關(guān)少康，王子明，李宗欣

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司冷軋廠，河北 邯鄲 056015）

0 引言

鈍化處理是熱鍍鋅工藝的一部分，鍍鋅板若未經(jīng)過(guò)很好的鍍后處理，其表面容易出現(xiàn)色差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)與大氣等周圍介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)銹蝕等情況。為了降低鋅元素的活性，一般情況下在帶鋼出鋅鍋后還需要進(jìn)行鈍化處理，在鋅層表面形成一層鈍化膜。目前行業(yè)內(nèi)最經(jīng)濟(jì)且廣泛使用的鈍化處理是三價(jià)鉻鈍化。熱鍍鋅板廣泛應(yīng)用于汽車板、家電板、機(jī)械建筑板等領(lǐng)域，且對(duì)鋼板的表面質(zhì)量和耐蝕性的要求較高，良好的表面質(zhì)量和耐蝕性成為熱鍍鋅行業(yè)的基本要求[1-2]。

在1.0 mm 及以上厚度的三價(jià)鉻鈍化熱鍍鋅板表面容易出現(xiàn)細(xì)線狀條痕，且宏觀呈現(xiàn)出表面花白的情況，不能滿足客戶做外觀件產(chǎn)品的需要。針對(duì)此類情況，通過(guò)技術(shù)手段對(duì)其進(jìn)行研究分析，確定了缺陷產(chǎn)生的原因，并制定了有效的改進(jìn)方案。

1 缺陷分析

對(duì)三價(jià)鉻鈍化熱鍍鋅存在條痕發(fā)白缺陷樣板進(jìn)行微觀表面檢測(cè)及性能檢測(cè)，測(cè)試方法及技術(shù)要求指標(biāo)如表1 所示。

表1 熱鍍鋅鈍化板的性能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 鈍化板的宏觀形貌

與正常樣板相比，發(fā)白樣板表面存在明顯色差，且存在明顯的沿帶鋼運(yùn)行方向的細(xì)條狀紋路，條紋間距基本一致，如圖1 所示。

圖1 鈍化樣板宏觀對(duì)比

1.2 鈍化膜厚檢測(cè)

用X-ray 熒光光譜儀檢測(cè)樣板鈍化膜厚度，缺陷樣板的單面膜厚分別為43.6 mg/m2和46.5 mg/m2，在35～50 mg/m2范圍內(nèi)，滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求。

1.3 微觀形貌及成分分析

通過(guò)掃描電鏡SEM對(duì)缺陷樣板進(jìn)行微觀形貌觀察，如圖2 所示，在掃描電鏡下，缺陷樣板表面明顯存在兩種顏色的豎條狀形貌，且呈規(guī)律性的間隔分布，此微觀形貌與樣板的宏觀形貌對(duì)應(yīng)，基本平行于帶鋼運(yùn)行方向。在不同顏色區(qū)域取點(diǎn)進(jìn)行能譜分析，結(jié)果如表2 所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，不同顏色位置的元素成分有明顯的區(qū)別，且亮色區(qū)域幾乎不含Cr 元素。圖3-1 和3-2 分別為圖2 中1 和3 位置的局部放大圖，放大倍數(shù)為2 000 倍。由圖3 可以看出，亮色區(qū)域表面微觀形貌存在明顯的龜裂，致密性相對(duì)較差，分析認(rèn)為是鈍化液與鍍鋅板的反應(yīng)不夠充分導(dǎo)致，鈍化成膜效果差。

圖2 缺陷樣板的微觀形貌

圖3 缺陷樣板局部區(qū)域的放大形貌

表2 不同位置的能譜分析

1.4 耐濕熱性、干疊性測(cè)試

對(duì)樣板進(jìn)行耐濕熱性和耐干疊性測(cè)試，測(cè)試條件為50 ℃、95%（RH）、96 h，試驗(yàn)結(jié)果滿足技術(shù)要求，試驗(yàn)結(jié)果如表3 所示，對(duì)應(yīng)的樣板情況如圖4 所示。

圖4 耐濕熱性、干疊性測(cè)試結(jié)果

1.5 耐蝕性檢測(cè)

樣板的鹽霧試驗(yàn)按人造氣氛腐蝕試驗(yàn)-中性鹽霧試驗(yàn)（NSST）執(zhí)行，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10125—2012，溶液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%±0.5%的NaCl 水溶液，pH 值（收集溶液）為6.5～7.2，試驗(yàn)溫度為35 ℃±2 ℃；80 cm2的水平面積的鹽霧平均沉降率在1.5 mL/h±0.5 mL/h。

