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摘 要：采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和电化学方法，研究了两种不同表面粗糙度A和B的冷轧板磷化膜的磷化性能和耐蚀性。结果表明表面粗糙度对冷轧薄板磷化膜的结构和耐蚀性有重要影响。 增大表面粗糙度有利于形成完整致密的磷化膜，增大磷化膜的“P比”可提高其耐腐蚀性能。

关键词：冷轧薄板； 表面粗糙度; 磷化性； P比率； 耐腐蚀性能

1 简介

磷化处理以其简单、可靠、成本低、操作方便等优点被广泛应用于汽车面板涂装行业。 冷轧汽车板表面经磷化处理后形成的磷化膜，作为油漆涂层的基层，可显着提高涂层的耐蚀性，防止腐蚀向冷轧板表面蔓延汽车板材，增强漆膜的附着力。

目前的一些研究表明，冷轧薄板的表面状态，包括表面元素、表面活性和粗糙度等，对磷化效果影响很大。 表面粗糙度Ra控制在0.75μm～0.95μm，冷轧板磷化后的磷化膜结构较为致密，磷化质量得到显着提高。 王春明、吴春素等人的研究也表明，冷轧钢板的表面粗化处理对形成致密的磷化膜非常有利。 产生的结果。

为了进一步明确表面粗糙度对冷轧钢板磷化膜质量的影响粗糙度影响，采用粗糙度仪、SEM、XRD、电化学分析了表面粗糙度对冷轧汽车板磷化性能的影响。和CuSO4滴定等测试方法。 磷化膜耐蚀性的影响。

2、实验方法

2.1 测试材料

试验材料为A、B两种冷轧连续退火汽车板，其化学成分见表1。

表1 钢板A、B的化学成分(%)

2.2 表面粗糙度测试

使用Hommel T8000粗糙度测试仪测试A板和B板的表面粗糙度。 每个样品测试10次取平均值。

2.3 磷化率预测

根据《冷轧板磷化预测用硼酸盐溶液》，对两种冷轧汽车板A、B进行磷化前磷化试验。

2.4 磷化膜结构及耐蚀性评价

对A、B两块钢板进行磷化处理，利用SEM和XRD对两块钢板磷化后磷化膜的结构、晶粒尺寸和主要成分进行评价，辅以电化学开路电位（OCP）、极化曲线和CuSO4 滴定实验用于评估磷酸盐涂层的耐腐蚀性。

电化学所用仪器为CHI660电化学工作站，工作电极为磷化冷轧板，参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂丝网，实验溶液为质量比为NaCl溶液比例为 3.5%。 执行。 极化曲线扫描速度为0.5mV/s，相对于开路电位±250mV扫描。 CuSO4滴定试液组成为41g/L CuSO4·5H2O、35g/L NaCl和13ml/L 0.1M HCl混合溶液，每个样品滴定5次取平均值。

3。结果与讨论

3.1 冷轧薄板表面粗糙度及磷化性能

常用来定义冷轧板表面粗糙度的主要是表征微观不平度高度特征的参数剖面的算术平均偏差Ra，有时也用表征微观不平度间距特征的参数标准峰数RPc . 沿中线超出对称带宽的每厘米峰谷的对数。 A、B钢板的表面粗糙度结果如表2所示，Rz为微观不平度十点高度，WCA为波纹度。

表2 A、B板表面粗糙度测试结果

从表面粗糙度测试结果可以看出，A板和B板的表面显微粗糙度参数分别为0.9μm和0.963μm，B板略高。 而B板表面单位长度的微坑（或凸块）数为92.53个/cm，A板仅为80.23个/cm，且波纹度远大于A板，可见B板表面单个坑的面积比A板小。。 这种不均匀、均匀的粗化表面对冷轧板的磷化性能和后期磷化处理的效果有很大的影响。

