镀锌卷生产后产生的缺陷及解决措施
曹光明
（山东钢铁集团日照有限公司，山东 日照 276826）
为保障优良的表面状态及耐腐蚀性能，镀锌产品对于质量管控具有较高的要求。一般产线会通过人工质检、表面检测仪实时检测以及重卷线开卷抽查等多重方式进行质量检查，以确保发货的镀锌卷表面质量满足客户要求。但在客户实际使用过程中，仍会出现各种缺陷，其中很多是在产品下线以后，在吊运、包装、运输或开平加工等过程中产生的。本文以摩擦黑斑、白锈及涂油缺失导致的开裂为例，进行缺陷分析并提出相应的预防措施。
2.1 摩擦黑斑
摩擦黑斑是镀锌钢卷或板料在运输过程中，带钢层与层之间发生挤压和相对摩擦，导致钝化膜和锌层被破坏［1］。锌层在密封缺氧的环境下发生氧化形成黑色的次氧化锌，从而使缺陷处呈现黑斑形貌。当摩擦轻微时，钢板表面锌层未受到严重破坏，只是粗糙度发生变化，严重时锌层上会形成划痕或浅凹坑。图1是DX51D+Z钢种无铬钝化钢板在运输过程中产生的摩擦黑斑，缺陷为大小不一的长椭圆状斑点，程度轻微的呈浅灰色，程度严重的呈现凹坑状挫伤或黑色异物碾入形貌，触摸有轻微凹坑手感。单张形貌表现为上下表面对应分布。
图1 缺陷分布及形貌
通过电镜扫描观察可以看到摩擦划痕，对缺陷部位进行能谱分析：黑斑缺陷处相较周围，硅含量占比显著降低甚至为0%，说明钝化层遭到严重破坏；
锌含量占比降低、铁含量占比增高，说明锌层遭到一定的破坏后变薄；
氧含量占比明显增多，说明黑斑处为锌层发生氧化，生成了黑色的次氧化锌，见图2、表1。
图2 黑斑缺陷扫描图像100×
表1 能谱成分对比%
针对摩擦黑斑，有效的预防措施：（1）卷取包装时优化卷取张力，确保卷取紧实；
钢卷或板料包装捆扎牢固，防止松动；
用塑料材质捆扎带接口替代铁质接口。（2）装车固定牢固，钢卷多道固定，防止滚动；
用贴合钢卷的弧形三角形鞍座而不是半圆形鞍座，与钢卷间放置草垫进行缓冲；
钢卷与钢卷之间禁止接触、碰撞。（3）火车及船运运输优于汽车运输；
汽车运输时选择平缓路段并严格控制车速。
2.2 白锈
镀锌钢板处于潮湿的环境中时，锌层表面与水汽反应生成Zn（OH）2。空气流通较好时，Zn（OH）2进一步与空气中二氧化碳反应生成一层薄而致密的碱式碳酸锌，这层薄膜粘附在表面可以阻止镀层进一步腐蚀。但是在空气流通较差时，不会生成防腐蚀的薄膜，反而发生电化学腐蚀，从而产生白锈缺陷［2］。
白锈形成速度较快，形貌呈白色松散状，不具有防腐蚀功能。表面产生轻微的白锈时，可以通过擦拭除掉锈迹，并进行干燥；
白锈较严重时，锌层已遭到破坏，防腐蚀性能降低；
当白锈进一步锈蚀，颜色变黑甚至产生红锈时，会严重影响镀锌板的使用。图3是DX51D+Z钢种无铬钝化镀锌卷在开包后，外圈边部出现的白锈缺陷样板。
图3 白锈缺陷
该钢卷的生产工艺均按标准范围控制（见表2），切除白锈外圈后，取6块50 mm×150 mm的中性盐雾试样，测量钝化膜重量并按照GB/T 10125—2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》中“中性盐雾试验（NSS）”方法，进行72 h中性盐雾试验，试验结果见表3。结果表明试样耐中性盐雾性能优良，排除钢卷本身材质不良导致产生白锈的可能。
表2 参数控制
