锌在腐蚀环境中能在钢板表面形成耐蚀性能良好的薄膜,它既能保护钢板的机体,又由于镀锌层电位比铁低,在腐蚀介质中具有牺牲自身来保护铁不受案蚀的防护作用。因此镀锌层的制品在钢材防紧蚀领域一直占有重要地位。现在的热镀锌钢板与早期的热镀锌生产线相比取得了重大进展,除了产量大幅提高,质量有很大改进外,还具备了冶金、化学和机械方面的多种功能。其技术进展主要表现在下述方面。
(1)力学性能现代汽车工业对深冲级的热镀锌板的要求日益增乡,为满足这些要求,现代热镀锌生产线就必须具备生产各种性能产品的能力,现代热镀锌生产线上的连续退火线,可以将超低碳钢(IF钢)通过热镀锌线的在线退火直接而经济地生产出超深冲级的热镀锌钢板。
(2)表面质量热镀锌板的表面质量对于后续的加工过程,如冲压、涂装等非常重要、现代热镀锌生产线对这一问题从工艺到设备都已加以考虑。
(3)镀层特性深冲级热镀锌板的开发,要求镀锌层能随基板的变形而变形,这样就必须考虑镀层和基板的附着力。为了解决附着力的问题,可以采取退火前电解脱脂、锌液中铝含量精确控制、镀锌工艺参数的控制和新型镀层品种开发及镀层质量减小等措施。在普通双面镀锌钢板的基础上,开发出了差厚镀锌板和单面镀锌板。0差厚镀锌板。汽车生产过程中,普通双面镀锌钢板与低碳钢板相比,焊接时电流增大,而且锌蒸气在焊接时污损电极,使点焊能力降低。从利于焊接和涂装性能的角度考虑,要求薄的镀层;而从提高耐腐蚀性能的角度考虑,则要求厚的镀层。为了解决这一矛盾,开发了两面镀层厚度不同的钢板,即差厚镀锌钢板,使其中一面满足焊接和涂装要求,另一面满足耐腐蚀要求,想要生产这种钢板,只要调整锌带钢两面气刀的吹气压力,就能使带钢两面产生不同的镀锌层厚度,生产出差厚镀锌钢板。
@单面镀锌钢板。单面镀锌钢板同差厚镀锌钢板要达到的目的是一样的。
要进一步消除镀锌层对焊接性能和涂装性能的不良影响,较好使用一面镀锌而另一面不镀锌的钢板,即单面镀锌钢板。生产单面镀锌钢板的方法可分为:剥离法、保护膜法和真空蒸镀法等。剥离法是将较薄的镀层用研磨机机械去除的方法。保护膜法是在连续热镀锌生产线的热处理之前,将由硅酸钠、硼酸钠、氧化镁、氧化钛和氧化铝组成的溶剂涂到带钢的一面上,热处理过程中,溶剂发生玻璃化转变,形成一层致密的膜;在锌锅中,这层膜可以完全阻止锌的涂敷。镀锌后,可以用多个小直径辊反复弯曲将这层玻璃化膜方便地除去。日本川崎钢铁公司用这种方法成功地生产出了单面热镀锌钢板。

为满足汽车业所需要的各种性能要求,较重要的是合理选择涂层钢板的基板。汽车用预涂层钢板的基板,较早采用普通电镀板、单面电镀板、差厚电镀板,后来开发了耐蚀性、冲压成型性、焊接性优越的,附着量20~30g/m2的电镀Zn-Ni合金钢板,有时采用底层为电镀Zn-Fe或热镀锌合金化层,表层为电镀富Fe的双层钢板。后又开发了低碳深冲热镀锌合金化钢板(GA)镀层,附着量为40~60g/m2,其耐蚀性、冲压成型性、焊接性均相当优越,适用于汽车车身制造。(2)有机涂层钢板在交通运输业中的应用近年来,有机复合涂层钢板以其优异的耐腐蚀性能、良好的成型性能、涂装性能和石子冲击时的凹陷性能等正在受到汽车生产厂家的重视,并广泛用于汽车生产。有机复合涂层板是以镀锌系钢板为基板,在其上涂敷一层铬酸盐和有机树指的复合涂层。有机树脂层的成分基本上由二氧化硅和有机树脂组成。二氧化硅成分充分地起到耐腐蚀作用,有机树脂成分为涂料提供良好的黏附性能,有机复合涂层板具有润滑性、着色性等多种性能。20世纪80年代初,日本钢管联合公司较先研制成功一种烘烤硬化型有机复合涂层钢板,现已被许多国家所引用,该种钢板由三部分组成:面层为有机复合注酸盐层,中间层为无机铬酸盐层,底层为电镀Zn-Ni合金层。其性能满足汽车制造业的加工成型性、耐蚀性、可焊性和电涂装性的综合要求。其涂层的烘烤温度较低(150℃),由此可保持基板涂装烘烤后的硬化性能,其面层适合采用较新气车业优先选用的水基涂料系列。这种涂层钢板与汽车业频繁使用的黏结剂连接工艺具有相容性。

