高小尧，梅淑文，于程福，肖 伟，侯明山，张 鹏，张嘉晖，朱立新，李宏伟

（1.河钢集团唐钢公司，河北 唐山 063000；2.钢铁研究总院先进金属材料涂镀国家工程实验室，北京 100081；3.河钢集团研究总院，河北 石家庄 050023）

热浸镀锌铝镁板作为一种新型镀层产品，具有耐腐蚀性能好、切口保护性能好、耐氯化钠腐蚀性能好、镀层硬度高等一系列优点[1-2]，而耐指纹+涂油的锌铝镁产品则更受冲压类用钢市场的青睐。冲压厂在使用涂油钢带时一般会采用碱洗去除表面涂油，但在使用过程中碱清洗后时常出现白斑缺陷，酒精擦拭后无法消除，影响正常使用。目前对白斑产生的机理和解决方案还没有明确的结论，因此有必要对白斑产生原因进行深入的研究并提出相应的解决方案。

1 实验

采用超声碱洗后样板利用场发射电子扫描显微镜（SEM）对白斑区域与正常区域进行扫描和能谱分析，分析不同宏观形貌的微观差异。白斑与正常位置宏观形貌如图1所示。

图1 白斑区域与正常区域宏观形貌

模拟客户碱洗工艺对未清洗样板在60℃条件下进行不同浓度和时间的碱洗工艺正交试验，碱洗工艺及对应编号如表1所示，通过测试耐指纹膜厚和达因笔检测探究清洗涂油的最佳碱洗工艺。

表1 碱洗工艺及样品编号

2 结果与分析

2.1 SEM结果与分析

采用SEM对白斑与正常区域进行扫描观察结果如图2所示。

图2 扫描电镜分析

扫描电镜结果显示白斑区域存在光滑区域1（2-1）和粗糙区域2（2-1），而正常区域全部为光滑区域1（2-2），这说明钢带表面的不均匀分布从而导致了白斑的出现。对白斑区域与粗正常区域进行能谱分析，结果如表2所示。

表2 能谱分析结果 %

耐指纹膜主要成分为环氧树脂[3]，在扫描电镜下碳元素和硅元素是钝化膜的主要指标元素，碳元素和硅元素含量多少直接反映耐指纹膜含量多少[4]。从能谱分析结果看，白斑区域的碳含量和硅含量明显下降，说明耐指纹膜层局部已经完全被破坏掉，部分残留在表面。

锌铝镁镀层中锌是较为活泼两性金属，在没有耐指纹钝化膜的保护作用下极易被碱液腐蚀，樊耀忠等人在相关文献中阐述了Zn在不同pH值条件下的腐蚀量[5]，趋势如图3所示。

图3 Zn在不同pH值条件下的腐蚀量

在中性的环境中存在锌钝化区，耐腐蚀性能良好，即当pH值在6～12之间，锌层的腐蚀为最小。但在酸和碱环境下腐蚀效率明显加快，且在酸性条件下pH越低，在碱性环境下pH值越高其腐蚀速率越大。因此当锌铝镁钢板在碱洗过程中，碱液浓度过大（碱度高，pH值大）时，Zn的腐蚀速率会增大，从而加快Zn发生电化学反应，向Zn2+转化。Zn2+发生一些列的化学反应，从而出现白色腐蚀产物碱式碳酸锌即白斑缺陷[6]。其化学原理如公式（1）—（4）。

2.2 正交试验结果与分析

按照正交试验方法对试样1—9进行相应实验，利用红外测厚仪对碱清洗前后进行耐指纹膜厚度测量，清洗后外观情况如图4所示，膜厚度结果如表2所示。

图4 不同碱液浓度和碱洗时间条件下碱洗后外观

从图4结果来看，当w（NaOH）在2%、5%条件下碱洗时间在达到40 min仍不会出现白斑缺陷。当w（NaOH）达到10%时，碱洗时间在10 min、20 min条件下均不会出现白斑缺陷，而碱洗时间达到40 min时出现了白斑缺陷。通过达因笔测试在w（NaOH）为2%，碱洗10 min条件下表面冲压油即可清洗干净。

膜厚度结果如表3所示。

表3 膜厚度测试结果 μm

膜厚度结果显示w（NaOH）达到10%，碱洗时间达到40 min时，膜的厚度已经由0.65μm下降到了0.14μm。可以肯定耐指纹膜已经遭到了明显破坏，当耐指纹膜遭到破坏后碱液与锌层发生一系列化学反应从而导致白斑缺陷的出现。

客户在采用质量分数为2%碱液清洗时间10 min的工艺后白斑问题解决。

3 结论

1）锌铝镁在碱洗后产生的白斑是腐蚀产物碱式碳酸锌，其产生的原因是在碱性条件下清洗过程中耐指纹膜遭到破坏，锌铝镁镀层与外界接触从而发生的一系列化学反应。

2）在不同碱液浓度和不同碱洗时间的条件下，耐指纹膜的遭受破坏的程度不一致，当碱液w（NaOH）达到10%。碱洗时间达到40 min时耐指纹膜遭到明显破坏，外观上也表现出了明显的白斑缺陷。

3）实验表明w（NaOH）为2%，碱洗10 min条件下表面冲压油即可清洗干净，为防止白斑缺陷产生，同时考虑到加工时的冲压油污染，提出解决方案为降低清洗碱液质量分数到2%，碱洗时间达到10min即可。