| 释义 |
【汽车用镀层钢板】
随着对汽车使用年限的更高要求，世界各国汽车制造业不得不采取具有现代技术的策略，对汽车的制造、材料选用，特别是车体、车身的防锈等，给予极大的关注。其中，体现最为明显发展最快的是车体、车身所用材料由冷轧板急速地转向各种镀层钢板，提高其薄规格基板的强度以减轻自重；发展不同镀层板及后处理法，以提高防锈能力。从各主要国家看，汽车用镀层钢板主要品种如表所示。 表1 汽车表面镀层钢板的主要品种 
1．合金化热浸镀锌钢板。这种钢板是在热浸镀锌后以500℃的温度再加热，由于此时已将镀层改变为锌与铁的合金层(Fe浓度约10%)，故可保持纯镀锌所没有的、更多的优越性。亦即镀层表面坚实且呈细密的凸凹状，故镀层料的密接性很好，喷涂后的耐腐蚀性好，加之其熔点高，故对连续焊接极为有利。通过在合金化热镀锌钢板上加上富铁的电镀层，改善了汽车制造工程中的喷涂性能和冲压加工特性。根据需要，两层型结构的合金化热镀锌板也在开发并不断扩大。从材质上看，除铝镇静钢外，汽车制造业又开发了深冲加工特性好的极低碳素钢，广泛应用于车体的内外板及内部结构构件。2．电镀锌钢板。与热浸镀锌钢板比，一般情况下其镀层粘接量少且很均匀，加工性能良好，喷涂层的精修质量特性更优，被广泛应用于各个部位。作为用于车体的防锈钢板，最初主要是考虑如何使钢板的镀层量较少，此后，随着车体防锈性能的提高成为重要课题之一，于是60g／m2厚镀层的材料在美国和欧洲许多国家被广为应用。在日本使用厚镀层时，却遇到了加工性和焊接性的问题难以解决，如镀层较厚、钢板的加工费用提高等，于是开发出以下所述的电镀锌合金化钢板。其它一些国家也发展并推荐某些轻型合金镀层板，这些板的镀层厚度只有纯锌层的1／4～1／2，而耐蚀性是同厚度锌层的3～5倍。3．电镀锌合金钢板。这种钢板有效地利用了电镀锌钢板所具有的特性，通过较小的镀层粘接量，本着提高其抗腐蚀性，改善其喷涂性、焊接性，冲压成型性为目的而开发的。其种类繁多，主要以Zn-Ni合金和Zn-Fe合金为中心。Zn-Fe系合金，含镍量为10%～13%，与纯锌镀层相比，在腐蚀环境下，金属的溶出速度小，它是以稳定腐蚀性生成物为主，以提高裸露时抗腐蚀性能为目的而开发的一种制品。这种合金镀层板具有优异的抗“穿孔型”腐蚀和抗表面锈蚀的特性。Zn-Fe系合金，含铁量为10%～30%，主要是以保证喷漆后的抗腐蚀性而开发的一种制品。镀层中铁的含量选择，应从抗“穿孔型”腐蚀及加工性能的不同要求加以确定，但根据电沉积喷漆条件，随着铁的含量不同，有时可能使钢板表面在喷涂过程中形成类似坑状的缺陷，为了解决这一问题，另一种于此镀层上再加镀一层含铁量较高的合金薄层(如FeZn、Fe-P)的双层镀层钢板已被开发和应用。此合金薄层有助于控制化学处理膜的结晶体。4．有机复合镀层钢板。用于汽车车身的可焊喷涂钢板，美国于20世纪70年代即开发了富锌涂料钢板(锌镍铬硅铁磁合金)。由于它具有良好的耐腐蚀性能，特别适用于车身不便操作的折边或封闭部位。它是在冷轧板上涂敷含有铬酸盐层的锌粉与高分子树脂系富锌底漆的双层(合计厚为15μm)的结构。从多年的实践看，它虽具有很好的抗腐蚀性能，但其涂层在车身成型过程中易产生粉化，使加工部位的耐蚀性劣化，焊接性能变差；另外，由于这种涂层的烘烤温度较高(接近250℃)，难以采用烘烤硬化型钢板作为涂层基板。为了克服上述不足以适应汽车工业的发展所提出的更新、更高的性能要求，日本钢管公司于80年代初最先研究成功一种烘烤硬化型有机复合涂层钢板。有机复合镀层由3部分组成：表面层为有机复合硅酸盐层，起屏障作用；中间层为无机铬酸盐膜，起钝化作用；底层为电镀Zn-Ni合金层，起原电池保护作用。