CN113029921B - 一种锌铝镁镀层钢板黑变倾向评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锌铝镁镀层钢板黑变倾向评价方法，属于镀层评价技术领域，所述方法包括，将锌铝镁镀层钢板进行去氧化膜处理，获得稳定锌铝镁镀层钢板；测量所述稳定锌铝镁镀层钢板的表面亮度为L0；对所述稳定锌铝镁镀层钢板进行湿热试验；测量所述湿热试验后的稳定锌铝镁镀层钢板的表面亮度为L1；用所述L0减去所述L1，获得亮度变化量ΔL；用所述ΔL评价所述锌铝镁镀层钢板的黑变倾向。使用本发明的评价方法，可以精准的预测其黑变情况，指导锌铝镁镀层钢板的使用，避免将会黑变的锌铝镁镀层钢板用于生产汽车车身导致的涂漆后外观质量差的问题。

Description

一种锌铝镁镀层钢板黑变倾向评价方法

技术领域

本发明属于镀层评价技术领域,尤其涉及一张锌铝镁镀层钢板黑变倾向评价方法。

背景技术

锌铝镁镀层钢板也可以叫做热浸镀锌铝镁合金镀层钢板，由于其在传统的热镀锌钢板中加入了铝和镁元素，因此其具有比传统热镀锌钢板更好的耐蚀性，可广泛应用于汽车工业、电器工业和建筑工业中。锌铝镁合金镀层中一般含有0.8％到13％的Al和0.2％到4％Mg元素，余量为Zn以及不可避免的其他杂质元素。与传统的热镀锌钢板的纯锌镀层相比，这种锌铝镁镀层钢板在储存时，表面容易出现颜色变暗的现象，俗称表面黑变。

一般来说，这种黑变倾向在传统的纯锌镀层上仅是偶尔也会发生，而且通常出现在非常恶劣的储存环境中。此外，在传统的Zn-55％Al-1.5％Si镀层上也发现会出现表面变黑的现象，然而由于该现象并不会影响Zn-55％Al-1.5％Si镀层的耐蚀性，因而一般不会予以评价。但是锌铝镁镀层钢板一般用于生产汽车车身，而锌铝镁镀层钢板在大气环境下一般存储3个月时间，才能表现出黑变。为了提高生产效率，很可能在锌铝镁镀层钢板黑变前就已经投入生产，如果使用的锌铝镁镀层钢板在支撑汽车车身后才变黑，对车身涂漆后的表面质量会有一定的影响，因而必须予以准确评价。

目前，对锌铝镁镀层黑变倾向评价一般是采用湿热试验方法，将锌铝镁镀层钢板置于湿热环境下放置一段时间，观察试验前后的表面。但是这种湿热试验黑变倾向的评价结果往往与实际黑变结果相差甚远，根据该结果指导生产可能会导致生产出来的汽车车身外观不理想，难以作为对锌铝镁镀层钢板黑变的参考依据。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种锌铝镁镀层钢板黑变倾向评价方法，可以更精准的评价锌铝镁镀层钢板的黑变倾向，指导锌铝镁镀层钢板的使用用途。

