热镀锌外板冲压后斑块状缺陷研究与分析

董标

（马鞍山钢铁股份有限公司冷轧总厂，安徽马鞍山 243000）

前言

热浸镀锌是提高钢铁抗大气腐蚀性能的有效方法之一，镀锌板因其镀层性能优良，出色的可加工性以及较低的生产成本且使用寿命长，而被广泛应用于汽车的外观件，已经成为高中低档家用汽车外板的主要用材[1]。但随着市场竞争的日益激烈及国民经济的发展，汽车工业对高品质镀锌钢板基材的需求愈来愈旺盛，对热镀锌钢带的要求也不断提高，提升热镀锌板的表面质量成为各生产厂商竞争的关键[2]。现如今镀锌板表面光亮、美观，并具有良好的涂漆性能是非常重要的，尤其是中高档轿车要求外板材料全部达到05级表面水平，要求钢板表面不能存在任何影响涂漆、电镀的缺陷。其中斑块状缺陷是热镀锌外板冲压后比较常见的缺陷，通常成片出现，严重时影响涂装、电泳等性能，基于此研究国内某车型侧围热镀锌外板冲压后斑块缺陷的形成原因并提出解决对策，为镀锌外板在汽车行业的推广应用提供支撑。

1 试验材料与方法

试验用国内某车型热镀锌外板冲压后的侧围零件，其原板化学成分如表1所列。

表1 钢板基体化学成分 Wt.%

取缺陷侧围后部样板进行检测，宏观观察缺陷呈现明暗相间的斑块状，缺陷无手感。通过线切割方法将零件制成10×10 mm 的缺陷试样如图1所示。用酒精超声波清洗及带有缓蚀剂的HCl清洗缺陷试样，利用扫描电镜(SEM)及能谱仪对缺陷样表面斑块明暗区域进行观察、分析，同时分析截面锌层及去锌后抑制层形貌，并利用金相显微镜对基板金相组织进行分析，测量晶粒大小。

图1 缺陷表观形貌

2 试验结果及讨论

试样表面明暗斑块区域的电子扫描照片如图2(a,b)所示。在扫描电镜下观察试样暗部区域有明显打磨痕迹，亮部区域基本无打磨痕迹，这表明试样表面暗部和亮部区域存在高度差，沙盘打磨无法同时接触到两区域，导致打磨后锌层与未打磨锌层粗糙度存在较大差异表现为明暗斑块状形貌。能谱进一步分析亮部和暗部区域锌层成分Fe、Zn、Al 元素含量无明显差异，其中Zn 元素质量分数为96%，Fe 元素质量分数为1.5%（如表2 所示），说明无漏镀现象如图2(c,d)所示。

图2 试样表面明暗斑块区域的电子扫描照片

表2 暗部和亮部区域能谱分析 Wt.%

对试样去除锌层观察抑制层形貌扫描电子照片如图3所示，从图中看出基板抑制层致密，大小尺寸一致，且均匀覆盖。

图3 去除锌层基板

明暗斑块区域基板金相组织照片如图4 所示，组织状态均匀，均为铁素体组织，晶粒大小约20 μm。

图4 明暗斑块区域基板金相组织

对斑块状明暗区域进行截面分析看到锌层厚度存在轻微不均匀现象如图5 所示，因锌层存在高度差，冲压后打磨沙盘无法同时接触到两区域，导致打磨区域锌层与未打磨到区域的锌层粗糙度存在较大差异表现为明暗相间的斑块缺陷。生产时可通过采用光整机增加轧制力或采用低粗糙度辊来减轻。

图5 锌层截面形貌

3 结论

斑块区域与正常区域金相组织状态均匀，均为铁素体组织，晶粒大小约20 μm。去锌层分析抑制层均覆盖良好，无漏镀缺陷。斑块状明暗区域锌层厚度存在轻微不均匀现象，冲压打磨后锌层表面粗糙度存在较大差异表现为明暗相间的斑块缺陷，生产时可通过采用光整机增加轧制力或采用低粗糙度辊来减轻。