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Q390E卷板鋼具有優良的力學和機械性能（如高硬度、高疲勞強度和斷裂韌性等），是制造中高壓石油  化工容器、高壓鍋爐汽包等特種設備的理想材料。然而，Q390E卷板鋼的耐蝕性較差，遭受腐蝕會嚴重降低其力學和機械性能，從而縮短特種設備的使用壽 命。為了減緩Q390E卷板鋼腐蝕，可以采用電鍍、噴涂、磷化等工藝手段。其中，磷化具有成本低廉、工 藝簡單且成熟可靠、能快速成膜等優點，已成為鋼鐵 材料防腐蝕中占有重要地位的工藝手段。

在諸多磷化工藝中，錳系磷化工藝的防腐蝕效果較好。鑒于特種設備對于鋼鐵材料的耐蝕性有較高的要求，為了獲得更好的防腐蝕效果，筆者采用錳系磷化工藝對特種設備用Q390E卷板鋼進行防腐蝕處理，將不同濃度的 PTFE 乳液分別加入磷化液中，在Q390E卷板鋼表面制備了錳系磷化膜和三種錳系復合磷化膜。本文進行這方面的研究可以豐富Q390E卷板鋼錳系磷化處理的相關理論，同時為減緩Q390E 腐蝕提供參考。

實 驗

材料與試劑

Q390E卷板鋼 的 成 分 如 下 ：Mn 1.0~1.6 % 、 Ti 0.02~0.20 %、C 0.2 %、Si 0.55 %、Cr 0.3 %、Ni 0.7 %、

P 0.025 %、S 0.025 %、Al 0.015 %，余量為Fe。 試樣尺寸為30 mm×13 mm×2 mm。

主要試劑：鹽酸、氫氧化鈉、碳酸鈉、無水、硝酸錳、磷酸二氫錳、等，均為分析純。

錳系磷化處理

Q390E卷板鋼錳系磷化處理的過程如下：

試樣預處理。首先用800#砂紙粗磨，去除試樣表面的氧化皮和雜質。再用1500#砂紙細磨，使表  面趨于平滑。打磨后的試樣采用氫氧化鈉和碳酸鈉 的混合溶液除油，再浸入無水中超聲波清洗。接著用體積分數為 5 %的稀鹽酸溶液酸洗，再次水洗后，迅速吹干待用。

磷化液配制。以去離子水作溶劑，硝酸錳、磷酸二氫錳、等做溶質配制 500 mL 磷化液，

具體成分為：硝酸錳 20 g/L、磷酸二氫錳 36 g/L、1 g/L。將不同濃度的 PTFE 乳液（0 、5 、20 、35 mL/L）緩慢倒入配好的磷化液中并攪拌均勻，乳液中PTFE 顆粒所占比例約為50 %。

磷化工藝參數設定。水浴加熱使磷化液受熱均勻，溫度維持在（86±0.5）℃ ，磷化時間設定 20 min。為了保證磷化液中的PTFE 顆粒呈較均勻分散狀態，在試驗過程中不斷攪拌磷化液，攪拌速度為150 r/min。

當磷化液中無PTFE 乳液時，在試樣表面制備的磷化膜稱為錳系磷化膜（以下簡稱MF）。而當磷化液中PTFE 乳液濃度分別為 5、20、35 mL/L 時，在試樣表面制備的磷化膜都稱為錳系復合磷化膜，以下簡稱MCF1、MCF2、MCF3。

表征與測試

以質量分數為3.5 %的氯化鈉溶液作腐蝕介質， 采用CHI660E 型電化學工作站分別測試Q390E卷板鋼、錳系磷化膜、三種錳系復合磷化膜的電化學阻抗 譜。以鉑片為輔助電極，待測試樣為工作電極，飽和 甘電極為參比電極，交流正弦波振幅為10 mV。

參照GB/T 10125-2012《人造氣氛腐蝕試驗 鹽霧試驗》，在 TST-E808 型鹽霧箱中進行鹽霧試驗。將質量分數為5 %的氯化鈉溶液通過噴霧裝置均勻地沉降在待測試樣表面。48 h 后取出樣品，采用SU8010 型掃描電鏡分別表征Q390E卷板鋼、錳系磷化膜、三種錳系復合磷化膜鹽霧試驗前后的表面形貌。

結果與分析

電化學阻抗譜結果

圖 1 為Q390E卷板鋼、錳系磷化膜和三種錳系復合磷化膜的電化學阻抗譜。圖1 中顯示Q390E卷板鋼的阻抗譜半徑小，錳系磷化膜和三種錳系復合磷化膜的阻抗譜半徑不同程度增大，表明錳系磷化膜和三種錳系復合磷化膜對電解質離子擴散都具有較強的阻礙作用，能抑制Q390E卷板鋼腐蝕。

圖 2 為Q390E卷板鋼、錳系磷化膜及三種錳系復合磷化膜在腐蝕介質中的等效電路。其中，Q390E卷板鋼

的等效電路由溶液電阻Rs、雙電層電容Qdl 和電荷轉移電阻Rct 構成，見圖2（a）。錳系磷化膜和三種錳系復合磷化膜的等效電路則由溶液電阻 Rs、雙電層電容 Qdl、膜層電阻 Rf、膜層電容 Qf 和電荷轉移電阻 Rct 構成，見圖2（b）。采用電化學工作站配套的軟件對 電化學阻抗譜進行擬合，得到的數據列于表 1 中。

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由表 1 可知，錳系磷化膜和三種錳系復合磷化膜的Rct 值和Rs 值相比于Q390E卷板鋼都增大。研究發現，磷化膜的Rct 值越大，意味著磷化膜與基體間的電荷轉移速率越低，其耐蝕性能往往越好。R 值越大，意味著磷化膜對腐蝕介質擴散具有較強的阻礙，同 樣可以說明磷化膜的耐蝕性能較好。由此可知，錳 系磷化膜和三種錳系復合磷化膜都能較好的保護Q390E卷板鋼起到防腐蝕作用。

高強卷板   Q390E   9.75    1250    129.49 噸   安陽    安鋼

高強卷板   Q390E   7.75    1500    29.38 噸    安陽    安鋼

高強卷板   Q390E   7.75    1250    59.86 噸    安陽    安鋼

高強卷板   Q390E   7.5 1500    23.41 噸    安陽    安鋼

高強卷板   Q390E   5.75    1500    20.48 噸    安陽    安鋼

高強卷板   Q390E   5.75    1250    21.29 噸    安陽    安鋼

高強卷板   Q390E   5   1500    58.02 噸    安陽    安鋼

高強卷板   Q390E   4.75    1250    43.27 噸    安陽    安鋼

高強卷板   Q390E   3.75    1500    28.86 噸    安陽    安鋼

高強卷板   Q390E   3   1500    58.04 噸    安陽    安鋼