表3 钝化膜重量及中性盐雾试验结果
通过进一步排查并对其他库存钢卷进行拆包检查，确认该钢卷外圈边部产生白锈缺陷的原因为天车吊运过程中，钢卷外包装产生损伤，并在阴雨天气运输导致水渗入包装内，从而造成锌层腐蚀产生白锈。针对异常导致的白锈缺陷，有效的预防措施为：天车作业时天车臂侧边安装防撞橡胶等材质的防撞块，防止吊运损伤；
减少钢卷在阴雨不良天气的运输；
钢卷应在要求的时间内尽快使用，避免长时间存放；
存储仓库应保持干燥。
2.3 其他缺陷
塌卷。运输或者库存时对钢卷进行叠放，可能会导致钢卷塌卷。尤其是超薄规格钢卷，需要禁止钢卷叠放，或者钢卷内圈放置纸套筒增加支撑。
硌印、划伤等。在运输过程中，钢卷与钢卷或者与硬物接触可能会导致硌印缺陷，需要保持良好的运输条件；
在开平等加工时，灰尘、油污和铁屑等异物会污染设备，造成辊印、压痕、短划伤、异物压入等缺陷，需要保持产线的清洁。
3.1 涂油缺失导致的冲压开裂
零件冲压成形，不仅和材料本身的材质、性能、表面的粗糙度，还与模具本身的状态及冲压的间隙有关，良好的润滑也是重要的影响因素［3］。
镀锌钢卷除钝化处理的以外，基本在生产时都会进行涂油处理，除了进一步增强防锈性能，使锌层保持良好的外观外，还可以在零件冲压过程中保持良好的润滑作用，有利于成形加工。
某主机厂零件配套商在首次使用山钢日照公司镀锌双相钢HC 340/590 DPD+Z板料冲压后底板边板前端零件时出现批量开裂，开裂率达到23%，于是对该批次板料停止使用。当天使用A钢厂板料的冲压开裂率为2%。通过对两家钢厂料片取样进行检测，山钢日照公司样板力学性能稍优于A钢厂，钢卷实测厚度、粗糙度以及金相组织相差不大，但山钢日照公司样板表面涂油量较A钢厂低200 mg/m2左右。查询生产记录，山钢日照公司钢卷出厂涂油量为单面600 mg/m2，客户使用时仅剩余约200 mg/m2，涂油损失过大。通过对山钢钢卷及A钢厂钢卷开平落料的厂家进行实地走访调查，发现加工山钢产品的厂家，纵剪线采用毛毡上下压钢板建涨力卷取，毛毡吸附导致表面涂油量进一步损失，而A钢厂钢卷加工厂家纵剪线采用皮带建涨力卷取。
采用喷壶对板料进行补喷油处理后再次进行冲压，开裂率降低为1%。后续加工厂家纵剪线更换为皮带建涨力卷取后，钢卷出厂600 mg/m2涂油量在客户使用时剩余380 mg/m2左右，冲压使用情况良好。
针对加工等过程中涂油缺失导致的冲压开裂问题，预防措施为：（1）开平、纵剪、落料等加工工序要注意减少表面涂油的损失；
（2）根据模具状态及冲压成形复杂程度，确定合适的订单涂油量；
（3）更换润滑效果更好的冲压防锈油。
3.2 毛刺导致的开裂
剪切、冲孔等加工会产生毛刺边，当毛刺面向外进行成形时，容易从毛刺处扩展开裂，对于成形复杂或变形大的零件，需要对毛刺进行打磨。
摩擦黑斑、白锈缺陷及涂油缺失等缺陷是在钢卷下线以后，运输、存储不良或后加工工序中存在不当操作导致的。镀锌产品要保障良好的表面状态及使用效果，不仅要对产品出厂的质量和性能进行严格把关，还要对运输以及后加工工序制定一定的标准，这就要求钢厂与其下游配套商以及用户建立更加密切的合作关系，共同保障产品的质量。
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