三價(jià)鉻鈍化膜的成膜過(guò)程可以分為三個(gè)階段：

1）鍍鋅板表面氧化膜和表層鋅原子的溶解，使更具活性的鋅原子暴露出來(lái)；隨著H+被消耗，pH 升高，使得電極表面吸附的羥基增加。

2）成膜階段：羥基取代了Cr3+絡(luò)合物中的配體，隨著pH 的升高，在鋅層表面形成了一層穩(wěn)定的含有Zn2+和Cr3+組成的不溶性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)氧化膜。

3）鈍化膜生長(zhǎng)與溶解的動(dòng)態(tài)平衡階段：溶液中大量H+向鍍鋅板表面擴(kuò)散，鋅層表面的pH 下降，阻礙了鈍化膜的形成；帶鋼鍍層表面的成膜與溶解過(guò)程呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)[3-4]。

96 h 中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果如圖5 所示，圖5-1 為正常樣板，出白銹面積占比約0.5%，耐蝕性級(jí)別9 級(jí)；圖5-2 為缺陷樣板，出白銹面積占比約4.5%，耐蝕性級(jí)別4 級(jí)，樣板整體上能滿足熱鍍鋅板96 h 出白銹面積占比≤5%的技術(shù)要求。對(duì)鹽霧樣板進(jìn)行清洗，去除表面浮銹，可以發(fā)現(xiàn)，大部分銹點(diǎn)都是在不含Cr 元素的顏色區(qū)域內(nèi)開始的，以此為中心向周圍逐步擴(kuò)大，相對(duì)于正常的鈍化板而言，其鹽霧結(jié)果偏差，這也與其鈍化表面致密性相對(duì)應(yīng)。

圖5 鈍化樣板的96 h 中性鹽霧結(jié)果

1.6 小結(jié)

缺陷樣板的鈍化膜厚度能夠達(dá)到技術(shù)要求的目標(biāo)值，耐濕熱和耐干疊性滿足技術(shù)要求，但是表面花白樣板位置顯微組織的致密性相對(duì)較差，96 h 鹽霧試驗(yàn)達(dá)標(biāo)，但出現(xiàn)白銹面積相對(duì)較多，耐蝕性相對(duì)較差。

2 解決措施

在投用鈍化時(shí)，通過(guò)調(diào)整鈍化輥的位置來(lái)調(diào)節(jié)鈍化涂輥與帶鋼的接觸面積，在薄規(guī)格轉(zhuǎn)為厚規(guī)格后，鈍化輥的位置未調(diào)整，則輥與帶鋼的接觸面積就會(huì)相對(duì)增加，即鈍化輥與帶鋼之間的壓力就會(huì)增大，加劇輥面的磨損[5]。在新鈍化輥剛上機(jī)使用時(shí)，厚規(guī)格帶鋼鈍化后基本不會(huì)出現(xiàn)此缺陷，而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用的大部分為二次或多次修磨輥。

分析鈍化涂機(jī)設(shè)備及與鈍化膜相關(guān)的工藝參數(shù)，發(fā)現(xiàn)鈍化涂輥在使用一段時(shí)間后，表面的車削紋路明顯，且基本與缺陷鋼板的紋路吻合，判斷為鈍化涂輥表面缺陷導(dǎo)致鈍化成膜出現(xiàn)異常，造成鈍化膜的不均勻性。對(duì)此，執(zhí)行以下措施：

1）提高鈍化涂輥的修磨精度，保證輥面相對(duì)光滑，無(wú)肉眼可見的車削紋路，保證鍍鋅板帶液的均勻性。

2）每次換鈍化涂輥時(shí)，要求將輥?zhàn)拥尿?qū)動(dòng)側(cè)和操作側(cè)壓力調(diào)整平衡，避免局部壓力過(guò)大造成嚴(yán)重磨損的情況。

3）鈍化涂輥與蘸料輥之間的壓力不超過(guò)400 kg，同時(shí)涂輥與帶鋼之間的壓力不宜過(guò)大，即減小涂輥與鍍鋅板的接觸面積，以減少涂輥的磨損，尤其是厚規(guī)格帶鋼的邊部對(duì)涂輥的損傷，避免鍍鋅板由窄變寬后留下鈍化寬窄印缺陷。

4）在帶鋼厚度變化時(shí)，需到現(xiàn)場(chǎng)觀察調(diào)整帶鋼與鈍化輥的接觸面積，避免壓力過(guò)大加劇磨損，同時(shí)也可避免出現(xiàn)漏涂的情況。

3 結(jié)論

1）厚規(guī)格鍍鋅鈍化板表面的條痕缺陷是由于鈍化不均造成的，條痕形貌與鈍化輥的車削紋路基本一致。

2）通過(guò)提高鈍化輥的加工精度，降低輥間壓力及鈍化輥與帶鋼間的壓力，可以有效改善此條痕缺陷。