吳小花，王 興

（1.蘇州托普信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215311；2.安徽三聯(lián)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，安徽 合肥 230601）

鍍鋅板由于良好的耐腐蝕性在各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)由于鍍鋅板材料成本相對(duì)較低，但是表面鋅層對(duì)鋼基材電化學(xué)有著防護(hù)作用，表面質(zhì)量逐漸接近電鍍鋅產(chǎn)品，因此鍍鋅板產(chǎn)品主要用于汽車(chē)制造行業(yè)，在市場(chǎng)中占有率也在不斷增加[1]。

目前大部分鍍鋅板表面在主要對(duì)其進(jìn)行鉻酸鹽鈍化處理，鉻酸鹽膜層能夠?qū)\層與外界環(huán)境隔離，并且對(duì)材料的腐蝕具有抑制作用，防止材料在運(yùn)輸、存儲(chǔ)或使用過(guò)程中出現(xiàn)生銹現(xiàn)象。

但鍍鋅板表面雖然經(jīng)過(guò)防腐處理，但是依然經(jīng)常出現(xiàn)表面鈍化膜黑斑缺陷，影響到材料的后續(xù)加工。為對(duì)汽車(chē)質(zhì)量與使用生命進(jìn)行保障，針對(duì)不同環(huán)境下車(chē)用鍍鋅板表面黑斑缺陷進(jìn)行分析。

1 不同環(huán)境下車(chē)用鍍鋅板表面黑斑缺陷分析

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象與方法

為對(duì)不同環(huán)境下車(chē)用鍍鋅板表面黑斑缺陷進(jìn)行分析，對(duì)常規(guī)規(guī)格生產(chǎn)出來(lái)的出現(xiàn)缺陷的鍍鋅板為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行試樣截取[2]。將同一鍍鋅板分為相同三組，分別放置在干燥、潮濕以及高溫三種不同環(huán)境下，對(duì)三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)定相應(yīng)的條件，為保證實(shí)驗(yàn)的公平性，各組參數(shù)始終保持一致。通過(guò)S-3400N型顯微鏡對(duì)不同位置的鍍鋅板進(jìn)行觀(guān)察并分析其成分。采用SEM觀(guān)察其缺陷的宏觀(guān)形貌，并對(duì)其化學(xué)缺陷進(jìn)行分析[3]。利用稀鹽酸加緩蝕劑對(duì)鍍鋅層表面進(jìn)行處理后，對(duì)鍍鋅板表面進(jìn)行觀(guān)察，結(jié)合實(shí)際環(huán)境分析鍍鋅板缺陷原因。

1.2 車(chē)用鍍鋅板表面黑斑形貌特征

在不同環(huán)境下車(chē)用鍍鋅板全部會(huì)出現(xiàn)黑色點(diǎn)狀物質(zhì)，從外觀(guān)來(lái)看，這部分點(diǎn)狀缺陷主要沿軋制方向延伸并出現(xiàn)一定變形。鍍鋅板表面黑斑會(huì)在鍍鋅卷開(kāi)卷放置一段時(shí)間后出現(xiàn)[4]。

通過(guò)對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)黑斑的鍍鋅板表面進(jìn)行顯微觀(guān)察可以發(fā)現(xiàn)，鍍鋅板表面黑斑部分會(huì)呈現(xiàn)不連續(xù)且不規(guī)則的黑色團(tuán)，并且面積較大。鍍鋅板黑斑處鋅花結(jié)晶核被覆蓋，呈粉化狀。

鍍鋅板長(zhǎng)時(shí)間處于裸置狀態(tài)下，黑斑會(huì)逐漸擴(kuò)大且變黑程度逐漸增加，這種情況被稱(chēng)為鍍鋅板黑變現(xiàn)象。鍍鋅板黑斑部位不會(huì)呈現(xiàn)凹凸?fàn)?，更加接近氧化狀態(tài)。一般情況下，鍍鋅板表面在經(jīng)過(guò)處理后主要防腐蝕物質(zhì)Cr3+以及Cr6+所組成的ΣCr+。

Cr3+在鍍鋅板表面的保護(hù)膜中起著主要作用，其含量也決定著保護(hù)膜的強(qiáng)度與著力度。而Cr6+則在保護(hù)膜中起到修復(fù)作用，其含量決定了保護(hù)膜的耐蝕性[5]。當(dāng)鍍鋅板保護(hù)膜中Cr+成分整體Cr3+含量超過(guò)30%，則膜較為光亮且耐蝕性好，但當(dāng)Cr+成分整體Cr3+含量低于30%時(shí)，膜耐蝕性變差的同時(shí)顏色變淡。保護(hù)膜整體顏色會(huì)隨著Cr3+含量的增加逐漸變深。

1.3 不同環(huán)境下黑斑SEM分析

根據(jù)對(duì)三組試樣的正常部分與黑斑部分進(jìn)行SEM掃描結(jié)果可以看出，三試樣黑斑處晶間邊緣已經(jīng)相融合，在特征上出現(xiàn)絮狀物，因此證明三組黑斑已經(jīng)被腐蝕。而黑斑缺陷處，晶核及晶間處出現(xiàn)腐蝕，從而可以斷定出鍍鋅板保護(hù)層脫落或未起到保護(hù)作用。

