江鶴群 王安輝 胡庭樂 蔡 捷 黃道兵 馮冠文

(1.武漢鋼鐵有限公司冷軋廠 湖北 武漢：430081；2.武漢鋼鐵有限公司技術(shù)中心 湖北 武漢：430081)

0 引言

電鍍鋅耐指紋板因其優(yōu)異的成形性、耐蝕性、焊接性及涂裝性能而廣泛應(yīng)用于輕工家電行業(yè)。[1-2]傳統(tǒng)的耐指紋電鍍鋅板一般是以電鍍鋅鋼板為基板，首先經(jīng)鉻酸鹽鈍化處理，然后再涂覆一層1μm～3μm含SiO2的有機復(fù)合樹脂經(jīng)烘烤固化形成耐指紋皮膜。一般而言，如果基板表面存在缺陷則難以被皮膜覆蓋。

某鋼廠電鍍鋅機組在耐指紋板生產(chǎn)過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)帶鋼上表面存在一些無規(guī)則分布的白斑缺陷，該缺陷無手感，嚴(yán)重時整板面不規(guī)則分布，且兩側(cè)居多，嚴(yán)重影響表面外觀質(zhì)量，造成客戶端抱怨和質(zhì)量異議。本文針對電鍍鋅耐指紋板生產(chǎn)過程中頻繁出現(xiàn)的白斑缺陷進(jìn)行了深入分析，探討了其形成機理，并提出了有針對性的控制措施。

1 試驗材料與方法

試驗材料為某鋼廠生產(chǎn)的表面不規(guī)則分布白斑缺陷的電鍍鋅耐指紋板，如圖1所示。

圖1 有白斑缺陷的典型鍍鋅板宏觀形貌

采用Quanta400掃描電鏡對白斑缺陷的表面形貌和化學(xué)元素進(jìn)行分析，并對脫鋅后的基板采用SEM進(jìn)行原位分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 白斑缺陷微觀組織分析

采用掃描電鏡對白斑缺陷樣及正常鍍層樣進(jìn)行微觀形貌觀察，結(jié)果如圖2所示。

圖2 白斑缺陷樣品與正常樣品微觀形貌

從圖2可以看出，白斑與正常部位表面微觀組織結(jié)構(gòu)存在明顯晶粒的尺寸及取向差異，白斑缺陷區(qū)域存在大量平行于基板表面的(002)晶粒長大融合部位，正常部位則以無擇優(yōu)取向晶粒居多，白斑區(qū)域晶粒尺寸顯著大于正常區(qū)域。這種大尺寸的平行于基板表面的晶粒對光線的反射能力要顯著強于正常鍍層區(qū)域，從而造成肉眼觀察時視覺上發(fā)亮的白斑缺陷。

2.2 白斑區(qū)域基板原位分析

采用添加緩蝕劑的稀鹽酸控制脫鋅速度至鋅鍍層剛剛退鍍的情況下，對白斑區(qū)域和退鋅后的基板采用SEM進(jìn)行原位觀察，發(fā)現(xiàn)白斑區(qū)域存在較大的有機物碳化特征，有類似液體的噴濺、流掛特征，其形貌及成分分析結(jié)果見圖3、圖4。

圖3 白斑區(qū)域基板SEM形貌

圖4 白斑區(qū)域基板殘留成分SEM分析結(jié)果

綜合圖3、圖4中可以看出，白斑區(qū)域基板存在大量C、O、Si殘留，其中C比重最大。該殘留附著在基板上極難清洗，經(jīng)過稀鹽酸退鍍、水洗、無水酒精超聲清洗仍然存在，形態(tài)上具有一定方向性和液滴流掛特征，推測與軋制過程中的油污殘留有相關(guān)性，符合高溫碳化特征，應(yīng)為電鍍鋅前工序高溫退火熱處理階段的表面碳化物殘留。

2.3 現(xiàn)場驗證和工序排查試驗

設(shè)計經(jīng)不同前工序路徑的生產(chǎn)試驗，試驗結(jié)果見表1。表1可以看到，在原板打磨，打磨區(qū)域沒有白斑缺陷，其他區(qū)域有白斑缺陷，可以確定電鍍鋅工序沒有問題。正常酸軋2——連退2工序后都沒有產(chǎn)生白斑缺陷，酸軋1——連退1工序后都產(chǎn)生白斑缺陷，因而對酸軋1——連退1/連退2路徑實驗進(jìn)行分離，得到的結(jié)果是酸軋1到后面兩個連退1、連退2工序都存在白斑缺陷，因此基本鎖定酸軋1的軋制工序表面殘留導(dǎo)致白斑缺陷產(chǎn)生。

表1 現(xiàn)場工序驗證試驗結(jié)果

2.4 白斑缺陷產(chǎn)生機理

電鍍鋅板鋅層結(jié)晶形態(tài)受電鍍條件、基板表面清潔度、基板晶粒取向等多種條件影響。根據(jù)上述分析可知，缺陷部位鋅晶粒形貌與正常部位存在很大差異，而缺陷產(chǎn)生的根本原因是在軋制工序基板表面殘留的有機物質(zhì)在軋制過程中軋入帶鋼表層，在連退清洗段無法徹底洗凈。經(jīng)過高溫退火爐碳化之后，后面電鍍鋅工序的清洗無法有效清洗，從而導(dǎo)致電鍍基板表面粘附了部分成分含O及C的異物，抑制了鋅晶體的外延生長，改變了晶體生長形態(tài)，造成缺陷部位晶體形貌與正常部位的差異，從而形成白斑缺陷。

3 結(jié)論

電鍍鋅耐指紋板白斑缺陷的產(chǎn)生原因是軋制工序中油污殘留粘附在帶鋼表面，然后經(jīng)過退火爐高溫烘烤之后形成碳化物污染，進(jìn)而在電鍍鋅過程中導(dǎo)致鋅層沉積形態(tài)結(jié)構(gòu)異常。白斑缺陷區(qū)域存在大量平行于基板表面的(002)晶粒長大融合部位，正常部位則以無擇優(yōu)取向晶粒居多，白斑區(qū)域晶粒尺寸顯著大于正常區(qū)域。這種大尺寸的平行于基板表面的晶粒對光線的反射能力要顯著強于正常鍍層區(qū)域，從而造成肉眼觀察時視覺上發(fā)亮的白斑缺陷。

因此，電鍍鋅前的軋制工序應(yīng)嚴(yán)格控制油污殘留，而后續(xù)的連續(xù)退火和電鍍鋅工序則應(yīng)優(yōu)化清洗能力，保證帶鋼表面的清潔度，避免此類缺陷的產(chǎn)生。