镀锌板涂层中性盐雾性能解析

主讲人：高级工程师  敖永发

随着涂装行业和涂装技术的快速发展，近年来镀锌钢板在汽车和家电领域已被广泛采用。各生产企业对镀锌板涂装产品的质量要求越来越高，越来越重视，而中性盐雾试验是检验涂装产品是否合格的一项重要参考指标。我们针对家电领域中镀锌板涂层中性盐雾的现状、中性盐雾的测试标准及影响因素进行解析，试图找出提高镀锌板涂层中性盐雾性能的方法，为涂装质量的提高做出贡献。

镀锌板的种类：

01热镀锌板

02电解锌板

03锌铁合金板

板材种类较多，板面状况由于锌花不同或是否有锌花等千差万别。流入涂装车间的工件，由于保存的方式及加工工艺的差别造成的板面状况也是千奇百怪。一般情况下，涂装前必经进行磷化、陶化等几种工艺的前处理，前处理合格的工件再进行涂装处理。涂装完成之后的试板进行中性盐雾测试。

中性盐雾试验

中性盐雾试验就是通过在涂层表面划交叉线穿破涂膜层将其暴露在一定温度、湿度、压力、浓度的中性盐雾的环境中，对试样进行耐腐蚀测定。

一、基材因素

1、镀锌板含锌量

国内五金、家电、汽车等行业的热镀锌板一般要求含锌量双面 120g~180g /m2，含量越高，耐中性盐雾能力越强。含锌量在镀锌板标号上有显示，例如DX55R+Z165 后面那个Z165就是锌含量 165g/m2。

2、锌层纯度

镀锌层越纯净，耐蚀性越好；镀锌层金属杂质越多，产生腐蚀原电池的机会越多，耐蚀性越差；镀锌层夹杂有机物越多，耐蚀性越差。

3、镀锌层状况

镀层结合力差，甚至起泡、脱皮，耐蚀性就差。同时，脆性区易发生腐蚀，镀锌层的空隙率也会影响镀层耐蚀性。

4、锌层厚薄和均匀性

正常的镀锌层厚度应该为7~10μm，过薄的镀锌层对涂装的防腐蚀能力不利。镀层的均匀度也是重要因素，镀件不同部位厚度相差不应大于2μm。

5、锌层中的锌花

锌渣也很容易被带出嵌入镀层中，影响表面的粗糙度。不同粗糙度所对应的耐蚀性是不一样的。镀锌层表面越光滑越平整越有利于耐腐蚀能力的提高。粗糙度Ra值范围一般在0.5～0.8μm。

6、锌层致密性

经冲压后镀锌层有脱落或爆裂，脱落的锌层粘附于模具上，会对后续冲压件的镀锌层产生破坏，形成诸多细小的坑洞易于形成腐蚀。

7、锌层表面损伤

镀锌板材在后续机械加工及运输的过程中，可能产生划伤，破坏表面锌层均一性。也是影响后续涂装件中性盐雾的重要因素。

8、锌板存放环境

锌在干燥空气中几乎不发生变化，在通风不良，空气潮湿条件下，与非金属的挥发物(低分子羧酸、醛、酚、氨等)接触时易遭腐蚀，被氧化。

9、镀锌板表面的预处理

若镀锌板表面有钝化层, 会减少局部弱点,提高板面的耐盐雾腐蚀能力，但机加工、运输、保存过程中可能产生钝化膜的破损，与后续前处理中产生的转化膜叠加，若不匹配则会影响耐蚀性。

二、前处理因素

1.碱度的影响

过高脱脂碱度有可能对锌层过度腐蚀，削弱镀锌层的耐蚀能力。

2.化学转化膜的质量

厚膜优于薄膜，惰性化学膜层优于活泼化学膜层。常用的锌系磷化膜抗盐雾性能优于铁系磷化膜，三元磷化P比高的磷化膜抗盐雾性能优于低p比磷化膜。同一种体系的转化膜，转化膜的状态不同，抗盐雾性能差别也很大，经过工艺处理后合格优良的转化膜抗盐雾性能才远远优于存在缺陷的转化膜。