本发明提供了一种锌铝镁镀层钢板黑变倾向评价方法，所述方法包括，

将锌铝镁镀层钢板进行去氧化膜处理，获得稳定锌铝镁镀层钢板；

测量所述稳定锌铝镁镀层钢板的表面亮度为L0；

对所述稳定锌铝镁镀层钢板进行湿热试验；

测量所述湿热试验后的稳定锌铝镁镀层钢板的表面亮度为L1；

用所述L0减去所述L1，获得亮度变化量ΔL；

用所述ΔL评价所述锌铝镁镀层钢板的黑变倾向。

进一步地，所述去氧化膜处理包括，将锌铝镁镀层钢置于pH值为4-6.5的酸性溶液中30-120s，然后用去离子水漂洗，干燥。

进一步地，所述酸性溶液为非氧化性酸性溶液。

进一步地，所述非氧化性酸性溶液为如下任意一种：稀盐酸、磷酸、氨基乙酸溶液、氯化铵溶液、柠檬酸。

进一步地，所述干燥采用温度为30-40℃的气流以≥0.1m/s的速率吹漂洗后的锌铝镁镀层钢板进行。

进一步地，所述湿热试验时，将≥2片的稳定锌铝镁镀层钢板重叠放置进行。

进一步地，所述湿热试验时，向稳定锌铝镁镀层钢板施加1～80kPa垂直于所述稳定锌铝镁镀层钢板的恒定均匀压力。

进一步地，所述湿热试验中，温度为40-60℃，相对湿度为50-60％，所述湿热试验的时间为3-5天。

进一步地，所述锌铝镁镀层钢板镀层由如下质量分数的组分组成：Mg的质量分数为0.2-4％，Al的质量分数为0.8-13％，余量为Zn及不可避免的杂质。

进一步地，所述锌铝镁镀层钢板镀层表面覆盖一层氧化膜，所述氧化膜的厚度为10～100nm。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明提供一种锌铝镁镀层钢板表面黑变倾向的评价方法，将锌铝镁镀层钢板进行去氧化膜处理，使得锌铝镁镀层表面状态稳定，符合钢卷存放镀层变化规律，再测量去除氧化膜层的锌铝镁镀层钢板表面亮度L0，然后获得锌铝镁镀层钢板试验样品，将锌铝镁镀层钢板试验样品做成叠片，然后放入湿热环境中储存一段时间，然后取出，测量锌铝镁镀层钢板试验样品的表面亮度L1，计算ΔL＝L0-L1，根据ΔL的大小评价锌铝镁镀层黑变倾向。该方法评价精准，接近实际黑变情况，可以根据评价结果精准指导锌铝镁镀层钢板的使用用途，如果评价结果黑变，那么可将该锌铝镁镀层钢板对应的钢卷用于其他用途，避免制作汽车车身，如果评价结果不黑变，可以用于制作汽车车身，保证车身涂漆后的表面质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例的一种锌铝镁镀层钢板黑变倾向的评价方法工艺图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本发明提供了一种锌铝镁镀层钢板黑变倾向评价方法，结合图1，所述方法包括，

S1，将锌铝镁镀层钢板进行去氧化膜处理，获得稳定锌铝镁镀层钢板；

S2，测量所述稳定锌铝镁镀层钢板的表面亮度为L0；

S3，对所述稳定锌铝镁镀层钢板进行湿热试验；

S4，测量所述湿热试验后的稳定锌铝镁镀层钢板的表面亮度为L1；

S5，用所述L0减去所述L1，获得亮度变化量ΔL；

S6，用所述ΔL评价所述锌铝镁镀层钢板的黑变倾向。

锌铝镁镀层钢板的表面变黑倾向一般认为与锌铝镁镀层表面形成的特殊氧化物有关，具体而言与氧化物的厚度、种类、元素构成等复杂因素相关。锌铝镁镀层钢板在生产下线之后，表面会出现一层疏松的氧化膜，该氧化膜以Zn、Al、Mg金属氧化物为主，同时含有一定的氢氧根以及碳酸根等，以及部分结晶水。在钢卷的实际存放过程中，镀层表面的状态往往具有较快的变化速度，尤其在初始阶段变化更加难以确定，其表面附着由一层由空气中的二氧化碳和水形成的碳酸膜，该碳酸膜会缓慢的腐蚀钢卷镀层表面的氧化膜。传统的湿热试验并未考虑该氧化膜被腐蚀造成的黑变影响，因此，其评价结果往往会认为亮度偏大，黑变倾向性小，从而造成评价结果不准确。由于生产环境差异较大，无法完全规定锌铝镁镀层表面初始氧化膜的种类和特征，因此本发明中首先对锌铝镁镀层钢板进行去氧化膜处理，使锌铝镁钢板的表面状态趋于暂时的稳定，这样能够稳定评价锌铝镁镀层本身的表面黑变倾向。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述去氧化膜处理包括，将锌铝镁镀层钢置于pH值为4-6.5的酸性溶液中30-120s，然后用去离子水漂洗，干燥。

采用该酸性溶液可以将该氧化膜除去，同时稀酸性溶液能够在锌铝镁镀层中的富铝相表面形成钝化态，使得锌铝镁镀层表面状态稳定。由于表面的氧化膜通常厚度不超过100nm，同时该表面处理也不能对镀层表面产生明显破坏作用，因而使用的酸性溶液的pH值不能太低。但是如果pH值接近中性溶液7，则也难以起到快速去除表面氧化膜的效果，反而会在氧化膜的薄弱位置形成孔洞，进而进一步腐蚀镀层本身，而不会将氧化膜除去；此外，pH值太高会导致钝化膜过厚，反而阻碍了后续的湿热环境与镀层之间的反应。因此，本发明中规定pH值范围为4-6.5。

锌铝镁镀层钢板在稀酸性溶液中的浸泡的时间太短，无法有效去除氧化膜；时间太长，则容易对锌铝镁镀层本身产生破坏作用。

将锌铝镁镀层钢板在稀酸性溶液中浸泡，然后取出用去离子水漂洗，最后用干燥气流吹干。应当注意，浸泡后必须用去离子水漂洗，因为酸性溶液如果在表面有残留，则会在后续处理过程中会腐蚀锌铝镁镀层，从而难以控制；干燥是为了去除去离子水的影响。

表面亮度的测量可以采用色差仪进行。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述酸性溶液为非氧化性酸性溶液。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述非氧化性酸性溶液为如下任意一种：稀盐酸、磷酸、氨基乙酸溶液、氯化铵溶液。由于部分稀酸具有氧化性，因此会严重干扰到表面氧化膜的去除效果，因此本发明中使用的是非氧化性酸性溶液，这种酸性溶液可以是酸液可以是盐，包括但不限于如下任意一种：稀盐酸、磷酸、氨基乙酸溶液、氯化铵溶液、柠檬酸。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述干燥采用温度为30-40℃的气流以≥0.1m/s的速率吹漂洗后的锌铝镁镀层钢板进行。

