01,A10.039.镀锌板的锌层 厚度约为14Ixm.两种钢板的表面微观形貌如图 1所示. (a)HDG(b)IF钢基板 图l汽车用热镀锌板和IF钢基板的表面微观形貌 1.2泥浆配制与实验过程 泥浆的配制采用了三种典型土壤,分别取自 鹰潭(高粘度酸性红壤),格尔木(西部盐渍土)和 库尔勒(荒漠盐渍土),其主要理化数据见表1. 表1三种土壤的理化性质 首先将土样自然干燥,研磨后通过20目筛, 然后在105?烘箱内烘6h;待土壤自然冷却后, 分别加入40%,30%和15%的去离子水,充分搅 拌,形成粘稠,均匀,并且没有水渗出的泥膏. 实验时,将上述泥膏分别放在热镀锌板和IF 钢基板两种试样上,形成直径约为2em的泥滴. 将试样在28~C室内大气环境下连续暴露7h,进 行观察与拍照,记录泥滴的表观变化. 实验后,刷洗去除泥土,对试样的腐蚀区域进 行SEM观察和EDS分析. 2实验结果 2.1泥滴的宏观变化 两种试样的泥滴腐蚀过程如图2所示.图中 分别给出了实验开始,中期和结束之前的泥滴外 观变化,并给出了实验结束后去除泥土而暴露出 的试样腐蚀区形貌. 由图2可见,三种泥滴的外观和颜色差异较 大.在实验过程中,随着时问的延长,泥滴的水分 逐渐散失.腐蚀7h后,除格尔木泥膏保湿效果 较好外,鹰潭和库尔勒泥膏已经变成了干燥的硬 块,其中鹰潭泥滴对试样的覆盖面积有所减小,周 边与试样表面产生了缝隙,基本脱离了板面.另 外,在格尔木泥滴表面有较多的白色盐晶体析出. 由试样腐蚀区的观察可见,所有情况下,IF 钢试样均发生了明显的腐蚀,而镀锌板的腐蚀均 比IF钢基板轻微. 此外,不同泥膏的腐蚀性差异也比较明显. 鹰潭泥滴的腐蚀最为严重,镀锌板试样中心出现 了明显的点蚀坑,而且IF钢试样有较多数量的红 色腐蚀产物;库尔勒泥滴的腐蚀其次,IF钢板的 腐蚀面积较大;格尔木泥滴的腐蚀最轻微,镀锌板 试样的腐蚀较浅,IF钢试样的腐蚀面积也较小. 2.2腐蚀区微观形貌观察与成分分析 为进一步确定不同试样腐蚀程度的差异,采 用SEM对图2腐蚀区进行了微观形貌观察.三 种泥滴下镀锌板试样和IF钢试样的微观腐蚀形 貌分别见图3和图4. 对于镀锌板试样,鹰潭泥膏试样有明显的点 蚀发生,而其他部位腐蚀比较轻微(图3(a));格 尔木泥膏试样的腐蚀面积较大,但深度较浅(图 3(b));库尔勒泥膏试样镀锌层的不均匀腐蚀较 ? 54?2009年第6期 介质腐蚀过程的泥滴变化清除泥滴形貌 鹰 潭 泥 滴 HDG ? 格 尔 未 泥 滴 HDG ?? 库 尔 勒 泥 滴 HDG ?? ? 图2镀锌板和IF钢基板三种泥滴腐蚀实验的演变与腐蚀区宏观形貌比较 (28~C室内大气环境下连续暴露7h) fa)鹰潭泥膏 (b)格尔木泥膏(c)库尔勒泥膏 图3镀锌板腐蚀区微观腐蚀形貌 世界钢铁?55? (a1鹰潭泥膏(b鹰潭泥膏 (c)格尔木泥膏(d)库尔勒泥膏 图4IF钢腐蚀区的微观腐蚀形貌与EDS成分分析 为明显(图3(C)). 对于IF钢试样,鹰潭泥膏试样表面有大量腐 蚀产物残留(图4(a)),腐蚀产物对基体的附着 较强,从颜色和EDS结果(图4(b))可断定腐蚀 产物主要为Fe的高价氧化物;格尔木和库尔勒泥 膏试样残留的腐蚀产物较少(图4(C)和4(d)), 尤其是前者,腐蚀非常轻微,腐蚀区与未腐蚀区仅 显示出一定的色差(图4(c)). 3讨论 3.1泥滴的特性 从泥滴的组成和演变过程来看,影响泥滴腐 蚀的因素包括含水量,含盐量,酸碱性和土质特点 等,这些因素与一般的土壤腐蚀类似…'挖J. 与金属构件在土壤中的腐蚀不同,泥滴初始 呈膏状,含水较多,但随着暴露时间的延长,会失 水干燥,形成硬块并部分与基体表面脱离,从而构 成特殊的缝隙.当周围空气湿度较大时,这种缝 隙有助于水的凝结,从而使缝内金属的腐蚀得以 维持和发展.