一種汽車外板熱鍍純鋅產(chǎn)品小黑點(diǎn)成因及處理

阮星誼

(寶山鋼鐵股份有限公司)

0 引言

純鋅鍍層產(chǎn)品，因其具有良好的耐腐蝕性能，以及多樣化的性能，能夠滿足各種后續(xù)加工以及使用的要求［1－2］。熱鍍純鋅產(chǎn)品(簡(jiǎn)稱GI)因其綜合性能優(yōu)越，成為汽車外板的主流首選品種［3］。由于汽車外板的表面質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，故此其固有的表面小黑點(diǎn)缺陷經(jīng)常導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)引發(fā)汽車廠家的質(zhì)量異議或退貨。

國(guó)內(nèi)某條汽車外板熱鍍純鋅機(jī)組在生產(chǎn)汽車外板過(guò)程中突然發(fā)現(xiàn)帶鋼表面的小黑點(diǎn)缺陷頻率和嚴(yán)重程度增加，導(dǎo)致產(chǎn)品等級(jí)下降。常規(guī)認(rèn)識(shí)中，帶鋼表面的小黑點(diǎn)缺陷由鋅渣或異物造成。故此按常規(guī)控制方法進(jìn)行調(diào)整，但未能改善板面質(zhì)量。筆者針對(duì)這種特殊小黑點(diǎn)缺陷進(jìn)行分析，并給出了其發(fā)生機(jī)理以及解決方案。

1 缺陷分析

1．1 缺陷樣板宏觀分析

為了能夠確認(rèn)此缺陷的發(fā)生機(jī)理，首先分析了其宏觀形貌，如圖1 所示。

從圖1 可以看出，呈現(xiàn)全板面黑色小點(diǎn)狀滿天星無(wú)規(guī)則分布，放大20 倍后，其表面形貌與附近正常位置存在輕微差異，肉眼未見(jiàn)有異常物質(zhì)存在。

1．2 缺陷樣板微觀分析

圖1 缺陷樣板的宏觀形貌

將小黑點(diǎn)缺陷進(jìn)行取樣，將缺陷部位在電鏡下放大并進(jìn)行元素分析，如圖2 所示。

圖2 小黑點(diǎn)鋅層形貌和SEM 成分

從圖2 可以看出，此處異常的鋅層表面呈現(xiàn)疏松孔狀，但元素成分與正常位置的鋅層的結(jié)果相同，無(wú)異常元素;對(duì)部分典型的小黑點(diǎn)缺陷進(jìn)行斷面觀察，其缺陷處鋅層偏厚，但未發(fā)現(xiàn)異常物質(zhì)(如圖3所示)，排除了鋅渣、異物壓入和基板爆發(fā)組織的可能性。

圖3 缺陷剖面圖

將缺陷樣板用HCl 溶液浸泡去除鋅層，如圖4所示。在小黑點(diǎn)對(duì)應(yīng)基板位置出現(xiàn)小凹坑，其凹坑處成分未發(fā)現(xiàn)異常元素，與正?；鍩o(wú)差別。

圖4 小黑點(diǎn)區(qū)域基板形貌及SEM 成分

2 缺陷成因分析和討論

圖4 凹坑周圍出現(xiàn)單向的擠壓堆積，堆積處表面出現(xiàn)明顯疏松孔狀紋路，與圖2 鋅層形貌類似，可以斷定此小黑點(diǎn)缺陷為凹坑處鋅層超厚被平整機(jī)平整映射基板形貌所致。從圖4 中還可以看出，此凹坑周圍存在明顯的軋機(jī)軋制紋(單箭頭線表示)，而在凹坑處沒(méi)有發(fā)現(xiàn)軋制紋;同時(shí)此凹坑的長(zhǎng)度方向(用雙箭頭線表示)與軋制紋約成30 °夾角，排除在軋機(jī)處產(chǎn)生的可能性。另外，由于缺陷位置鋅層超厚(如圖3 所示)，排除在鍍鋅之后產(chǎn)生的可能性，可以鎖定此種基材凹坑缺陷產(chǎn)生于退火爐內(nèi)。

另根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道［4～5］，在連續(xù)退火過(guò)程中，帶鋼表面的氧化物、鐵屑等或輥?zhàn)颖旧砟p氧化物會(huì)在輥?zhàn)颖砻嬲辰Y(jié)聚集，形成爐輥輥面結(jié)瘤。實(shí)際的情況與文獻(xiàn)報(bào)道相符，爐輥輥面結(jié)瘤如圖5 所示。爐輥的結(jié)瘤在帶鋼張力以及輥?zhàn)优c帶鋼之間的速差的作用下，復(fù)制在帶鋼基材，就產(chǎn)生上述類似凹坑。

圖5 退火爐中某輥輥面結(jié)瘤照片

3 改進(jìn)措施以及效果

3．1 減輕結(jié)瘤程度

對(duì)爐輥進(jìn)行在線修磨，減輕結(jié)瘤，但實(shí)際板面小黑點(diǎn)的缺陷程度改善程度不明顯;同時(shí)爐輥結(jié)瘤是逐漸加重的，一般不會(huì)發(fā)生突變，與本次小黑點(diǎn)缺陷突然加重在時(shí)間上不符。

3．2 減少帶鋼張力或輥?zhàn)优c帶鋼的速差。

因張力或速差變大時(shí)，凹坑的嚴(yán)重程度會(huì)增加。因此檢查上述因素，張力對(duì)比后未發(fā)現(xiàn)異常。速差通過(guò)爐輥負(fù)載的波動(dòng)大小來(lái)進(jìn)行間接確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)前期傳動(dòng)軸斷裂后臨時(shí)焊接維持的張力輥的負(fù)載波動(dòng)明顯加大，同時(shí)斷裂的時(shí)間點(diǎn)與小黑點(diǎn)加重的時(shí)間點(diǎn)吻合，故此將此傳動(dòng)軸下機(jī)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其臨時(shí)焊接處存在同心度偏差超標(biāo)嚴(yán)重。更換新傳動(dòng)軸后，生產(chǎn)的汽車外板產(chǎn)品，小黑點(diǎn)缺陷頻度明顯降低(如圖6 所示)，滿足了用戶要求。

圖6 改進(jìn)后的帶鋼表面照片

4 結(jié)論

(1)由于爐輥傳動(dòng)軸修復(fù)存在問(wèn)題引起張力波動(dòng)會(huì)造成帶鋼基板小凹坑缺陷，其會(huì)使鋅層表面形狀異于其他位置，從而導(dǎo)致宏觀小黑點(diǎn)缺陷。

(2)對(duì)于熱鍍鋅，需要重視爐輥的輥面狀態(tài)和負(fù)載情況，避免結(jié)瘤等表面突起對(duì)帶鋼基板造成影響。

［1］張啟富． 現(xiàn)代鋼帶連續(xù)熱鍍鋅［M］． 北京:冶金工業(yè)出版社，2007:1 －2．

［2］朱立．熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)概述［J］． 鞍鋼技術(shù)，1999，36(6):58 －62．

［3］邊軍，劉相華，王國(guó)棟． 我國(guó)熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)現(xiàn)狀及展望［J］．鋼鐵研究，2002，126(3):57 －58．

［4］李慶勝． 電工鋼退火爐陶瓷輥結(jié)瘤原因分析及改進(jìn)措施［J］．寶鋼技術(shù)，2004，21(3):12 －15．

［5］盧國(guó)起，閻殿然，何繼寧，等．連續(xù)退火爐爐底輥涂層的研究進(jìn)展［J］．焊接·切割，2007(6):68 －70．