的五金件產(chǎn)品出現(xiàn)的耐蝕性下降問題進行原因分析,并提出相應(yīng)的解決
方案。
1
失效件觀察
LZJ-2004-01
為門窗五金組合件,是在鍍
Zn–Fe
合金的鋅合金固定座上鉚接鍍
Zn–Ni
合金的
Q235
鋼鉚接
件所得(見圖
1a
)。該組合件在中性鹽霧(
NSS
)試驗[溫度
(35 ± 5) °C
,
pH 6.4 ~ 7.1
;下同]
240 h
后固定座表面就出現(xiàn)大量白色腐蝕產(chǎn)物,并且伴有腐蝕坑,無法滿足耐 NSS 腐蝕 480 h 以上的要求。如圖 1b 所示,腐蝕從 鉚接處開始向四周擴散,其他部位的腐蝕情況較輕,可見腐蝕最先發(fā)生在鉚接處。
2 失效原因分析
2. 1 原因定位
從現(xiàn)場隨機抽取 LZJ-2004-01 的鍍 Zn–Fe 合金固定座和鍍 Zn–Ni 合金鉚接件進行 NSS 試驗。結(jié)果表明, 在 NSS 試驗 864 h 后固定座邊角開始出現(xiàn)黑色腐蝕點(見圖 2a),鉚接件則是在 823 h 后出現(xiàn)腐蝕點(見圖 2b)。這說明固定座和鉚接件都具備很好的耐鹽霧腐蝕能力,可排除單獨組件的鍍層和鍍液導(dǎo)致產(chǎn)品腐蝕失效,猜 測可能是兩者的組合引起腐蝕。鋅合金的腐蝕電位比 Q235 鋼低,會優(yōu)先發(fā)生腐蝕,因此推測鋅合金固定座 與 Q235 鋼鉚接件之間的電位差引起了電偶腐蝕,導(dǎo)致產(chǎn)品失效。
2. 2 試驗驗證
為驗證上述推論,對鋅合金材質(zhì)的固定座分別進行掛鍍Zn–Fe 合金、掛鍍 Zn–Fe 合金+苯并三氮唑封閉和滾鍍 Zn–Ni 合金。如圖3 所示,鍍 Zn–Fe 合金件表面存在大量孔隙。封閉后表面平整度得到改善,孔隙率 約降低了 60%。從圖4 可知,Zn–Ni 合金鍍層的晶粒較 Zn–Fe 合金鍍層粗大,致密性差,這不利于鍍層對工件的防護。
分別以暴露面積為 1 cm
2
的上述 3 種試片為工作電極,飽和甘汞電極(SCE)為參比電極,鉑電極為輔助電 極,采用上海辰華 CHI760E 電化學(xué)工作站測試它們在 3.5% NaCl 溶液中的塔菲爾(Tafel)曲線,結(jié)果見圖 5,相 應(yīng)的擬合參數(shù)見表 1。可見 3 種試樣的腐蝕電位(
φ
corr
)和腐蝕電流密度(
j
corr
)都相近,說明它們的耐蝕性相當(dāng)。
分別取封閉的掛鍍 Zn–Fe 合金固定座和滾鍍 Zn–Ni 合金固定座,與鍍 Zn–Ni 合金的鉚接件鉚接后進行 NSS 試驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn):掛鍍 Zn–Fe 合金+封閉件經(jīng) NSS 試驗 48 h 后表面出現(xiàn)黑色點狀腐蝕物(見圖 6a);滾鍍 Zn–Ni 合金件在 72 h 后出現(xiàn)鼓泡(見圖 6b),劃開后發(fā)現(xiàn)鼓泡內(nèi)有黑色腐蝕產(chǎn)物。可見改變鍍層種類和對鍍層 進行封閉都不能有效減輕組合件的電偶腐蝕。
其余工藝不變,改用與鋅合金固定座的電位差更小的
1Cr17
鋼來制造鉚接件,與固定件組合后進行
NSS
試驗。結(jié)果表明,改進的組合產(chǎn)品在
NSS
試驗
360 h
后只是表面光亮度降低,
480 h
后僅有少量白銹,說明電
偶腐蝕的確是導(dǎo)致工件失效的主要原因
3 解決措施
(
1
) 改用與鋅合金固定座電位差較小的材料(如
1Cr17
鋼)制作鉚接件,以保證在不影響工件性能的前提
下有效避免電偶腐蝕。
(
2
) 對固定座和鉚接件電鍍后用苯并三氮唑封閉,借助非金屬膜層阻斷兩者之間的電偶腐蝕。
4 實施效果
采用上述措施后,產(chǎn)品在中性鹽霧試驗
480 h