熱基鍍鋅是熱軋基板經(jīng)過酸洗、平整、還原氣氛感應(yīng)加熱處理后進(jìn)行熱浸鍍鋅和三價(jià)鉻酸鹽鈍化處理，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于建筑、電器柜、畜牧、汽車結(jié)構(gòu)件等行業(yè)，但其在制管使用過程容易發(fā)生黑變?nèi)毕?，不僅影響外觀質(zhì)量，還對(duì)其使用性能造成不良影響，給生產(chǎn)廠家和使用客戶帶來巨大損失，成為行業(yè)亟需解決的重要質(zhì)量問題。鋅層黑變一般情況下是指表面出現(xiàn)一層連續(xù)略帶黑色的薄膜，視覺上為呈現(xiàn)灰暗的區(qū)域。從國(guó)內(nèi)外關(guān)于鋅層黑變產(chǎn)生原因的相關(guān)研究結(jié)果來看，鋅層黑變產(chǎn)生的主要原因有2大類：一是腐蝕類黑變，二是摩擦類黑變。
對(duì)于腐蝕類黑變而言，黑變部位與正常部位的差異在于產(chǎn)生了一些鋅的腐蝕產(chǎn)物。游先政[1]對(duì)含鉛鍍鋅板產(chǎn)生黑變的原因進(jìn)行了分析，提出了鍍層中“雜質(zhì)元素”是產(chǎn)生黑變的主要原因，鈍化產(chǎn)生的不均勻相在表面形成電位差，使富集相表面的陽(yáng)極反應(yīng)活性化，最終導(dǎo)致表面形成了黑變膜類的腐蝕產(chǎn)物。楊芃[2]等人針對(duì)涂油無鉻鈍化熱鍍鋅鋼板進(jìn)行分條加工出現(xiàn)的摩擦條紋缺陷設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該缺陷是由于鋅層尖峰被毛氈磨損下來，形成鋅粉與油的混合物，油在其中起顯色和富集作用從而產(chǎn)生缺陷?？簶I(yè)峰[3]針對(duì)某廠出口三價(jià)鉻熱鍍鋅產(chǎn)品輥壓成形制方管時(shí)表面出現(xiàn)“發(fā)黑”情況研究分析，方管表面“發(fā)黑”是由于輥壓過程中鋼板與輥壓機(jī)摩擦產(chǎn)生的縱向輥印形成的色差帶。
本文通過適當(dāng)?shù)谋碚魇侄魏驮囼?yàn)方法研究熱基板表面狀態(tài)對(duì)鋅層性能的影響；通過摩擦磨損實(shí)驗(yàn)研究鈍化膜潤(rùn)滑性對(duì)摩擦磨損的影響，最終確定黑變成因，并采用有效的控制策略控制鍍鋅制管表面黑變?nèi)毕荨?/span>
1. 缺陷研究
為了研究熱基鍍鋅板在成型后的黑變?nèi)毕莸奈镔|(zhì)組成，借助激光共聚焦等進(jìn)行微觀組織觀察（圖1），確定微觀形貌和輪廓；對(duì)選取的試樣分別進(jìn)行X射線光電子能譜儀測(cè)試分析，激發(fā)源為Al Kα射線（1486.6 eV），以樣品表面污染碳的Cls結(jié)合能（284.8 eV）定標(biāo)并校正荷電效應(yīng)，先對(duì)樣品進(jìn)行快速掃描，得到樣品各元素的總譜圖，然后對(duì)O、Zn和Mn等元素進(jìn)行高分辨掃描，獲得各元素電子的結(jié)合能信息，其結(jié)果如圖2所示。鋅層黑變區(qū)域與正常區(qū)域均存在Zn、ZnO、微量Si，樣品黑色區(qū)域ZnO略多于白色處，這一結(jié)果符合摩擦導(dǎo)致暴露新鮮純Zn在空氣中，發(fā)生輕微氧化的效果，Si元素的存在說明該區(qū)域有三價(jià)鉻鈍化膜，其它元素?zé)o明顯差異。黑變?nèi)毕菖c正常區(qū)域有明顯邊界，黑變區(qū)域斜向摩擦痕顯著，摩擦痕方向與板材成形時(shí)的運(yùn)行方向呈斜向。通過以上綜合分析，確定鍍鋅產(chǎn)品的制管黑線缺陷屬于摩擦類黑變而非腐蝕類黑變。