因此,完整的泥浆附着导致的腐蚀 过程应该是泥膏介质的直接腐蚀和干燥泥块缝隙 腐蚀的混合及交替.本研究的腐蚀过程主要是泥 膏附着导致腐蚀的阶段,较大程度反映的是泥膏 的侵蚀性. 与泥滴腐蚀较为类似的是"盐水滴"实验?. "盐水滴"实验能充分反映液体介质腐蚀的电化 学行为特征,但相对于盐水滴而言,泥滴中离子的 扩散非常困难,电池作用距离有限,因此不会形成 "盐水滴"实验导致的腐蚀形貌. 3.2泥滴腐蚀的影响因素 由于泥滴面积有限和腐蚀总体较轻,本研究 中很难用试样的失重来评价泥滴腐蚀的严重程 度,较为科学的方法是综合衡量腐蚀区域的大小 和深度. 由实验结果可知,对于热镀锌试样和IF钢试 样,泥滴腐蚀强弱的顺序基本一致,为:鹰潭>库 尔勒>格尔木.综合表1中三种土壤的理化性质 和泥滴的状态,影响泥滴腐蚀的主要因素如下: (1)pH值三种土壤中,鹰潭土壤的pH值 为4.9,呈酸性;而库尔勒和格尔木土壤为弱碱 性.对于热镀锌试样,只有鹰潭泥滴产生了点蚀, 而且IF钢试样腐蚀也最为严重,所以pH值的大 小对泥滴腐蚀影响应该较大. (2)含水量在配制泥膏的过程中,由于土 壤特性的差异,为确保没有水从泥膏中析出,加水 量不能相同.含水量的高低将影响土壤中腐蚀性 离子的溶解和泥滴保湿时间的长短,从而影响泥 滴的侵蚀性.但含水量的高低与腐蚀程度并非完 ? 56?2009年第6期 全一致,其作用同时受土壤性质的影响. (3)土质由图2可见,格尔木土质最为细 腻,泥膏的保湿性最好,因此泥滴中心部位和周边 的氧浓度差异最大,形成了氧浓度差腐蚀,显现出 泥滴中心阳极腐蚀的特征.这一结果从由铁氰化 钾作为指示剂的试验得到了证实.然而,由于泥 膏中阴,阳离子扩散困难,从而不能像"盐水滴" 实验那样形成棕色腐蚀产物环. 此外,土壤颗粒大小将影响其成膏陆,从而影 响保湿性,也影响含氧量. 鹰潭泥膏的粘性较大,土壤的酸性和腐蚀性 较强,而氧浓度差的影响相对较小. 库尔勒土沙量较多,孔隙率高,透气性好,因 此泥滴各部位的氧浓度差异不大.尽管腐蚀从中 心部位开始,但不久就扩展到周边区域,所以腐蚀 面积较大. (4)含盐量在三种土壤中,格尔木土壤的 含盐量最高,在腐蚀过程中泥滴表面甚至有大量 晶体盐析出.但由于其成膏性好,泥滴的溶氧量 将相应降低,加之泥滴的透气性差,故腐蚀并不 严重. 对于真实的泥浆附着腐蚀体系,上述各因素 往往综合发挥作用.为深入了解每个因素的作用 规律,必须选择理想的体系,单一地改变某种因素 并进行系统研究. 4结语 (1)将鹰潭,格尔木和库尔勒三种土壤的泥 滴附着在试样表面,暴露于室温大气环境下7h, 镀锌板和IF钢基板均发生了明显的腐蚀,根据腐 蚀面积和深度,镀锌板试样的腐蚀均轻于IF钢 试样. (2)实验过程中泥滴的水分逐渐散失,最终 形成干燥的硬块,因此泥滴腐蚀主要反映了泥膏 的侵蚀性,在实验条件下三种泥膏的腐蚀性大小 为:鹰潭>库尔勒>格尔木. (3)泥滴腐蚀的形貌与盐水滴腐蚀试验差别 较大,其主要原因是泥膏中离子扩散能力较弱,电 化学电池作用距离受限. (4)影响泥滴腐蚀的主要因素包括pH值,含 水量,土质和含盐量等.土质不同,土壤的成膏性 和粘性差别较大,因而含水量和保湿性差异较大, 直接影响泥膏对金属腐蚀作用有效时间的长短. 参考文献 [1]ZhangXG.Galvanicprotectiondistanceofzinc—coatedsteels undervariousenvironmentalconditions[J].Corrosion,2000, 56(2):139—143. [2]BernardMC,Hugot—le—GoffA,ThierryD,eta1.Under- 0aintcorrosionofzinc—coatedsteelsheetstudiedbyinsitu Rarsanspectroscopy[J].CorrosionScience,1993,35(5— 