1.4 黑斑能譜成分分析

對(duì)三組實(shí)驗(yàn)黑斑與正常處化學(xué)成分進(jìn)行能譜掃描后，其結(jié)果如表1所示：

表1 三組試樣黑斑缺陷與正常部位化學(xué)成分對(duì)比

通過(guò)表1可以看出，黑斑部位缺少Cr元素與P元素，說(shuō)明這一部位不存在保護(hù)膜。

且O元素質(zhì)量為23.61%，相對(duì)于正常部位的6.50來(lái)說(shuō)增加17.11%，而Zn相對(duì)于正常部位的89.21%來(lái)說(shuō)，減少約20%，證明黑斑處存在氧化現(xiàn)象?？梢钥闯觯煌h(huán)境下黑斑缺陷形成物質(zhì)相同。

1.5 不同環(huán)境黑斑缺陷分析

通過(guò)對(duì)不同環(huán)境下車(chē)用鍍鋅板表面黑斑缺陷進(jìn)行分析，以同一相同鍍鋅板分為等量三份作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，將其分別放置在干燥、潮濕及高溫環(huán)境下，在控制單一變量的前提下，以干燥環(huán)境下黑斑缺陷數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別記錄三組試樣黑斑缺陷擴(kuò)散速度并對(duì)其黑斑缺陷成分進(jìn)行分析。為了驗(yàn)證鍍鋅板在各環(huán)境下黑斑缺陷的差異，三組試樣同時(shí)對(duì)黑斑缺陷速度進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)比其擴(kuò)散速度，分別記錄三組實(shí)驗(yàn)在不同環(huán)境下經(jīng)過(guò)2、4、6、8、10、12、14小時(shí)后的黑斑擴(kuò)散情況。為避免突發(fā)性事件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的干擾，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組處理參數(shù)相同，具體結(jié)果如下：

分析上圖可知，在對(duì)不同環(huán)境下鍍鋅板黑斑缺陷擴(kuò)散速度對(duì)比中，隨著三組試樣放置時(shí)間的增加，在潮濕環(huán)境下的缺陷面積擴(kuò)散速度最快，在78小時(shí)后黑斑擴(kuò)散面積約為97%。

而在干燥與高溫環(huán)境下鍍鋅板擴(kuò)散面積幾乎相同，且擴(kuò)散速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于潮濕環(huán)境。所以，不同環(huán)境下鍍鋅板，在潮濕環(huán)境下更加容易出現(xiàn)黑斑缺陷。

通過(guò)對(duì)不同環(huán)境下三組試樣的缺陷處與正常處進(jìn)行觀(guān)察后可以看到明顯差異。正常處外貌主要為黑色凹陷區(qū)域與白色平坦區(qū)域相結(jié)合，黑色凹陷區(qū)域?yàn)殄冧\板在加工過(guò)程中留下的痕跡，而白色區(qū)域?yàn)殄冧\層表面平整后留下的平坦部位。

黑斑缺陷處鍍鋅層部位呈黑色麻點(diǎn)狀且會(huì)出現(xiàn)輕微凹凸感。通過(guò)對(duì)三組黑斑缺陷成分進(jìn)行分析，其結(jié)果如表3所示：

表3 不同環(huán)境下鍍鋅板黑斑缺陷成分分析結(jié)果

其中，鍍鋅板在潮濕與高溫環(huán)境下的含氧量高達(dá)26.23%，明顯高于正常干燥環(huán)境下氧氣含量，說(shuō)明在高溫與潮濕環(huán)境下黑斑缺陷處氧化較為嚴(yán)重。

通過(guò)對(duì)高溫環(huán)境下的試樣表面利用稀鹽酸加緩蝕劑處理后，可以看到鍍鋅板基板上也出現(xiàn)輕微黑色斑點(diǎn)。通過(guò)研究可以發(fā)現(xiàn)，鍍鋅板表面如果出現(xiàn)局部漏鍍也會(huì)導(dǎo)致黑色缺陷出現(xiàn)。

2 結(jié)語(yǔ)

鍍鋅板其表面主要覆蓋鍍鋅保護(hù)膜對(duì)其基板有著良好的保護(hù)作用，并且性能更加接近電鍍鋅材料，由于材料成本較低更低因此作為如今汽車(chē)制造行業(yè)最為廣泛應(yīng)用的材料。如今大部分車(chē)用鍍鋅板表面主要進(jìn)行鉻酸鹽處理，但這種處理工藝使鍍鋅板更容易出現(xiàn)表面黑斑缺陷，影響到后續(xù)材料加工的使用。

為保證后續(xù)汽車(chē)整體質(zhì)量，針對(duì)不同環(huán)境下車(chē)用鍍鋅板表面黑斑缺陷進(jìn)行分析。

在分析過(guò)程中，針對(duì)同一鍍鋅板在不同環(huán)境中黑斑缺陷進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)三組試樣鍍鋅板黑斑形貌也正進(jìn)行分析，分析其鍍鋅板表面鈍化機(jī)理，并對(duì)其不同環(huán)境下黑斑進(jìn)行SEM分析，從而確定鍍鋅板表面黑斑形成原因，并對(duì)其黑斑能譜成分進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，不同環(huán)境下的鍍鋅板黑斑形成物質(zhì)相同。對(duì)不同環(huán)境下黑斑缺陷擴(kuò)散速度與成分進(jìn)行分析，幫助鍍鋅板在今后實(shí)際應(yīng)用中，更好預(yù)防黑斑缺陷的出現(xiàn)。