锌含量对冷轧汽车板磷化膜中“P比”值的影响

偶秒第4OO0锌含量对冷轧汽车板磷化膜中“P比“值的影响陈义庆，徐小连，钟彬，肖字，艾芳芳，胡绍伟鞍钢股份有限公司技术中心，辽宁鞍山114009摘要实际生产中，直接检测磷化膜“P比”值，可以确定其膜层附着力的稳定性及等级。采用SEM，EDS以及XRD等技术，研究了基材化学成分、表面涂油状况、表面粗糙度以及磷化膜中ZN含量等影响因素对冷轧汽车板磷化膜“P比”值的影响。结果表明C含量低、A1含量低、MN含量高都有利于提高磷化膜的“P比”值；表面涂油量小、表面粗糙度大以及磷化膜中ZN含量的降低都有利于提高磷化膜的“P比”值。关键词锌系磷化；磷化膜；“P比”值；基材；化学成分；涂油状况；表面粗糙度；C，AL，ZN含量中图分类号TG1744文献标识码B文章编号100115602010080057030前言为了保证汽车涂漆质量，汽车车身涂装前需要进行漆前表面处理。磷化处理由于简单可靠、费用低、操作方便等优点而得到了广泛应用J。冷轧汽车板经过磷化处理后表面形成的磷化膜作为油漆涂层的基底，能显著提高涂层的耐腐蚀性，阻止腐蚀向冷轧汽车板表面扩散，增强漆膜的附着力。因此，磷化膜质量的优劣在车身表面涂饰工艺中具有重要的地位。锌系磷化膜中除含磷酸锌之外，其二价金属磷酸盐，如ZN2MNPO42。4H2O，ZN2FEP0424H2O等在整个磷化膜中所占的比例，称为磷化膜的“P比”值。“P比”值对磷化膜的质量有极大的影响J磷化膜的“P比”值越大，其质量越好，冷轧汽车板喷漆后漆膜的质量，尤其是漆膜的附着力性能也就越高。在实际生产中，直接对磷化膜“P比”值进行检测，即可知道涂层附着力的稳定性及相应等级，对大批量生产具有重要指导意义。因此，用“P比”值来衡量磷化膜的质量在汽车生产领域已经得到广泛的认可。本工作利用SEM、EDS以及XRD等技术研究了冷轧汽车板化学成分、表面涂油状况、表面粗糙度以及在收稿日期20100321通信作者陈义庆1971一，男，高级工程师，EMAILCHENYIQING2003163EOM全浸式低温锌系磷化膜中ZN元素的含量等因素对冷轧汽车板磷化膜“P比”值的影响。1试验11基材前处理以STL2退火冷轧汽车钢板为基材，尺寸为1500MM750BIN081TIM。材料成分及表面状况见表1。表1STL2退火冷轧汽车钢板的表面状况前处理工艺碱性脱H4245，先喷淋30S，再浸泡2MIN一水洗一表面调整室温，浸泡1MIN。12试验设备采用QUANTA400HV型扫描电镜SEM观察磷1，移化膜形貌。工作条件W灯丝，2000KV，距离为1OMM；采用X特征能谱仪EDS检测磷化膜结构，工作条件2O00KV，距离为10MM，取出角为35。；XRD试验采用XPERTPROX射线衍射仪，工作条件为C0靶、电压40KV、电流35MA，连续扫描，每步停留5S，步长002。步，依照X射线衍射法测定HOPEITE020面和PHOSPHOPHYLLITE100面的衍射线强度，扣除本底、寻峰并定值，按式1求得“P比”值P比IJ，P，H1式中，PH0SPHOPHYLLITE100面的衍射线强度，S，H0SPEITE020面的衍射线强度，S一13磷化试验将试样进行全浸式低温锌系磷化，磷化工艺参数见表2。表2磷化工艺参数2结果与讨论图1是不同表面状态冷轧汽车板磷化后的表面形貌。由图1可知不同表面状态的冷轧汽车板，在相同的磷化工艺条件下，所生成的磷化膜的表面形貌完全不同，按照磷化膜的晶粒大小、形状以及磷化膜的致密度对图1中的各种磷化膜进行综合的定性评价，各种磷化膜的评价结果由优至差的顺序为8号一1号4号号一5号一6号一2号一3号一7号。将该评价结果与表1中的数据结合进行分析后得出C，AL元素含量高的磷化膜结晶粗大、粗糙，甚至出现磷化不上的现象，不利于形成高质量的磷化膜；MN元素含量高对冷轧汽车板的磷化膜质量没有影响，但对C，AL等元素造成的磷化膜结晶粗大、疏松等问题能够起到有效的抑制作用。这是由于基体金属的化学成分对磷化膜的质量具有较大的影响，其中C元素含量高是造成磷化膜结晶疏松、粗糙的主要原因之一，高碳钢结晶快，但结晶粗糙、疏松；同样，AL元素含量高也会造成磷化膜结晶颗粒粗大，而MN元素对磷化膜结晶状态的改善却具有十分积极的作用；基板表面涂油量大见7号试样，在磷化过程中会加重脱脂过程的压力，易造成基板表面残留油污，严重影响磷化膜的形成，甚至不能成膜_9，使磷化膜的耐蚀性及漆膜的附着力变差，影响涂层的装饰性，涂层易起泡剥离；基板表面粗糙度大见8号试样，所得磷化膜晶粒明显细小、致密，这种情况可以归结为机械粗化促使样板表面真实面积增大，是成核活性中心增多所产生的结果，除此之外，机械粗化还可以去除表面不利于成膜的夹杂物L9J。