3水洗控制

化学转化膜形成后应该经过严格的纯水清洗， 洗掉转化膜表面上的污物及电解质， 最后一道应采用纯水洗，纯水的电导率不大于20μs/cm。  电导率超过150μs/cm的水清洗的转化膜耐盐雾性能明显变差。

4转化膜的干燥

转化膜的干燥过程，是水在金属表面的汽化过程，若此过程影响了转化膜的质量，会对耐盐性能有一定影响。

⑴ 烘干炉空气质量的影响。含有硫、焦烟 、溶剂、灰尘等         这些物质的空气对转化膜的耐蚀性是不利的。湿润工件表面上的水份在汽化的过程中，形成蒸煮效应，有可能将空气中的这些物质吸附在转化膜上，进而破坏转化膜的耐蚀性能。

⑵ 烘干炉温度和时间的影响。烘干炉温度过高，时间过长，有可能破坏转化膜的结构，夺取转化膜中过多的结晶水，影响其性能。 

三、涂料及涂装

有机涂层的影响

01涂料成分和配方

如树脂的选择，颜基的比例，固化剂的选择以及添加的一些助剂的选择。

02涂层的厚度

涂层越厚，其耐盐雾性能越强，反之则弱。涂层越厚，渗透作用发生时间越长，延缓了腐蚀的发生，腐蚀过程更难以到达底材。这也是盐雾试验腐蚀总是从最薄弱的地方发生的原因。

03附着力

涂层与化学转化膜层的结合力。界面附着能力越强，抗横向腐蚀能力越好，涂层耐盐雾时间也就越长。

04新粉和回收粉的使用

第一次使用的新粉末耐盐雾性能强于使用过的回收粉。

05涂装缺陷的影响

如针孔、气泡、麻点、橘皮、漏底 等都能影响涂层的耐盐雾性能。

06 涂层固化

对于粉末涂料，应确定与涂料本身相符合的固化温度。过高或过低的固化温度场对涂层的耐盐雾性能均是不利的。同时，升温方式和温度场的分布也应与涂料本身相符合，这一点应同涂料供应商充分沟通。抛开涂料特性，过陡或过于平缓的温度曲线对涂层的耐蚀性能均不利。同时，固化时间不够及固化温度偏低，可能造成粉末涂料不能固化完全，有效成分不能发挥有效作用，涂层耐盐雾能力大大降低；固化时间太长及温度过高，破坏涂料特性，使涂层提前老化退变，耐盐雾能力差。

07固化炉

固化炉内不清洁，造成涂层的耐盐性能降低。

四、实验因素

一、样件的准备

在进入盐雾箱之前应存放于恒温干燥干净的环境中。放入盐雾箱之前的存放时间不得超过72小时。尤其重要的是，测试样件在划交叉线破坏涂层后，应立即放入中性盐雾箱，若搁置于空气中没有及时放入盐雾箱，也会影响盐雾试验的结果。

二、划线规范

待测试样件表面应干燥、清洁无尘，画交叉线时力度要一致，划刀应与涂层呈直角，不可歪刀斜划、顿挫向前。这些因素也会影响到盐雾测试的结果。

三、盐雾箱方面的因素

在满足符合盐雾试验标准要求的前提下,仍有以下几个因素值得注意:

