田 偉 黃道兵 蔡 捷 馮冠文 文 珂

(1.寶鋼股份武鋼有限制造部 湖北 武漢：430080；2.寶鋼股份中央研究院武漢分院(武鋼有限技術(shù)中心) 湖北 武漢：430080；3.寶鋼股份武鋼有限冷軋廠 湖北 武漢：430080)

電鍍鋅板由于其優(yōu)異的加工性能和表面物理性能，在汽車和家電工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用[1-3]。在汽車和家電的生產(chǎn)和裝備過程中，往往會(huì)用到電阻點(diǎn)焊方法對(duì)材料進(jìn)行焊接。由于電鍍鋅板表面經(jīng)過耐指紋涂層處理，涂層不導(dǎo)電，同時(shí)鋅層的熔點(diǎn)低，硬度低，給點(diǎn)焊帶來了一定的困難[4-6]。本文對(duì)電鍍鋅板在客戶端加工過程中產(chǎn)生的的點(diǎn)焊不良缺陷進(jìn)行了分析，分析了點(diǎn)焊不良產(chǎn)生的原因，提出了改善措施，有效地消除了點(diǎn)焊不良缺陷。

1 實(shí)驗(yàn)過程

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料為點(diǎn)焊不良缺陷的電鍍鋅耐指紋涂層鋼板，電鍍鋅基板主要成分為：0.03%C，0.01%Si，0.14%Mn，0.02%P，0.01%S，均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。表面經(jīng)過耐指紋涂層涂覆處理。

1.2 試樣制備與試驗(yàn)過程

取試樣材料直接進(jìn)行表面電阻測(cè)試，測(cè)試設(shè)備為L(zhǎng)oresta EP MCP-T610測(cè)試儀；同時(shí)將試片切割成10mm×10mm規(guī)格，采用Bruker表面輪廓儀、Quanta 400掃描電子顯微鏡(SEM)配合能譜儀觀察缺陷部位的表面形貌及成分。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 表面電阻分析

點(diǎn)焊不良缺陷樣品如圖1所示，點(diǎn)焊不良缺陷主要發(fā)生在加工樣件的壓邊部位。

圖1 電鍍鋅點(diǎn)焊不良缺陷形貌

分別對(duì)點(diǎn)焊缺陷樣件的壓邊部位和正常平面部位進(jìn)行表面電阻測(cè)試，測(cè)試分上下兩個(gè)面進(jìn)行，表面電阻結(jié)果如圖2所示。

圖2 壓邊及平面部位上下表面電阻分析

由圖2結(jié)果可知，樣品點(diǎn)焊不良的壓邊部位，表面電阻要明顯高于平面部位，推測(cè)為樣板在沖壓加工過程中，表面耐指紋涂層在壓邊部位堆積所導(dǎo)致表面電阻顯著升高。

2.2 表面微觀結(jié)構(gòu)分析

將樣件切割成小樣，對(duì)壓邊部位和平板部位區(qū)域進(jìn)行SEM微觀分析，不同放大倍率壓邊部位的微觀組織結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 不同放大倍率壓邊部位表面SEM形貌

圖3中所選部位能譜結(jié)果如表1所示。

表1 壓邊部位能譜分析結(jié)果

由SEM及能譜結(jié)果可知，圖3中顏色更黑的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)為不導(dǎo)電的耐指紋涂層，表面經(jīng)過沖壓加工后，表面涂層受損，表面涂層向壓邊部位堆積，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，表面電阻大幅上升。

同時(shí)，對(duì)比了平面部位的微觀組織結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

圖4 不同放大倍率平面部位表面SEM形貌

圖4中所選部位能譜結(jié)果如表2所示。

表2 平面部位能譜分析結(jié)果

由上述分析結(jié)果可知，平面表面同樣經(jīng)過沖壓加工，表面涂層受損，表面涂層向壓邊部位堆積，因此平面部位表面涂層要少得多，在400倍放大倍率下，表面只有少量黑色的耐指紋涂層成分，金屬基體被大面積暴露出來，因此表面電阻大幅降低。

2.3 表面輪廓分析

對(duì)樣品壓邊部位和平面部位區(qū)域進(jìn)行表面輪廓分析，壓邊部位和平面部位的表面輪廓詳見圖5、圖6所示。

圖5 壓邊部位表面輪廓形貌

圖6 平面部位表面輪廓形貌

將測(cè)得的表面輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，詳見表3。

表3 壓邊及平面部位表面輪廓對(duì)比

由表3對(duì)比數(shù)據(jù)可知，平面表面經(jīng)過沖壓加工，表面涂層受損，平面部位表面涂層要少得多，裸露出的基體更充分，因此粗糙度輪廓要大。而壓邊部位由于沖壓后表面涂層的堆積，表面存在更多的耐指紋涂層成分，金屬基體被大面積覆蓋，因此表面粗糙度輪廓更低，表面輪廓結(jié)果與SEM結(jié)果一致。

3 改善措施

通過點(diǎn)焊不良缺陷的微觀組織形貌及表面電阻分析，制定了針對(duì)點(diǎn)焊不良缺陷的工藝改善措施。

(1)在輥涂生產(chǎn)時(shí)，密切關(guān)注板面PMT烘干溫度，如必要時(shí)可適當(dāng)降低機(jī)組速度以滿足較好的烘干溫度，保證表面涂層皮膜足夠的烘干固化能力，以增加表面涂層對(duì)沖壓加工的抗性，減少涂層沖壓后流動(dòng)；

(2)對(duì)客戶有點(diǎn)焊需求的產(chǎn)品，對(duì)產(chǎn)品涂層厚度可適當(dāng)按照下限來控制；

(3)在保證涂層其他性能正常的前提下，可使用高導(dǎo)電耐指紋涂層，該涂層具有較高的表面電導(dǎo)率，焊接性能優(yōu)良。

通過實(shí)施以上改善措施，電鍍鋅板點(diǎn)焊不良缺陷已得以大幅降低。

4 結(jié)論

本文應(yīng)用表面電阻、表面輪廓及掃描電鏡對(duì)電鍍鋅板點(diǎn)焊不良缺陷進(jìn)行了分析，結(jié)果表明點(diǎn)焊不良缺陷是由于客戶端沖壓導(dǎo)致的耐指紋涂層堆積所致，因耐指紋涂層不導(dǎo)電，導(dǎo)致點(diǎn)焊部位表面電阻較正常部位顯著升高，從而導(dǎo)致點(diǎn)焊不良的產(chǎn)生。據(jù)此制定了相關(guān)改善工藝措施后，電鍍鋅板點(diǎn)焊不良缺陷已得以大幅降低。