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随着能源问题日益严重,寻求耐蚀性优良的优质钢材符合我国的发展战略。ESP热轧板因采用特殊的连铸连轧工艺,拥有比常规热轧板更好的表面质量与组织均匀性,在未来拥有广阔的应用前景。涂装是实现金属防腐的关键措施,因此为大规模工业应用该新型板材,有必要探究其在实际涂装工艺下的涂装行为与涂装性。本文以ESP热轧板为研究对象,分别对其进行磷化与硅烷化处理,采用SEM、AFM、XRD与接触角测量等手段分析前处理膜的形貌、组分与表面自由能;结合失重法与电化学实验研究前处理膜的耐蚀性。在前处理的基础上,对各样板进行涂装,通过干湿附着力测试、中性盐雾实验与EIS等方法研究复合涂层的附着力与耐腐蚀机制。研究结果如下:
ESP热轧板在磷化时,基板的表面粗糙度会影响磷化初始形核。具体表现为:基体表面的轮廓算数平均偏差(Ra)越小,粗糙度峰计数(Rpc)越大时,磷化的形核活性点越多,膜层晶粒尺寸小且“P比”值高,基体表面自由能增大。与此同时,电化学测试结果表明,相应膜层拥有优良的耐蚀性。涂装后磷化/电泳涂层与磷化/电泳/面漆涂层的附着力均为“0~1级”,湿附着情况下,磷化/电泳涂层与基底的结合强度始终大于拉开载荷,而磷化/电泳/面漆涂层的湿附着力随浸泡时间延长而降低。1000h中性盐雾实验后,两种复合涂层均未起泡;EIS分析结果表明,经NaCl溶液浸泡后,涂层阻抗先增大后减小,在腐蚀中期(560h)拥有最佳防护效果。
采用硅烷化作为前处理时,ESP热轧板的成膜能力不足,膜层较薄且部分区域不上膜。腐蚀失重与电化学结果显示,由于膜层不连续,硅烷膜的耐蚀性不佳。涂装后硅烷/电泳涂层与硅烷/电泳/面漆涂层的干湿附着力均小于相应磷化涂装体系,即硅烷化涂装体系与基底的结合强度较小。1000h中性盐雾实验后,硅烷/电泳/面漆涂层起泡且划痕处单侧扩缝大于2mm;EIS分析结果亦表明,经NaCl溶液浸泡120h后,复合涂层即出现扩散尾弧,进入失效期,说明涂装后硅烷/电泳/面漆涂层的耐腐蚀能力不足。
以上对比研究分析表明,在对ESP热轧板不做任何额外处理的前提下,其与工业级磷化涂装工艺的适应性较强,而与环保型硅烷化涂装工艺的兼容性不足。
ESP热轧板在磷化时,基板的表面粗糙度会影响磷化初始形核。具体表现为:基体表面的轮廓算数平均偏差(Ra)越小,粗糙度峰计数(Rpc)越大时,磷化的形核活性点越多,膜层晶粒尺寸小且“P比”值高,基体表面自由能增大。与此同时,电化学测试结果表明,相应膜层拥有优良的耐蚀性。涂装后磷化/电泳涂层与磷化/电泳/面漆涂层的附着力均为“0~1级”,湿附着情况下,磷化/电泳涂层与基底的结合强度始终大于拉开载荷,而磷化/电泳/面漆涂层的湿附着力随浸泡时间延长而降低。1000h中性盐雾实验后,两种复合涂层均未起泡;EIS分析结果表明,经NaCl溶液浸泡后,涂层阻抗先增大后减小,在腐蚀中期(560h)拥有最佳防护效果。
采用硅烷化作为前处理时,ESP热轧板的成膜能力不足,膜层较薄且部分区域不上膜。腐蚀失重与电化学结果显示,由于膜层不连续,硅烷膜的耐蚀性不佳。涂装后硅烷/电泳涂层与硅烷/电泳/面漆涂层的干湿附着力均小于相应磷化涂装体系,即硅烷化涂装体系与基底的结合强度较小。1000h中性盐雾实验后,硅烷/电泳/面漆涂层起泡且划痕处单侧扩缝大于2mm;EIS分析结果亦表明,经NaCl溶液浸泡120h后,复合涂层即出现扩散尾弧,进入失效期,说明涂装后硅烷/电泳/面漆涂层的耐腐蚀能力不足。
以上对比研究分析表明,在对ESP热轧板不做任何额外处理的前提下,其与工业级磷化涂装工艺的适应性较强,而与环保型硅烷化涂装工艺的兼容性不足。