8):1339—1345. [3]NishimuraT,KatayamaH,NodaK,eta1.Electrochemical behaviorofrustformedoncarbonsteelinawet/dryenviron— mentcontainingchlorideions[J].Corrosion,2000,56(9): 935—941. [4]NeufeldAK,ColeIS,BondAM,eta1.Theinitiation mechanismofcorrosionofzincbysodiumchlorideparticle deposition[J].CorrosionScience,2002,44(6):555— 572. [5]王向东,高令远,陈小平,等.国产镀锌钢板的耐蚀性研究 [J].材料保护,2002,35(10):12—16. [6]El—MahdyGA,NishikataA,TsurnT.ACimpedancestudy oneolTosionof55%A1——Znalloycoatedsteelunderthinelec-? trolytelayers[J].CorrosionScience,2000,42(1):183— 186. [7]PerezC,CollazoM,IzquierdoM,eta1.Comparativestudy betweengalvanisedsteelandthreeduplexsystemssubrsiued toaweatheringcyclictest[J].CorrosionScience,2002,44 (3):481—500. [8]Wol~leyDA,McmurrayHN,SullivanJH,eta1.Quantita— tiveassessmentoflocalizedcorrosionoccurringongalvanized steelsamplesusingthescanningvibratingelectrodetechnique [J].Corrosion,2004,60(5):437—447. [9]BarrancoV,FeliuS,FeliuJS.EISstudyofthecorrosionbe? haviorofzinc—basedcoatingsonsteelinquiescent3%NaC1 solutionpart1directlyexposedcoatings[J].CorrosionSci— ence,2004,46(9):2203—2220. [1O]ColombanPh,CherifiS,DespertG.Ramanidentificationof corrosionproductsonautomotivegalvanizedsteelsheets[J]. JournalofRamanSpectroscopy,2008,39(3):881—886. [11]ColombanPh,CherifiS,DespertG.Ramanidentificationof corrosionproductsonautomotivegalvanizedsteelsheets[J]. JournalofRamanSpectroscopy,2008,39(3):881—886. [12]李谋成,林海潮,曹楚南.碳钢在土壤中腐蚀的电化学阻 抗谱特征[J].中国腐蚀与防护,2000,20(2):111 — 117. [13]ZhangH,QiHB,LiXG.ThecorrosivebehaviorsofGIand IFsteelsheetsinsaltwaterdrops[J].BaosteelTechnicalRe— search,2009,3(2):7—12.