有机复合镀层钢板能满足汽车制造的加工成型性、耐蚀性、可焊性和电涂漆性的综合要求。涂层中铬酸盐膜和有机层的烘烤温度较低(约150℃)，因此可以保持基板涂漆烘烤后的烘烤硬化性能。其有机面层还适合采用最近汽车业优先选用的水基涂料系列。此外，这种镀层钢板与汽车业频繁使用的粘接剂连接工艺具有相容性。日本的有机复合镀层钢板，系于电镀Zn-Ni合金板上，加上中间层铬酸盐层，再涂敷丙烯基树脂或在环氧树脂中添加硅溶胶的复合涂层，膜厚约1μm。从耐蚀性、电积喷涂性以及冲压加工性等综合分析、评价，多以后者的薄膜体系的镀层为主。最近，德国蒂森钢铁厂开始生产一种钢卷涂层，用于汽车制造业。它是一种含锌的有机涂层，层厚约7μm，涂敷于经预处理过的双面电镀纯锌板表面，锌层厚约5μm，预处理膜为含高镍的磷酸锌膜。这种镀层板对汽车暴露部位的受石块碎片冲击区段提供了特别好的抗冲击性能。有机复合涂层生产工艺有两种：(1)将电镀ZnZi合金镀层与有机镀层分开作业的生产工艺；(2)将电镀与有机涂层串联作业的生产工艺。5．热镀铅锡合金。燃油桶的安全至关重要，因此，与原板的可靠度至关密切。热镀Pb-Sn合金钢板用于屋面由来已久，当今已转向于汽车油箱。主要是这种镀层具有稳定的化学性能，且可减少腐蚀生成物而使燃料循环系统堵塞的可能性，在潮湿条件仍具优良的耐蚀性和极少的氧化物。不过，当镀层出现针孔并穿渗至基材表面层金属时，会引起一定的孔蚀状腐蚀。为了解决这一问题所开发的新技术是：在镀铅锡合金层之前，预镀一层镍，使其生成致密的合金层而获得抗腐蚀性大为提高、可靠度高的油箱用材。可是，近年内，取代汽油或污染小的酒精等燃料已开始引起汽车业的关注。因此，希望能结合这一情况尽快开发出适用于此种燃料的基材。在铅锡合金镀层上喷涂一层含有铝粉的环氧系树脂镀层板，为解决此一问题而在某些部位已初步得到应用。6．热浸铝钢板。汽车消音器等排气系统的原板，一般是采用镀铝钢板，其主要特点是镀铝钢板的耐热性好。由于铝与铁的相互扩散，故即使在600～650℃高温区内，仍可得到热稳定性良好的合金层，这种镀层之所以在汽车消音器中得到重视，也正是利用其在这个温度范畴内的耐热性能。镀铝钢板有两种类型：(1)由含5%～11%Si的铝合金熔槽中热浸制成，Si能控制脆性Fe-Al合金层的增长，以提高镀层的附着性和加工性，它适用于高温抗氧化；(2)是由纯铝熔融热浸制成，因熔槽中不含Si，使Fe-Al合金层的增长较大，因而其加工性比上一种差，但其涂层厚度及表面氧化物却对许多户外设备、构件起到了优良的防护作用。近几年来，汽车发动机添加了排气净化系统因而其性能愈来愈好，特别是广大用户要求进一步延长汽车寿命的呼声越来越高，这就必须增强消音器对冷凝水的抗蚀性。为此，不少国家开发、采用了在镀铝板上添加钛，使其能达到耐700～800℃的高温并具有优良的冷加工成型性能，或添加Si、Mn、Cr等以提高耐腐蚀性并保持高温下应有的强度等制品，使镀铝钢板对排气系统的冷凝物抗高温化学腐蚀性能得到提高，有的还采用不锈钢作镀铝基板使用。通过一系列旨在延长寿命的发展，使镀铝钢板在排气系统的有关材料中占有极为重要的位置。另外，镀铝钢板在汽车油箱使用中的重要地位也在不断增长。今后汽车用钢板发展的目标，主攻方向应该是如何提高车体的防腐蚀能力，同时，发展各种镀层钢板及后处理方法；提高薄规格基板的强度；改进消音排气系统所用材料的耐高温和耐腐蚀性，也属重要内容。随着中国汽车工业的发展，如何为汽车制造业提供更多、更优、更经济的表面处理钢板，钢铁业的任务将是迫切而繁重的。(武汉钢铁设计研究院刘昌杞撰) |