熱鍍純鋅鋼板電泳漆膜不良問題探討

張永彥*，辛磊，胥媛媛，孫莉麗

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定　071000）

【涂裝】

熱鍍純鋅鋼板電泳漆膜不良問題探討

張永彥*，辛磊，胥媛媛，孫莉麗

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定071000）

為解決汽車車身使用的熱鍍純鋅板在前處理、電泳過程中發(fā)生的漆膜不良──白斑，通過“倒推排查法”查找問題原因。用顯微鏡、掃描電鏡觀察缺陷部位的表面形貌，并用能譜儀表征了元素組成，確定了造成白斑的原因并給出了解決方案。

熱鍍純鋅板；漆膜；前處理；電泳；缺陷；銹蝕

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

為貼合市場及顧客的要求，提升整車防銹水平，大多數(shù)主機廠都要求漆面滿足3年或10萬公里無銹蝕，整車6年或10萬公里不穿孔。而要達到此防銹標準，采用鍍鋅鋼板是首選的防腐措施，目前較常見的鍍鋅板材分為電鍍純鋅鋼板（EG板）、熱鍍純鋅鋼板（GI板）、熱鍍鋅鐵合金鋼板（GA板）、電鍍鋅鎳鋼板等。其中GI板因良好的耐蝕性和優(yōu)質(zhì)的性價比，被廣泛應(yīng)用于大部分車身的非暴露部位及部分車型的外覆蓋件。但由于Zn是活潑的兩性金屬，對儲存環(huán)境和涂裝過程均要求較高。本文分析了GI板在電泳過程中產(chǎn)生的漆膜缺陷，探討了解決辦法。

1　分析

1. 1電泳漆膜缺陷描述

在進行使用前常規(guī)涂裝檢驗時發(fā)現(xiàn)，某鍍鋅卷材試板在電泳后出現(xiàn)了白色斑點（圖1a）。用帶白色斑點的電泳試板做鹽霧試驗，96 h就出現(xiàn)黃銹現(xiàn)象，不符合正常電泳涂層鹽霧試驗1 000 h的性能要求。在高倍顯微鏡下觀察白色斑點（圖1b和圖1c），其為點狀銹蝕，斑點部位無電泳漆膜。為解決此問題，排查了漆膜缺陷產(chǎn)生的原因。

圖1　不同放大倍數(shù)下熱鍍純鋅鋼板電泳漆膜白斑照片F(xiàn)igure 1　Photos of the white splotch on electrophoretic coating film of hot-dip galvanized steel with different magnifications編者注：圖1原為彩色，請見C1頁。

1. 2 原因分析

首先對前處理、電泳各槽體工藝、設(shè)備參數(shù)進行了全面排查，未見異常；且發(fā)現(xiàn)同一車身上使用冷軋板的部位電泳漆膜良好。于是使用“倒推排查法”分析斑點部位。

1. 2. 1電泳層

對電泳后試板目視斑點部位進行脫膜處理，觀察其表面形貌（圖2），可見脫膜處理后，缺陷仍然存在，說明該缺陷并非產(chǎn)生在電泳工序。通過脫膜，進一步確認了白色斑點部位在電泳工序前就發(fā)生了嚴重的Fe金屬腐蝕。

圖2　缺陷層脫膜后的照片（× 100）Figure 2　Photos of defect after film removal

1. 2. 2 磷化層

取同一故障鍍鋅卷材制成試板，隨線前處理至磷化完成，磷化后目視試片，存在暗點。對暗點部位進行掃描電鏡（SEM）分析（圖3）。可知由于鍍鋅層遭到破壞，其附近的磷化膜也出現(xiàn)破損，并隨裸露層的不同有不同形貌：在裸露的基板和Zn-Fe合金層處，均未形成磷化膜；其周邊鍍層在磷化過程中，隨Zn含量增加，逐漸有片狀磷化膜形成，但粒徑及形貌存在明顯差異。

1. 2. 3 脫脂、表調(diào)層

取與1.2.2相同的試板隨線經(jīng)過脫脂、表調(diào)后，目視出現(xiàn)輕微白色斑點，觀察該處表面形貌，結(jié)果如圖4所示。與周圍完整鋅層相比，斑點處鋅呈現(xiàn)明顯破損狀，自上而下可觀察到3層，結(jié)合能譜分析（圖5）可知，第一層主要為單一鋅成分，判斷為未腐蝕的鍍鋅層；第二層中同時存在O（19.81%）、Fe（8.08%）及Zn（47.98%）元素，可認定為Zn-Fe合金層，且發(fā)生了輕微氧化；第三層中絕大部分為Fe元素，可認為基板已裸露。

圖3　磷化處理后缺陷部位的SEM照片F(xiàn)igure 3　SEM image of defect after phosphating

圖4　脫脂、表調(diào)處理后缺陷部位的SEM照片F(xiàn)igure 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板裁作試板，用便攜式放大鏡觀察，有輕微的黑色斑點均勻分布在GI板表面（圖6），進一步分析其表面形貌（圖7）和能譜（圖8）。可知與周圍物相相比，斑點區(qū)域的粗糙度有所變化。能譜結(jié)果顯示斑點處存在少量O元素（2.78%），說明此處Zn層有不同程度氧化。

圖5　脫脂、表調(diào)處理后缺陷部位能譜圖Figure 5　EDS spectrum for defect after degreasing and surface conditioning

圖6　漆膜發(fā)生缺陷的基材的照片F(xiàn)igure 6　Photo of the substrate whose film has defect

圖7　缺陷基材表面黑色斑點SEM照片F(xiàn)igure 7　SEM image of black spots on the defect substrate

圖8　缺陷基材表面黑色斑點能譜分析圖Figure 8　EDS spectrum for black spot on the defect substrate

經(jīng)過以上分析，逐步確定產(chǎn)生白色斑點的原因是GI板在放置過程中鍍鋅層發(fā)生了氧化。為避免其在儲存期間被氧化，一般鋼鐵廠商會采用涂油的防腐處理（每面約為800 mg/m2），這就需要嚴格的儲存和使用要求：包裝完好的板材必須在 6個月內(nèi)使用完畢；儲存環(huán)境要保持空氣流通、干燥。如果存放時間過長或儲存環(huán)境惡劣，GI板表面鋅層極易發(fā)生不同程度的腐蝕，并在前處理脫脂處理中加劇，形成白斑，造成隨后磷化膜破損及電泳膜缺陷。

2　結(jié)語

GI板在儲存過程中，表面鋅層發(fā)生氧化腐蝕，會導(dǎo)致電泳漆膜不完整，從而嚴重影響產(chǎn)品的防腐性能。因此保證嚴格的儲存環(huán)境及在有效期內(nèi)使用GI板，至關(guān)重要。在使用前進行常規(guī)試板涂裝檢驗是提前發(fā)現(xiàn)并規(guī)避問題的必要手段。在脫脂或電泳后目視發(fā)現(xiàn)白色斑點，即可表明此鍍鋅卷材已發(fā)生氧化腐蝕，不能滿足整車防腐要求，需做報廢處理或另作他用。

［ 編輯：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

張永彥（1975-），女，河北保定人，副高級工程師，目前主要從事汽車涂裝工藝改進及涂裝現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)。

作者聯(lián)系方式：（E-mail） zhangyy0312@163.com。