涂层钢板的表面处理特性和涂装性能既影响涂层板的表面耐蚀性,又影响表面外观;磷化是涂装前的重要工序,磷化处理是重要的表面处理,其效果可用涂层质量、表层所形成的磷化物晶体的形状、大小进行表征。文献[19]中用两种方法进行表面处理:喷淋和浸入;这两种方法在汽车生产线中都存在,对阳极磷化和全部涂层系的涂层板进行环境腐蚀检测,结果表明,不同涂层板的锈蚀抗力无明显区别,石头碎片抗力亦无明显不同,但腐蚀抗力随涂Zn合金和涂Zn层厚度的增加而增加;实验所用的各种涂层板的相关信息列于表6-11中,表明处理首先用碱水洗去油,然后进行阳极磷化(喷淋和浸入),各涂层的厚度为:ECcoat涂层,18um;表面涂层43um;封闭涂层20um;顶部涂层37um.对涂装后的石头碎片进行冲击试验和环境腐蚀试验的结果表明,所比较的不同镀锌层的表面处理均无额外的特性,尽管这些涂层的合金成分表面形貌不同。但性能区别不大,HDG,ZnFe比热镀Zn和电镀Zn性能更好,但必须解决该材料在EC-涂层工艺中产生的个别表面缺陷。根据划线腐蚀变宽的量与Zn层或Zn合金层的线性关系的环境腐蚀实验结果,即随层厚变大,腐蚀速度变小,给出了不同板材承受的腐蚀载荷和环境条件,从而使调整材料抗蚀行为成为可能。文献研究得出,磷化物晶体形状、大小以及P/H值(呈单斜系的鳞叶石P和呈斜方晶系的磷锌矿的量H的比值)均会影响涂层的黏结力,EG、GI涂层板比GA板有更高的碎片冲击抗力,EC-coat的液槽温度、溶剂的体积电压均会影响GA板表面处理时的针孔形成;小的磷酸盐晶体,高的P/H,均有利于改进镀层板涂层后的划线腐蚀抗力和碎片冲击抗力;GA板上的不规则表面可能导致局部有高的电流密度,从而导致EC-coat处理后表面针孔的形成。汽车外板应用的表面必须是高质量的,不允许存在任何表面缺陷,如褪色或频色不均、杂质或渣子、裂片、斑状鳞片、合金变异等;这些缺陷不仅影响车身外板制件的腐蚀性能,还会影响涂层的美观和亮丽,作为汽车外板,不仅要求无映陷,同时还要求表面形貌,即德国标准中的“05"板,冷轧辊表面经过毛化处理,其毛化方法有喷丸毛化、电火花毛化、激光毛化、电子束毛化,用可见形貌旨数评价板材涂装质量:A1=0.15×R20"+0.35×Dol+0.25XNSIC.+0.25XNSIC.式中,R20"为镜面反射强度,表征漆面光泽性;Dol为镜面反射宽度,表征李面鲜映性;NSIC为图像畸变,表征漆面鲜映性;NSIC.为图像反差损失。汽车板涂漆A1值要求大于80.统计表明,经不同表面毛化方法处理(喷丸、电火花、电子束)的CR、G、GI,GA板涂漆后的形貌指数A1与钢板毛化方法、表面形貌和结构分析表月,A1与板材表面波纹度wca相关,波纹度小的,油漆表面质量好,经喷丸和息火花毛化处理的钢板A1与表面粗糙度无关,仅与波纹度相关。对于不同的汽车外板,对表面粗糙度R,和波纹度wca以及单位长度峰值数均应提出具体要求,由于表面形貌还会影响到成型性,在确定这此具体要求时还应考虑零件对板成型性的要求

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