1表面處理鋼板的耐蝕性及其評價

汽車車身的腐蝕形態(tài)大致可分為穿孔和外觀生銹及端面生銹3種。由于水分或氯化物容易滯留的鋼板接合部的內(nèi)部發(fā)生腐蝕造成穿孔和因跳焊等使涂層容易受到損傷的外板外面發(fā)生的外觀銹比其它部位厲害，因此將這些部位確定為汽車防銹的重點部位。

根據(jù)九十年代對實際汽車腐蝕的詳細解析結(jié)果可知，實際汽車的外觀銹和外板穿孔一般受鍍層重量的影響，與電鍍的類型無關(guān)。對于汽車車身用表面處理鋼板的評價，很多是采用腐蝕試驗法進行評價。七十年代的主要試驗法是鹽水噴霧試驗法。從八十年代起，由于鹽水噴霧試驗法與實際汽車腐蝕的相互關(guān)系變小，因此各汽車制造商分別獨自開發(fā)了腐蝕試驗法。到了九十年代，日本汽車技術(shù)會于1991年制定了JASOM609-91標準。

在建材領(lǐng)域存在的問題是切割部端面或加工部產(chǎn)生的紅銹和涂層鼓起。與汽車領(lǐng)域一樣，即使在建材領(lǐng)域，由于鹽水噴霧試驗法與實際環(huán)境下腐蝕的相互關(guān)系小，因此為制定薄板建材用腐蝕試驗法的標準，從1995年起日本進行了6年的研究。尤其是，為了制定酸雨地區(qū)用的腐蝕試驗法，從1998年起日本進行了3年的研究。目前，正在對兩者的JIS化和ISO化進行研究。為了與實際腐蝕環(huán)境相對應(yīng)，因此將NaCl濃度設(shè)定為0.1mass%，比鹽水噴霧試驗法和JASOM609的5mass%低。

近年來，采用ACM型腐蝕傳感器對住宅內(nèi)部各部位的腐蝕程度進行了測定。對于以往根據(jù)住宅實際腐蝕形態(tài)的數(shù)據(jù)所設(shè)定的部位腐蝕系數(shù)已能采用ACM型腐蝕傳感器進行測定，對采用新工藝的不同部位設(shè)計用劣化系數(shù)也能進行預測。

2表面處理鋼板涂層結(jié)構(gòu)的解析

表面處理鋼板的性能與涂層自身的表面形態(tài)和結(jié)構(gòu)有關(guān)。對控制涂層來說，結(jié)構(gòu)解析技術(shù)是解析涂層生成機理的方法。以前主要是采用光學顯微鏡和X射線衍射進行宏觀觀察，但近年來微觀解析技術(shù)取得了顯著的發(fā)展。

為弄清電鍍皮膜的析出過程，進行了析出過程的研究。將隧道式掃描顯微鏡(STM)和AFM與電化學方法組合起來能夠?qū)﹄婂儠r的析出反應(yīng)進行現(xiàn)場觀察。使用這些方法后，根據(jù)Zn在Fe單晶體上的初期析出過程，發(fā)現(xiàn)有粒徑為數(shù)10nm的粒狀晶體析出，在全部覆蓋后會成長為六方晶。

對于Zn電極沉淀時的晶體取向變化進行了動態(tài)觀察。采用亮度高的同步加速器放射光(SR)的X射線衍射，能夠?qū)υ陔娊庖捍嬖谙碌碾婂兤つぞw取向進行連續(xù)觀察。在工業(yè)規(guī)模電解條件下(1.0103～1.0104A/m2)Zn的電極沉淀皮膜厚度達到1m時會向基板外延生長，其后晶體取向取決于超電壓。
為弄清熱浸鍍，尤其是弄清GA皮膜的形成機理，近年來進行了許多結(jié)構(gòu)解析。

GA的合金化反應(yīng)大致要經(jīng)過以下兩個階段：①在電鍍液侵入初期Fe-Al合金相的生成；②Zn-Fe合金相的生成和成長。作為Zn-Fe合金相的生成機理，提出了以下幾種：(a)由于Fe-Al合金相的生成，在電鍍液中的Al濃度局部減少的部位出現(xiàn)了Zn-Fe合金相生成的Al缺乏機理；(b)Zn在Fe-Al合金相中擴散，在鋼/Fe-Al合金相界面生成Zn-Fe合金相的Zn擴散機理；(c)由于生成的Fe-Al合金相中的Al會在鋼中擴散，導致Fe-Al合金消失，當Fe和Zn接觸時會生成Zn-Fe合金相的Al溶解機理等。

不論是電鍍，還是熱浸鍍，在對鍍Zn鋼板進行TEM觀察時發(fā)現(xiàn)，由于Zn和作為底漆的Fe的機械特性差大和加工時對試料的損傷大，因此TEM試料的制作本身就很難。雖然提出了鏡檢切片法和離子研磨法等，但這些方法都需要熟練的技術(shù)。近年來，采用對皮膜損傷小的聚焦離子束(FIB)加工的電子顯微試料加工法已問世，由此能簡便對皮膜斷面中想要觀察的部位進行詳細解析。

作為較為宏觀的觀察方法，還有的采用電子束溝流圖形(ECP)和電子束反向散射圖形(EBSP)調(diào)查了Zn-Fe合金化行為。在底層鋼板晶體晶粒內(nèi)和晶界中Fe-Zn反應(yīng)行為不同，而且還受晶體方位和晶界結(jié)構(gòu)的影響。

另外，對合金化反應(yīng)還進行了動態(tài)觀察試驗。有的將加熱裝置和X射線衍射組合，在743K下對熱浸鍍Zn鋼板進行加熱，在初晶相生成，相消失后，能連續(xù)觀察到相的生長；有的采用SR的X射線衍射來觀察Fe-Al合金相的消失。而且，通過在TEM內(nèi)加熱試料，在Fe-Al合金上能直接觀察到支持Zn-Fe合金相析出的Al缺乏機理的狀態(tài)，在Fe-Al合金相生成后，反應(yīng)過程能持續(xù)到Zn-Fe合金化反應(yīng)開始為止。

隨著上述解析技術(shù)的發(fā)展和Fe-Zn-Al三元系熱力學數(shù)據(jù)的完善，目前已能弄清反應(yīng)機理，有望向控制GA皮膜技術(shù)方面展開。