Page 67 - 理化检验-物理分册2019年第六期

何 军, 等: 镀锌钝化 ４５A 钢外套螺母及平管嘴腐蚀分析

出现表面腐蚀的最可能原因是涂抹肥皂液后未清洗
所致.
能谱分析结果显示, 外套螺母腐蚀产物主要含
氧、 钾、 硫、 氯等元素, 其中钾元素应是肥皂的成分,
硫元素应与外套螺母钝化槽液中含有硫酸钠有关
( 未安装 的 螺 母 正 常 镀 锌 层 表 面 亦 含 有 少 量 硫 元
素), 而外套螺母的腐蚀与氯离子有关, 氯离子能够
与镀锌层发生反应生成氯化锌, 氯化锌易溶于水中
图 ２１ 同批次未安装外套螺母微观形貌
促进外套螺母局部产生腐蚀.从外套螺母镀锌层横
Fi g 敭２１ Micromor p holo gy ofthesamebatchnot
截面检验结果上看, 以及零件未出现红色锈斑, 说明
installedwra pnut
腐蚀仅发生在镀锌层上, 尚未延伸至零件基体.根
据文献[ ５ ], 由于受到 H 和 OH 的影响, 金属表面
－
＋
不能形成保护膜, 锌在强酸和强碱溶液中的腐蚀速
率很快.文献[ ６Ｇ７ ] 分析了由于受到包装纸板含有
强氧化性盐类和潮湿环境的作用, 精磨液残留于零
图 ２２ 同批次未安装外套螺母能谱分析结果 件表面导致镀锌层产生腐蚀现象, 说明如果镀锌层
Fi g 敭２２ Ener gy s p ectrumanal y sisresultsofthesamebatch 表面渗入电解液和消除不彻底以及吸湿保湿作用
notinstalledwra pnut 等, 会导致 p H 值变化和改变表面状态, 促进镀锌层
仅在镀锌层产生了腐蚀. 产生腐蚀.
根据零件的腐蚀形貌和使用情况, 考虑本身镀 肥皂 含 有 脂 肪 酸 钾, 即 RCOOK , 已 有 文 献
锌层质量, 产生的腐蚀可能有: 大气腐蚀、 电偶腐蚀 [ ８Ｇ１０ ] 说明 RCOO 可以在碱性的环境下氧化生成
－
２－
( 接触腐蚀)、 电解质腐蚀. CO ３ , 而酸根离子对镀锌层有腐蚀倾向, 且浓度越
调查发现, 发生腐蚀的外套螺母和平管嘴均已 大, 越容易促进腐蚀; 同时锌与潮湿空气中的 O ２ 发
安装于机上, 且已连接于排气管上( 与排油管安装和 生反应生成 ZnO 和 Zn ( OH ), 当生成腐蚀产物后,
２
使用环境一致), 而库存件及连接于排油管上的外套 进一步吸附空气或者溶液中的 Cl , 加速腐蚀镀锌
－
螺母和平管嘴均未发生腐蚀现象; 另外通过扫描电 层, 生成复杂的腐蚀产物 [ １１Ｇ１２ ] .上述化学反应方程
镜观察完好件可见, 镀锌层致密, 说明腐蚀与大自然 式如下
－
环境及镀锌层质量无关. RCOO ＋ OH → CO ２ ＋ROH＋２e － ( １ )
－
金属零件发生电化学腐蚀的基本条件是: 两种 － ２ － ( ２ )
CO ２ ＋２OH → CO ３ ＋ H ２O
金属或合金中的两个不同区域甚至两相之间的电极 Zn＋CO ３ → ZnCO ３ ＋２e － ( ３ )
２ －
电位不同 [ ３ ] .防止电偶腐蚀的最根本方法是在设计 Zn＋１ / ２O ２ ＋ H ２O → Zn ( OH ) ( ４ )
２
时尽可能地使相接触的金属或合金的电位差最小. Zn ( OH ) ( ５ )
２ → ZnO＋ H ２O
对于不允许接触的零件必须装配在一起时, 通常采 Zn ( OH ) ２ ＋ － －
２ ＋４Zn ＋６OH ＋２Cl ＋２H ２O →
用湿装配或表面处理( 如钢紧固件镀锌、 镀镉后可与 Zn ５Cl ２ OH ) ２H ２O ( ６ )
(
８
阳极化的铝合金零件接触) .该腐蚀失效零件为 模拟验证试验发现, 外套螺母在装配状态下涂
[ ４ ]
镀锌件, 为成熟工艺且装机使用多年, 故可排除因环 抹肥皂液经 ７d后, 无论大气环境或湿热箱环境, 均
境存在电位差产生腐蚀的可能性. 未发现 腐 蚀 现 象. 提 高 肥 皂 液 浓 度 重 新 涂 抹, 经
腐蚀现象集中出现在排气管接头的外套螺母和 ２０d湿热箱环境, 外套螺母表面呈现出与机上外套
平管嘴上, 排气管在气密试验时需涂抹碱性的肥皂 螺母腐蚀现象类似的外观, 根据文献[ ５ ], 镀锌层在
( 钾皂) 液, 而排油管未进行气密试验, 也未发现有腐 多数中性和微碱性( H 值为 ６~１２ ) 介质中的耐蚀
p
蚀现象.同时腐蚀严重的部位集中在外套螺母倒角 性较好.将外套螺母清洗后进行能谱分析, 结果显
和与平管嘴接触的缝隙处, 气密试验时涂抹的肥皂 示在局部出现了少量氯、 钾元素, 说明外套螺母表面
液容易在这些部位残留.因此, 外套螺母和平管嘴 已产生了局部的腐蚀.因此, 模拟验证试验表明, 外
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