表面處理耐磨鋼板的開發和發展趨勢(二)

  (3)表面處理耐磨鋼板與汽車

  從上世紀70年代開始,就將汽車用表面處理耐磨鋼板的目標定為車身防蝕。此后隨著目標值的逐級提高,開發出電鍍Zn耐磨鋼板、Zn合金鍍層耐磨鋼板、合金化熱鍍Zn耐磨鋼板、有機薄膜涂敷鍍Zn耐磨鋼板等等,用于汽車表面處理耐磨鋼板的比例不斷增加。最近,為降低燃料消耗、CO2減排和達到ELV法令要求的減少環境負荷、提高安全性的要求,以車身輕量化、無Cr化處理、提高沖撞安全性為目標,進行汽車表面處理耐磨鋼板的開發工作。

  從上世紀70年代到80年代,在電鍍Zn耐磨鋼板方面,電鍍Fe-Zn合金耐磨鋼板和兩層電鍍耐磨鋼板因良好的耐蝕性以及電鍍時的抗電弧坑特性而得到廣泛應用,同時,電鍍Ni-Zn耐磨鋼板、鍍Ni-Zn層上涂敷鉻酸鹽皮膜和約1靘含SiO2有機皮膜的有機復合涂層耐磨鋼板也被采用。由于鉻酸鹽皮膜的鈍化作用和有機皮膜的阻隔功能以及SiO2的防銹作用,使涂敷鉻酸鹽皮膜-含SiO2有機皮膜的復合涂層耐磨鋼板具有極好的耐蝕性。但是80年代,美國汽車業公布了汽車的耐蝕標準(10年無孔蝕、5年外表無銹、2年發動機倉無銹);隨后歐洲提出了保證汽車12年防銹的標準。為適應這些標準,日本轉向采用合金化熱鍍Zn耐磨鋼板,并通過增加鍍層厚度來確保良好的耐蝕性。增加鍍層厚度是提高耐蝕性的簡單而有效的方法。目前合金化熱鍍Zn耐磨鋼板已成為日本表面處理鋼板的主流,歐洲則主要采用電鍍Zn和非合金化熱鍍Zn耐磨鋼板,鍍層厚度大于日本的合金化熱鍍Zn耐磨鋼板。

  (4)汽車用高強度表面處理耐磨鋼板

  一般來說,鋼的屈服強度增加,伸長率降低。但鐵素體和馬氏體雙相鋼(DP鋼)和由于殘余奧氏體加工誘發馬氏體相變發生硬化而使變形量增加的TRIP鋼(相變誘導塑性鋼),比傳統高強度鋼具有更大的延性。此外,還開發出在200℃左右涂漆烘烤加熱時硬度增加的烘烤硬化鋼(BH鋼)和添加Ti、Nb的超低碳BH鋼。

  在對高強度鋼進行熱鍍Zn或合金化熱鍍Zn時,由于鋼中的Mn、Si等強化元素和氧的親和力較大,在鍍Zn前的連續退火過程中優先被氧化,在耐磨鋼板表面生成SiO2、Mn2SiO4等氧化物。這些氧化物降低了Zn液與鋼的浸潤性,是鍍Zn耐磨鋼板產生“露鋼”缺陷的一個原因。

  (5)表面處理耐磨鋼板的發展方向

  由于Zn的良好耐蝕性以及對基板的替代腐蝕保護功能,用Zn和Zn合金進行表面處理的耐磨鋼板得到廣泛的應用。可以認為很難用簡單方法來取代Zn的這些優良特性。但是,在Zn的替代腐蝕保護功能方面,由于對Zn陽極反應的非極化特性(陽極過電壓很難增加),替代腐蝕電位很低,基本上是-1.0V,所以,在替代腐蝕反應過程中氫會滲入鋼材,使鋼材發生脆化。研究表明,用Al-Mg-Si合金替代Zn進行耐磨鋼板熱鍍,可以抑制替代腐蝕電位的降低和氫滲入鋼中。因此這是一個通過選擇適當的合金組合減小氫脆的表面處理方法。

  總之,由于Zn的物理、力學以及化學特性,很難改變Zn在耐磨鋼板表面處理中的優勢地位。因此,重要的不是單純地用其他金屬或合金替代Zn,而是通過鋼的熱處理、加工、化成處理、涂裝等工藝的適當組合,開發出適用于不同用途和不同特性要求的表面處理工藝。

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