图1不L司表面状态冷轧汽扳磷化后的SEM表面彤貌对图1中的9种试样的磷化膜进行2为5。一85。的XRD测试，检测结果显示9种试样的磷化膜均由ZN3PO424H2O和ZN2FEPO424H2O2种物相组成。根据磷化膜的全谱扫描结果，确定ZNFEPO4HO晶面100衍射峰计数强度为，口，ZN，PO4H0晶面020衍射峰计数强度为，对9种试样的磷化膜进行2为100。125。的XRD区段扫描，根据，P和，H值，利用式1计算出各种磷化膜的“P比”值，结果见表3。由表3可知，各种试样表面磷化膜的“P比”值由大到小的顺序为8号一1号4州嫘象3卷枣鲰。年8AL甍|号号一5号号一2号一3号一7号，该顺序与前面对磷化膜进行定性综合评价结果的顺序完全相同，由此可见，有利于形成优良磷化膜性能的条件也有利于提高磷化膜的“P比”值。表3X射线衍射峰参数检测结果与“P比”值利用EDS对磷化膜的表面成分进行测试，ZN含量结果见表4。由表4可知，ZN含量在整个磷化膜中所占的比例由小到大的顺序依次为8号一L号4号一9号一5号号一2号一3号一7号，这与前面各磷化膜的“P比”值由大到小的顺序完全一致，即随着磷化膜中ZN含量比例的降低，磷化膜的“P比”值呈现上升的趋势。这是因为磷化膜中ZN含量越小，ZN，PO4HO相的含量越低，“P比”值就越高，有利于提高磷化膜的质量。表4ZN含量在磷化膜中的比例3结论1冷轧汽车板的化学成分、表面涂油状况、表面粗糙度等表面状态对磷化膜的“P比”值影响较大，其中C和AL含量低、MN含量高都有利于提高磷化膜的“P比”值；表面涂油量小、表面粗糙度大有利于提高磷化膜的“P比”值。2磷化膜中ZN含量对磷化膜的“P比”值影响较大，磷化膜中ZN含量的降低，有利于提高磷化膜的“P比”值。参考文献1徐关庆，林胜荣汽车防护性表面处理技术发展J电镀与精饰，2007，29427322昌福全影响汽车车身磷化因素的探讨J电镀与涂3456789饰，2006，2532931朱建军车身磷化工艺的降渣措施与除渣技术J涂料技术与文摘，2007，28179陈艳秋汽车白车身磷化处理过程控制J辽宁化工，2008，372106108卢燕平金属表面防腐蚀处理M北京北京科技大学，1989吴纯素化学转化膜M北京化学工业出版社，1988迟广成，李俊杰，钟辉，等X射线粉晶衍射法分析磷化膜不同成分衍射强度比J岩矿测试，2008，275397398李金华磷化膜对锌板表面涂层附着力的影响J表面技术，2006，3523334王春明金属磷化处理二J电镀与环保，2000，2062328编辑王字4”4一”“一”4上接第56页47GOPID，MANIMOZHIS，GOVINDARAJUKM，ETA1SURFACEANDELECTROCHEMICALCHARACTERIZATIONOFPITTINGCORROSIONBEHAVIOUROF304STAINLESSSTEELINGROUNDWATERMEDIAJAPPLIEDELECTROCHEMISTRY，2007，3743944948田兴玲，马清林有机缓蚀剂和无机阴离子缓蚀剂协同效应研究和在钢铁方面的应用J全面腐蚀控制，2008，223212449胡雁，齐公台，陈好高效含氮有机缓蚀剂BIEA及其复配剂的研究J华中科技大学学报自然科学版，2003，31911111350李自托，贾丰春，董泉玉，等新型复合型铜缓蚀剂的实验研究J腐蚀科学与防护技术，2006，181586051MARTINODA，NEVILLEA，EUVRADM，ETA1ELECTRODEPOSITIONOFACALCAREOUSLAYEREFFECTSOFGREENINHIBITORSJCHEMICALENGINEERINGSCIENCE，2009，64102413242152PEREZEJ，ROMANCS，GONZALEZI，ETA1INUENCEOFDESULFOVIBRIOSPBIOLMONSAE1018CARBONSTEELCORROSIONINSYNTHETICMARINEMEDIUMJCORROSIONSCIENCE，2007，4993580359753CARLOSA，GONZALEZRODRIGUEZ，FRANCISCOJ，ETA1THEINFLUENCEOFDESUFFOVIBRIOVULGARISONTHEEFCIENCYOFIMIDAZOLINEASACORROSIONINHIBITOROILLOWCARBONSTEELINSEAWATERJ1ELECTROCHIMICAACTA，2008，541869654EVERLANEFM，ALCIDESOWN，TEREZANCD，ETA1APPLICA