日本鋼板表面處理技術進步概況

   時間:2014-03-13 14:10:38
日本鋼板表面處理技術進步概況簡介
    1鍍層膜皮的結構和特性 表面處理鋼板可根據各產業部門對耐蝕性、塗裝性、焊接性和美觀性等各種不同要求,通過鍍層皮膜、鍍后化成處理和塗裝而附加高功能以適應,……
日本鋼板表面處理技術進步概況正文

  

1鍍層膜皮的結構和特性

表面處理鋼板可根據各產業部門對耐蝕性、塗裝性、焊接性和美觀性等各種不同要求,通過鍍層皮膜、鍍后化成處理和塗裝而附加高功能以適應,從而在汽車、電機和建材等方面的應用不斷擴大。本文除對最近的表面處理技術綜合介紹外,重點對汽車用防鏽鋼板用合金化熱鍍鋅板(以下簡稱GA鋼板)的技術研發概況簡介如下。

1)最近表面處理技術的發展走向

最近世界性重視環保,實行綠色採購,促進了相關表面處理技術的研發盛行,如無鉻處理皮膜和無鋁表面處理鋼板已開發成功並實用化。還有,從節約資源出發,鍍層薄而使用壽命更長的Zn-Mg鍍層和Zn-Al-Mg鍍層板正在開發,另為汽車輕量化且安全性強的GA鋼板的高強度化同樣也在進行。據此,有關鍍層結構和皮膜結構的解析中,對電鍍析出反應用in-situ觀察的方法以及利用集束離子束(FIB)加工製造電子顯微鏡用試料得以實現GA皮膜的TEM觀察等,均反映了微型解析技術進步的重大作用。

2)GA鋼板的系統技術

通過熱鍍鋅后的熱處理加工,使形成含有適量鐵的Fe-Zn鍍層的GA鋼板,由於其衝壓成形性、耐蝕性、塗裝性和焊接性等俱優,故從1990年以來作為汽車防鏽用鋼板,其需求快速增長。為提高其質量,從2000年開始,在鋼鐵協會的材料和特性小組的“合金化熱鍍鋅皮膜的結構和特性”的研討會上進行了有關合金化反應中Fe-Zn及Fe-Zn-Al狀態圖和查明GA鋼板破壞機理的研究。現對其成果簡介如下。

(a)合金化反應。針對過去對此的不同觀點,進行了合金化反應時δ1相形成機理的模式試驗后得知,在δ1相形成初期不存在δ1P,而是形成δ1K的准穩定狀態;隨著反應進行,形成δ1P和δ1K混存的δ1相,故認為Fe-Zn的二元系狀態圖為低溫下二相分離,高溫下則區域變窄而閉合的可能性大。

(b)鍍層皮膜的破壞機理。

GA鋼板在衝壓成形時,由於與模具的摺動和加熱使母材變形的同時,併產生鍍層剝離現象,本研究尚未能解析清楚,但對加工時皮膜受壓縮、抗拉力影響下產生的皮膜剝離機理基本查明,即壓縮應力場比抗力應力場小時產生剝離,此時龜裂在δ1相內產生並擴大。還發現在抗拉應力場鍍層無塑料變表,而在壓縮應力場則產生塑性變形。又發現鍍層在加熱合金化處理和以後的冷卻過程中皮膜處產生高殘留應力,使之存在潛性龜裂,一旦施加抗拉應時龜裂自然擴大。為此,應據加工應力場的不同採取對應措施。

(c)今後課題。考慮鍍層的剝離機理與鍍層厚度、母材成分及強度等有關,今後應通過Fe-Zn-Al三元狀態圖、合金化反應、鍍層結構及其破壞機理的綜合應用,以設計出衝壓成形時抑制鍍層剝離的最佳皮膜結構。

2腐蝕機理和評價法

1)腐蝕機理和腐蝕生成物

汽車用表面處理鋼板正由電鍍鋅(含合金鋅)向為提高耐蝕性而加厚鍍層的熱鍍鋅(含合金鋅)鋼板轉移中。對於鋅的防腐作用,原認為鋅層在腐蝕過程中不斷減薄,直至其殘存狀態一發揮著防腐作用,但現發現即使金屬鋅層消失后,由腐蝕生成物溶出的鋅離子可抑制下層鐵的溶解,仍可發揮耐腐蝕作用。

在建材用表面處理板方面,熱鍍鋅特別是5%Al-Zn、55%Al-Zn鍍層鋼板的用量日益增加。在大氣腐蝕環境下使用的建材,除鋅的犧牲防蝕作用外,鍍層本身的耐蝕性亦甚為重要。55%Al-Zn鍍層板,在改善加工性的同時,有機塗裝層亦可提高耐蝕性。在5%~10%Al-Zn中加入3%Mg的合金化鍍層鋼板,在海濱環境下,早期即生成抑制腐蝕效果大的鹼性氯化鋅及鹼性氯化鋅鋁等腐蝕生成物,加上含Mg的緻密腐蝕生成物皮膜,對抑制腐蝕的阻極反應效果更大,故防腐蝕的綜合效果很好,已廣為應用。

從環保出發,家電用材已嚴格限制使用汞、鎘、鉛和六價鉻等有害金屬,現不用六價鉻作鍍層處理而能保持同樣耐蝕性的技術在大量開發中。除以其它成分代六價鉻外,還開發成功

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