2.3 表面处理钢板

通过表面处理技术可以赋予钢板高的耐蚀性和特殊的功能性能，不同镀层的钢板被广泛应用于汽车工业，以满足汽车工业所提出的“10-5”防锈目标。目前国外新设计的汽车，镀层钢板在车身上使用的比例超过70%。主要的品种如下。

2.3.1 电镀锌钢板

电镀锌是一种锌电沉积工艺，由于电镀工艺不显著提高钢铁基体的温度，在连续退火生产线上实现产品的显微组织和物理性能在电镀锌工艺后基本不变，图2-32是典型电镀锌钢板表面SEM照片。

由于电镀锌对钢板的性能和表面影响较小，同时电镀锌还具有单面镀、镀锌量易控制的特点，因此被广泛应用在汽车外覆盖件上。电镀锌钢板又可分为纯Zn电镀锌钢板（镀锌量20～60g/m ² ）、电镀Zn-Ni钢板（镀锌量20～30g/m ² ）、电镀Zn-Fe钢板（镀锌量30～50g/m ² ），近年来由于预磷化电镀锌钢板进一步提高了冲压性能，也逐渐得到广泛的应用。综合考虑环保和成本等因素，目前电镀锌钢板的总体应用在减少。

2.3.2 热镀锌钢板

热镀锌钢板根据镀层成分的不同分为热镀锌纯锌（GI）和热镀锌合金化（GA）两类，一般来说，欧系车多采用GI钢板，日系车多采用GA钢板。

GI镀层结构特征是镀锌层通过薄的Fe ₂ Al ₅ 金属间化合物与基板紧密结合，无铅低光亮度的纯Zn热镀锌钢板进一步提高了耐蚀性，并具有成本低、镀层厚度范围宽（镀锌量达40～140g/m ² ）的特点。GA合金化热镀锌钢板是钢板在低铝（＜0.15%Al）的锌锅中热镀后又在480～540℃下进行短时间的退火，Zn、Fe相互扩散形成Zn-Fe合金的镀层钢板，其铁的质量分数在7%～11%之间，焊接性能较GI更好，但这种钢板具有易粉化的特点。图2-33是典型的GA钢板表面和横截面SEM照片。

热镀锌钢板可广泛地应用在结构件、内覆盖件，随着对其抗粉化性能的研究，表面质量得到有效的控制，也可用于外覆盖件。目前在国外新设计的车上镀锌钢板的使用比例超过70%。

2.3.3 热镀锌铝镁钢板

锌铝镁镀层最大的优点是耐蚀性好，一定范围内Mg质量分数（1%～3%）的增加会提高耐蚀性几倍到十几倍，添加Mg之后，镀层表面会形成一层稳定的含Mg的Zn和ZnAl的保护层，大大减缓了镀层的腐蚀速率。因此，在保证相同平面耐蚀性的前提下，使用锌铝镁镀层可实现镀层减薄，“低铝”锌铝镁镀层替代热镀锌纯锌（GI）镀层可实现镀层减薄30%～50%。这不仅对生产企业减少锌锭消耗、降低制造成本非常有利，而且对节约锌资源也有重要的意义。图2-34是典型锌铝镁镀层表面和横截面的SEM照片。

锌铝镁镀层的另一主要优点是镀层具有一定的自愈性，在镀层有破损的情况下或者是切口位置，镁腐蚀后会迁移至镀层破损处，形成富镁的腐蚀产物，从而具有优异的耐切口腐蚀性和耐膜下腐蚀性。除耐蚀性之外，添加Al、Mg对镀层硬度、摩擦系数均有影响。镀层硬度随Mg含量增加而增加，从成形性角度考虑，镀层硬度适当提高有利于减少磨损，试验表明GI和电镀锌（EG）的摩擦系数会随着测量次数增加而升高，但锌铝镁镀层的摩擦系数较低，且十分稳定，并不随测量次数增加而升高。锌铝镁镀层低的摩擦系数、稳定的摩擦特性，对冲压非常有利，可以减少镀层磨损量，从而降低模具的清洁频率，提高冲压效率。锌铝镁镀层钢板在汽车车身上的应用处于起步阶段，尚未大量应用；但随着用户对锌铝镁镀层钢板的认识越来越深入，锌铝镁镀层钢板替代GI镀层钢板用于汽车车身零件可能成为一种发展趋势。

2.3.4 热镀铝硅钢板

热镀铝硅钢板主要是为适应热冲压而开发的一种镀层钢板，镀层铝的质量分数在90%左右，硅在10%左右，热冲压工艺中需要把带钢加热到900℃左右，带钢表面会形成很多氧化铁皮和引起脱碳等问题，需要在后工序增加喷丸工序。

在热成形前，铝硅镀层主要由以Al ₇ Fe ₂ Si为主的合金层及以初生 α -Al相和Si相组成的镀层母层组成；在热成形奥氏体化加热和保温的过程中，Fe、Al发生了充分的扩散，形成了Al、Si饱和的 α -Fe相、Fe ₂ Al ₅ /FeAl ₂ 相以及Fe ₂ SiAl ₂ 相。图2-35显示了铝硅镀层热成形钢板镀层冲压前后的截面金相照片。

研究表明，铝硅镀层能够比较好地实现钢板表面防止氧化的功能，进而省掉了后工序的喷丸，同时镀层还对零件起到一定的耐腐蚀作用。目前国外新设计的车身中热镀铝硅钢板占到热冲压钢板的60%以上。 dFtlLffC/O0cxzDqLYdWsTAdWEFonEZ85tUK5xnCr+WFtvgGkA62lK2o5K2gEOVA