图1为A、B冷轧板磷化性能实验结果。 可以看出A板拐点出现的时间在100s和420s左右，B板拐点出现的时间在180s和270s左右。 根据文献6，冷轧带钢磷化后的磷化膜质量，包括磷化膜的膜重和晶体尺寸，可以从图1中时势曲线的拐点值预测，以及拐点时间值可预测 冷轧板表面磷化敏感性分为重度敏感区（<50s）、中度敏感区（150s-300s）和轻度敏感区（300s-500s） ). 区内，后期磷化效果一般较好。 图1中A板的磷化敏感性介于重度敏感区和中度敏感区及轻度敏感区之间，而B板则处于中度敏感区。 从这个结果可以预测，B板的磷化膜质量要好于A板。

图1 A板和B板的磷化敏感性

3.2 表面粗糙度对冷轧薄板磷化膜结构的影响

图2为A板和B板经过磷化试验后磷化膜的SEM表面形貌。 可以看出A板磷化膜的颗粒呈长条状，水平分布，致密性较差。 晶粒团簇现象和整个磷化膜的完整性很差，局部未磷化区较多。 B板磷化膜晶粒短而粗，晶粒尺寸约2μm～4μm，垂直生长，整个磷化膜的致密性和完整性非常好。

图2 A板和B板磷化膜的SEM表面形貌

利用XRD分析A、B磷化膜的“P比”，“P比”是指磷化膜成分中P相Zn2Fe(PO4)2·4H2O的比例，“P比越高，磷化膜质量更好，表3为A、B板磷化膜相组成，可见B板的“P比”为86.6%，远高于A板, 为 24.6%。

表3 A、B板磷化层相组成(%)

由于B板的表面粗糙度大于A板，也就是说B板的凹凸粗糙表面比A板更粗糙、更均匀。这种凹凸不平的表面会增加实际比表面积冷轧板表面，然后在磷化过程中增加形核活性中心的数量，从而形成致密完整的磷化膜。 这是因为冷轧板表面形核的活性中心增多，磷化过程中溶解在基体中的Fe2+更容易与磷化液反应生成P相Zn2Fe(PO4)2 ·4H2O。 表面粗糙度越小，成核活性中心越少，基体表面的酸溶解度大大降低，从而抑制基体表面在磷化过程中的化学转化性能，降低磷化膜的成核率。

3.3 表面粗糙度对冷轧薄板磷化膜耐蚀性的影响

图3为A、B磷化膜在3.5%NaCl溶液中的电化学开路电位和极化曲线。 通过拟合极化曲线得到A和B磷化膜的自腐蚀电位和极化曲线。 腐蚀电流密度见表4。从结果可以看出，B板磷化膜的自腐蚀电位为-0.515 V，腐蚀电流密度为3.88 mA cm-2； A板磷化膜的自腐蚀电位为-0.54V，腐蚀电流密度为6.8mA·cm-2。

图3 A、B两板磷化膜的电化学开路电位和极化曲线

表4 极化曲线的电化学拟合结果

在冷轧板磷化反应初期粗糙度影响，即酸蚀阶段，开路电位可以表征钢板磷化膜表面的腐蚀电化学活性。 电位越正，冷轧板的腐蚀倾向越小，电化学活性越高。 低的。 图3中B板磷化膜的开路电位比A板正，腐蚀电流密度比A板小，说明B板磷化膜的腐蚀倾向比板A上的小。

表5为A板和B板磷化膜的CuSO4滴定实验结果。滴定实验主要是通过将溶液从蓝色滴到磷化膜上来评价其耐蚀性。 变色时间越长，磷越多，化学膜越致密，耐蚀性越好。 从结果来看，A板的磷化膜滴定变色时间很短，约为10s，而B板的滴定变色时间可达60s。 该结果也表明B板磷化膜的耐蚀性优于A板。

表5 CuSO4滴定变色时间

4。结论

(1)冷轧板磷化后磷化膜的质量可以通过冷轧板的表面粗糙度和磷化性能来预测。

(2)提高冷轧汽车板表面粗糙度，有利于冷轧板表面形成致密均匀的磷化膜，提高磷化膜的“P比”，提高磷化膜的耐蚀性。