总第251期 2016年第11期
河北冶金 HEBEI METALLURGY
表面处理钢板的开发和发展趋势
表面处理钢板应用领域的扩展和性能 1
表面处理钢板大部分是镀Zn钢板。2008年，日本镀Zn钢板产量是1500万t，其中77%是热镀 Zn钢板。镀Zn钢板用于汽车、建筑、电器和其他方面，其中有一半用于汽车。
从80年代起55%A1-Zn热镀钢板在日本得到广泛应用。在海盐影响很大的海岸地带，镀A1钢板发生孔蚀，耐蚀性下降。长期暴露腐蚀的结果表明，镀Zn钢板由于Zn的消耗而产生红绣，而5%A1和 55%A1-Zn镀层钢板保持了耐蚀性和替代腐蚀保护功能。55%A1-Zn镀层的金属组织是在一次结晶的富Al相晶粒之间存在着含b-Zn的富Zn相。 Townsend指出，在暴露腐蚀初期，富Zn相首先溶解表现出替代腐蚀保护作用；在暴露腐蚀后期，富A1 相起到耐蚀作用。这种防属蚀机制也体现在镀Zn 钢板和55%A1-Zn镀层钢板的端面腐蚀中。研究资料指出，在长期基露实验中，在暴露初期55%A1-Zn镀层钢板由试样端面开始发生的镀层膨胀（线状腐蚀)的腐蚀速度较大，在暴露后期，镀Zn钢板的镀层膨胀腐蚀速度较大。在暴露初期55%A1= Zn镀层钢板的富Zn相在涂层和镀层的界面上溶解。所以，腐蚀从试样端面迅速向内部进行，当腐蚀进行到一定距离时，与阴极距离增大，腐蚀速度就减小了。镀Zn钢板在腐蚀发生后由于没有富A1相，所以阴极面积增加，腐蚀一直进行下去。
为提高5%A1-Zn镀层钢板的耐蚀性，开发出添加3%Mg的6%~11%A1-3%Mg-Zn合金镀层系列钢板。在6%A1-Zn中添加Mg延长了红锈产生的时间，Mg提高耐蚀性的效果在大气暴露试样中也得到证实。在滨海地区该镀层系列钢板暴露实验生成的腐蚀产物中，都没有发现ZnO。暴露腐蚀生成并积累的腐蚀产物大大抑制了阴极反应。而镀Zn钢板腐蚀产物中的ZnO具有半导体的性质，不能抑制氧化还原的阴极反应。在3%Mg镀层钢板腐蚀产物中没有检测出ZnO,这与上述实验结果一致。
从上世纪80年代开始，在铬酸盐皮膜上涂敷约 1有机膜的耐指纹钢板和润滑钢板、涂敷约20 78
万方数据
Total No.251 2016,Numberl1
有机膜的钢板，省去涂敷工序的预涂层钢板实现了商品化，并得到广泛应用。之后，在电气电子设备中禁止使用P、Cr*和Cd°*的RoHS（对某些有害物质限制使用的规定）法令于2006年开始生效，推进了无Cr化处理工艺的进程。预涂层钢板的性能特点是耐蚀性、高加工性、抗表面瑕疵性、抗污染性、抗菌性、吸热性、散热性等等，这些特性主要是由涂敷皮膜的特性来决定。
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无Cr化处理工艺
近年来，保护地球环境、防止污染、构筑循环型
社会的理念越来越强化，对材料提出降低环境负荷的要求也越来越高。在欧洲，针对电气电子设备的 RoHS法令以欧盟法律的形式将P、Hg、Cr**和Cd** 以及两种有机物的最大允许值规定为1000ppm，凡是超过该值的产品禁止在欧盟区域销售。关于汽车报废的ELV法令，则禁止使用P、Hg、Cr°*和Cd*。
日本根据铬酸盐处理工艺会产生有害的Cr
情况，从上世纪70年代起开始探索替代铬酸盐处理的技术，由于没有找到有效的方法，铬酸盐处理工艺仍在继续使用。但是，在上述法令公布之后加快了对应措施的研究，在法令生效之日，日本的无Cr化处理技术已经完全开发成功。
无Cr化处理工艺应仍能保持铬酸盐处理皮膜所具有的阻隔功能和自修复功能。无Cr化处理的机理是用不到几微米的有机树脂膜来保证阻隔功能，用阻化剂来保证耐蚀性，添加硅烷类耦合剂改善有机树脂膜与金属氧化层和涂层的密着性。高功能无Cr有机复合涂层钢板的耐蚀性基本上可与铬酸盐处理钢板相媲美。
目前，日本钢铁厂的化成处理基本上实现了无 Cr化。今后应进一步开发出自修复性和耐蚀性更好的皮膜。荒木提出的用硅烷类化合物对烷烃硫醇自己组织化单分子膜进行化学改性，形成二元聚合体的方法，可以用几纳米厚的薄膜获得高耐蚀性，是值得关注的方法。
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表面处理钢板与汽车
从上世纪70年代开始，就将汽车用表面处理钢
板的目标定为车身防蚀。此后随着目标值的逐级提