热镀纯锌钢板电泳漆膜不良问题探讨

张永彦*，辛磊，胥媛媛，孙莉丽

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定　071000）

【涂装】

热镀纯锌钢板电泳漆膜不良问题探讨

张永彦*，辛磊，胥媛媛，孙莉丽

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定071000）

为解决汽车车身使用的热镀纯锌板在前处理、电泳过程中发生的漆膜不良──白斑，通过“倒推排查法”查找问题原因。用显微镜、扫描电镜观察缺陷部位的表面形貌，并用能谱仪表征了元素组成，确定了造成白斑的原因并给出了解决方案。

热镀纯锌板；漆膜；前处理；电泳；缺陷；锈蚀

First-author's address: Technology Center of Great Wall Motor Co.， Ltd.， Hebei Automotive Engineering Technology Research Center， Baoding 071000， China

为贴合市场及顾客的要求，提升整车防锈水平，大多数主机厂都要求漆面满足3年或10万公里无锈蚀，整车6年或10万公里不穿孔。而要达到此防锈标准，采用镀锌钢板是首选的防腐措施，目前较常见的镀锌板材分为电镀纯锌钢板（EG板）、热镀纯锌钢板（GI板）、热镀锌铁合金钢板（GA板）、电镀锌镍钢板等。其中GI板因良好的耐蚀性和优质的性价比，被广泛应用于大部分车身的非暴露部位及部分车型的外覆盖件。但由于Zn是活泼的两性金属，对储存环境和涂装过程均要求较高。本文分析了GI板在电泳过程中产生的漆膜缺陷，探讨了解决办法。

1　分析

1. 1电泳漆膜缺陷描述

在进行使用前常规涂装检验时发现，某镀锌卷材试板在电泳后出现了白色斑点（图1a）。用带白色斑点的电泳试板做盐雾试验，96 h就出现黄锈现象，不符合正常电泳涂层盐雾试验1 000 h的性能要求。在高倍显微镜下观察白色斑点（图1b和图1c），其为点状锈蚀，斑点部位无电泳漆膜。为解决此问题，排查了漆膜缺陷产生的原因。

图1　不同放大倍数下热镀纯锌钢板电泳漆膜白斑照片Figure 1　Photos of the white splotch on electrophoretic coating film of hot-dip galvanized steel with different magnifications编者注：图1原为彩色，请见C1页。

1. 2 原因分析

首先对前处理、电泳各槽体工艺、设备参数进行了全面排查，未见异常；且发现同一车身上使用冷轧板的部位电泳漆膜良好。于是使用“倒推排查法”分析斑点部位。

1. 2. 1电泳层

对电泳后试板目视斑点部位进行脱膜处理，观察其表面形貌（图2），可见脱膜处理后，缺陷仍然存在，说明该缺陷并非产生在电泳工序。通过脱膜，进一步确认了白色斑点部位在电泳工序前就发生了严重的Fe金属腐蚀。

图2　缺陷层脱膜后的照片（× 100）Figure 2　Photos of defect after film removal

1. 2. 2 磷化层

取同一故障镀锌卷材制成试板，随线前处理至磷化完成，磷化后目视试片，存在暗点。对暗点部位进行扫描电镜（SEM）分析（图3）。可知由于镀锌层遭到破坏，其附近的磷化膜也出现破损，并随裸露层的不同有不同形貌：在裸露的基板和Zn-Fe合金层处，均未形成磷化膜；其周边镀层在磷化过程中，随Zn含量增加，逐渐有片状磷化膜形成，但粒径及形貌存在明显差异。

1. 2. 3 脱脂、表调层

取与1.2.2相同的试板随线经过脱脂、表调后，目视出现轻微白色斑点，观察该处表面形貌，结果如图4所示。与周围完整锌层相比，斑点处锌呈现明显破损状，自上而下可观察到3层，结合能谱分析（图5）可知，第一层主要为单一锌成分，判断为未腐蚀的镀锌层；第二层中同时存在O（19.81%）、Fe（8.08%）及Zn（47.98%）元素，可认定为Zn-Fe合金层，且发生了轻微氧化；第三层中绝大部分为Fe元素，可认为基板已裸露。

图3　磷化处理后缺陷部位的SEM照片Figure 3　SEM image of defect after phosphating

图4　脱脂、表调处理后缺陷部位的SEM照片Figure 4　SEM image of defect after degreasing and surface conditioning

1. 2. 4基材

取未加工的同一故障GI板裁作试板，用便携式放大镜观察，有轻微的黑色斑点均匀分布在GI板表面（图6），进一步分析其表面形貌（图7）和能谱（图8）。可知与周围物相相比，斑点区域的粗糙度有所变化。能谱结果显示斑点处存在少量O元素（2.78%），说明此处Zn层有不同程度氧化。

图5　脱脂、表调处理后缺陷部位能谱图Figure 5　EDS spectrum for defect after degreasing and surface conditioning

图6　漆膜发生缺陷的基材的照片Figure 6　Photo of the substrate whose film has defect

图7　缺陷基材表面黑色斑点SEM照片Figure 7　SEM image of black spots on the defect substrate

图8　缺陷基材表面黑色斑点能谱分析图Figure 8　EDS spectrum for black spot on the defect substrate

经过以上分析，逐步确定产生白色斑点的原因是GI板在放置过程中镀锌层发生了氧化。为避免其在储存期间被氧化，一般钢铁厂商会采用涂油的防腐处理（每面约为800 mg/m2），这就需要严格的储存和使用要求：包装完好的板材必须在 6个月内使用完毕；储存环境要保持空气流通、干燥。如果存放时间过长或储存环境恶劣，GI板表面锌层极易发生不同程度的腐蚀，并在前处理脱脂处理中加剧，形成白斑，造成随后磷化膜破损及电泳膜缺陷。

2　结语

GI板在储存过程中，表面锌层发生氧化腐蚀，会导致电泳漆膜不完整，从而严重影响产品的防腐性能。因此保证严格的储存环境及在有效期内使用GI板，至关重要。在使用前进行常规试板涂装检验是提前发现并规避问题的必要手段。在脱脂或电泳后目视发现白色斑点，即可表明此镀锌卷材已发生氧化腐蚀，不能满足整车防腐要求，需做报废处理或另作他用。

［ 编辑：杜娟娟 ］

Discussion on defect of electrophoretic coating film on hot-dip galvanized steel

// ZHANG Yong-yan*， XIN Lei， XU Yuan-yuan， SUN Li-li

In order to solve the problem about white splotch defect of electrophoretic coating film on hot-dip galvanized steel used for car body happened during the pretreatment and electrophoresis processes， the cause was found by backtracking investigation. The surface morphology of defect was observed by microscope and scanning electron microscope. The elemental composition was characterized by energy-dispersive spectroscopy. The cause for white splotch was determined and its solution was given.

hot-dip galvanized steel； film； pretreatment； electrophoresis； defect； corrosion

TQ639.8

B

1004 - 227X （2015） 10 - 0566 - 03

2014-11-06

2015-01-08

张永彦（1975-），女，河北保定人，副高级工程师，目前主要从事汽车涂装工艺改进及涂装现场技术指导。

作者联系方式：（E-mail） zhangyy0312@163.com。