熱鍍鋅外板沖壓后斑塊狀缺陷研究與分析

董標

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司冷軋總廠，安徽馬鞍山 243000）

前言

熱浸鍍鋅是提高鋼鐵抗大氣腐蝕性能的有效方法之一，鍍鋅板因其鍍層性能優良，出色的可加工性以及較低的生產成本且使用壽命長，而被廣泛應用于汽車的外觀件，已經成為高中低檔家用汽車外板的主要用材[1]。但隨著市場競爭的日益激烈及國民經濟的發展，汽車工業對高品質鍍鋅鋼板基材的需求愈來愈旺盛，對熱鍍鋅鋼帶的要求也不斷提高，提升熱鍍鋅板的表面質量成為各生產廠商競爭的關鍵[2]。現如今鍍鋅板表面光亮、美觀，并具有良好的涂漆性能是非常重要的，尤其是中高檔轎車要求外板材料全部達到05級表面水平，要求鋼板表面不能存在任何影響涂漆、電鍍的缺陷。其中斑塊狀缺陷是熱鍍鋅外板沖壓后比較常見的缺陷，通常成片出現，嚴重時影響涂裝、電泳等性能，基于此研究國內某車型側圍熱鍍鋅外板沖壓后斑塊缺陷的形成原因并提出解決對策，為鍍鋅外板在汽車行業的推廣應用提供支撐。

1 試驗材料與方法

試驗用國內某車型熱鍍鋅外板沖壓后的側圍零件，其原板化學成分如表1所列。

表1 鋼板基體化學成分 Wt.%

取缺陷側圍后部樣板進行檢測，宏觀觀察缺陷呈現明暗相間的斑塊狀，缺陷無手感。通過線切割方法將零件制成10×10 mm 的缺陷試樣如圖1所示。用酒精超聲波清洗及帶有緩蝕劑的HCl清洗缺陷試樣，利用掃描電鏡(SEM)及能譜儀對缺陷樣表面斑塊明暗區域進行觀察、分析，同時分析截面鋅層及去鋅后抑制層形貌，并利用金相顯微鏡對基板金相組織進行分析，測量晶粒大小。

圖1 缺陷表觀形貌

2 試驗結果及討論

試樣表面明暗斑塊區域的電子掃描照片如圖2(a,b)所示。在掃描電鏡下觀察試樣暗部區域有明顯打磨痕跡，亮部區域基本無打磨痕跡，這表明試樣表面暗部和亮部區域存在高度差，沙盤打磨無法同時接觸到兩區域，導致打磨后鋅層與未打磨鋅層粗糙度存在較大差異表現為明暗斑塊狀形貌。能譜進一步分析亮部和暗部區域鋅層成分Fe、Zn、Al 元素含量無明顯差異，其中Zn 元素質量分數為96%，Fe 元素質量分數為1.5%（如表2 所示），說明無漏鍍現象如圖2(c,d)所示。

圖2 試樣表面明暗斑塊區域的電子掃描照片

表2 暗部和亮部區域能譜分析 Wt.%

對試樣去除鋅層觀察抑制層形貌掃描電子照片如圖3所示，從圖中看出基板抑制層致密，大小尺寸一致，且均勻覆蓋。

圖3 去除鋅層基板

明暗斑塊區域基板金相組織照片如圖4 所示，組織狀態均勻，均為鐵素體組織，晶粒大小約20 μm。

圖4 明暗斑塊區域基板金相組織

對斑塊狀明暗區域進行截面分析看到鋅層厚度存在輕微不均勻現象如圖5 所示，因鋅層存在高度差，沖壓后打磨沙盤無法同時接觸到兩區域，導致打磨區域鋅層與未打磨到區域的鋅層粗糙度存在較大差異表現為明暗相間的斑塊缺陷。生產時可通過采用光整機增加軋制力或采用低粗糙度輥來減輕。

圖5 鋅層截面形貌

3 結論

斑塊區域與正常區域金相組織狀態均勻，均為鐵素體組織，晶粒大小約20 μm。去鋅層分析抑制層均覆蓋良好，無漏鍍缺陷。斑塊狀明暗區域鋅層厚度存在輕微不均勻現象，沖壓打磨后鋅層表面粗糙度存在較大差異表現為明暗相間的斑塊缺陷，生產時可通過采用光整機增加軋制力或采用低粗糙度輥來減輕。