1、实验温度的影响

试验温度升高,产品表面腐蚀速度加快。温度每升高10℃,腐蚀速度提高2～3倍。一般盐雾箱将试验温度控制在设定值±2℃以内。

2、试验湿度的影响

试验湿度低,相对腐蚀速度就慢。在相同的温度条件下,腐蚀速度与相对湿度的增加成正比。在盐雾试验中,一般标准规定试验湿度应≥90%R.H。

3、沉降量的影响

研究表明,盐雾沉降率在3mL/80cm2・h内,沉降率提高,腐蚀速度加快,因此规定盐雾沉降率在1～2mL/80cm2・h内。

4、盐水浓度的影响

当浓度<5%时,铁、镍、黄铜的腐蚀速度随着浓度的增加而加快;当浓度>5%时,前述金属的腐蚀速度正好相反,随浓度提高而下降。而锌、铬、铜的腐蚀速度却仍随之增加。

5、盐水pH

pH值减少1,氢离子浓度增加10倍,由于氢离子浓度增加,去极化作用增大,金属的腐蚀速度加快。

6、喷雾用空气压力的影响

喷雾压力提高一般可提高盐雾沉降量,但易使盐雾箱内产生正压力。盐雾试验要求喷雾压力不能过大，也不能过小。如喷雾压力过小,则易产生盐雾颗粒粗、沉降率偏低的现象,因而试验时应正确选定合适的喷雾压力。

7、样件放置位置的影响

盐雾是从上往下沉降的。产品放置平面与水平面的角度较小,投影面积增加,因而产品上的盐雾沉降量也随之增加,使腐蚀加剧。反之则相反。

8、盐水中杂质的影响

金属的盐雾腐蚀属于电化学腐蚀。溶液中杂质的存在,如NaCl中含有碘,则无形中增加了金属间的电位差或给金属形成保护表面,使金属的腐蚀速度受到影响。

对盐雾测试的一些建议

定期校正

盐雾箱的质量好坏直接影响到所模拟的试验环境条件是否符合试验标准所规定的内容,为确保盐雾试验的准确性,定期进行盐雾箱基本参数检定是必不可少的。

溶液的浓度可通过电子称称出氯化钠的重量,用量筒量出溶液容积来控制,并应使氯化钠溶解均匀。当溶液的浓度配好后,应用化学试纸或酸度计检查溶液pH值是否符合要求。当超标时,应用盐酸或氢氧化钠来中和,最终使其符合盐雾试验规定的pH值要求。

产品摆放

产品放置位置应与实际使用情况相同产品放置的位置会对部分表面的腐蚀现象产生一定的影响。我们曾做过试验,一块两面镀锌的钢板,在成45°角位置时,朝上一面已腐蚀严重,而朝下一面仍无腐蚀发生。为了正确判定产品的耐腐蚀性能,应尽量按产品正常使用的安装位置来放置产品。当产品几何尺寸复杂应将其主要表面朝上放置。另外,产品之间应离开一定的距离,不能接触。产品建议用悬挂方式固定,产品上方应无其它产品,防止上面产品上的盐雾颗粒滴到下面的产品上,以造成下面产品的腐蚀速度的变化。

盐水中杂质的清除

喷雾用溶液的杂质主要来源于:①盐份杂质的含量;②水的杂质含量;③盛溶液容器的清洁度。配制溶液的用水应用蒸馏水或去离子水,另外,每次盐雾试验前应对盐水箱进行一次清洗。通过这些措施使溶液中的杂质含量降至最小。

应尽量保证盐雾箱内外的压力平衡，盐雾箱内的压力过高,会影响盐雾沉降特性,使试验得到的结果与实际情况相差较大。为消除这一问题,盐雾箱均装有一平衡压力口以尽量保持箱内外的气压相等。为了减少箱体内外压差,喷雾压力建议低一点。但太低的压力会影响盐雾沉降率和盐雾特性,建议喷雾压力在0.08～0.12MPa之间选择,这个范围基本上可满足盐雾试验标准规定的压力最小值要求。

以上我们从几个方面对镀锌板涂层的中性盐雾特性作了探讨，希望起到抛砖引玉的作用，尽可能多地弄清楚影响镀锌板涂层中性盐雾结果的各个因素。结合我们在涂装生产中的具体条件，生产出优良的耐腐蚀性能的涂装产品。充分提高产品质量，为企业创造更大的利润。

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