干燥气流是为了加快去离子水的蒸发，消除残余水分，因此适当提高温度可以起到烘干效果。但是温度太高就反过来会在锌铝镁镀层表面形成氧化膜。同时，干燥气流的速度必须有一定要求，才能及时将蒸发的水蒸气带走，否则会使试验后测量的亮度偏低，严重影响评价结果，因此规定气流速度不小于0.1m/s。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述湿热试验时，将≥2片的稳定锌铝镁镀层钢板重叠放置进行。将锌铝镁镀层钢板制成叠片，是因为锌铝镁镀层通常以钢卷或堆垛钢板形式储存。钢卷或堆垛钢板条件下，钢板与钢板之间存在细小的缝隙，在缝隙中的化学反应与开放环境下的环境差异较大，因此必须考虑这种情况。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述湿热试验时，向稳定锌铝镁镀层钢板施加1～80kPa垂直于所述稳定锌铝镁镀层钢板的恒定均匀压力。如果施加压力太小，则钢板之间缝隙过大，实际上失去了模拟效果。但是如果压力过大，则造成钢板之间互相挤压塑性变形，形成额外的表面变黑，会导致试验结果偏大。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述湿热试验中，温度为40-60℃，相对湿度为50-60％，所述湿热试验的时间为3-5天。

为了模拟锌铝镁镀层钢板的储存环境，本发明规定湿热环境的温度为40-60℃，相对湿度为50-70％。湿热温度太低，相对湿度太低，无法快速评价锌铝镁镀层钢板的黑变效果，出现黑变的周期太长。如果温度太高，湿度太高，则表面容易快速出现白锈，掩盖了表面的黑变，增加评价难度，也与存储环境差异较大。

储存的时间规定为3-5天，这是因为超过5天后镁铝锌镀层钢板的表面颜色通常就完全稳定下来了，不需要进一步延长试验时间。如果这个期间镁铝锌镀层钢板的颜色还没有显著变化，则认为该镀层不会出现明显黑变问题。如果评价周期短于3天，表面的颜色变化还没有稳定，对评价镀层的黑变倾向缺乏公正。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述锌铝镁镀层钢板镀层由如下质量分数的组分组成：Mg的质量分数为0.2-4％，Al的质量分数为0.8-13％，余量为Zn及不可避免的杂质。

镀层中的Al和Mg都能够提高锌铝镁镀层的耐蚀性。对于Al和Mg含量更低的镀层，表面一般不会出现黑变问题。如果Al和Mg含量超过该范围，太多的Al和Mg会在表面形成复杂的化合物，这种化合物具有多层结构，采用一般的酸性溶液难以去除，采用本方法评价就会失效。

作为本发明实施例的一种实施方式，所述锌铝镁镀层钢板镀层表面覆盖一层氧化膜，所述氧化膜的厚度为10～100nm。

下面将结合实施例、对照例及实验数据对本发明的一种锌铝镁镀层钢板黑变倾向评价方法进行详细说明。

实施例1-6和对比例1-6

实施例1-6和对比例1-6提供了一种锌铝镁镀层钢板黑变倾向评价方法，包括以下几个步骤：

(1)将锌铝镁镀层钢板置于酸性溶液中浸泡一段时间，然后用去离子漂洗，再用干燥气流进行干燥处理；其中锌铝镁镀层钢板的镀层中镁和铝的含量如表所示，其余为Zn和不可避免的杂质；

(2)测量步骤(1)处理后的锌铝镁镀层钢板的表面亮度为L0；

(3)将步骤(1)处理后的锌铝镁镀层钢板叠片放置，并在垂直于钢板的恒定压力下放置于湿热环境下储存一段时间；

(4)测量步骤(3)处理后的锌铝镁镀层钢板的表面亮度为L1；

(5)用L0减去L1，获得亮度变化量ΔL；

(6)用ΔL评价锌铝镁镀层钢板的黑变倾向。

实施例1-6和对比例1-6各步骤的工艺参数控制如表1和2所示。

表1

表2

编号	湿热温度/℃	湿热湿度/％	存储时间/天	叠片压力/kPa
					实施例1	50	60	5	1
实施例2	40	70	5	10
					实施例3	60	50	5	40
实施例4	60	70	3	80
					实施例5	40	60	3	50
实施例6	50	60	4	5
					对比例1	50	60	3	无
对比例2	80	50	2	20
					对比例3	20	80	7	1
对比例4	40	20	2	10
					对比例5	50	80	3	100
对比例6	50	50	9	2

将实施例1-6对比例1-6的锌铝镁镀层钢板对应的钢卷放置于空气中3个月，然后取样测量表面亮度，并用对应的L0与测量的表面亮度做差值，获得ΔL’，如表3所示。表3中，|ΔL-ΔL’|表示试验评价的ΔL与真实的ΔL’差值的绝对值，偏差率是用上述的绝对值与真实ΔL’的比值，偏差率越小，表示评价效果越精确，越有利于指导锌铝镁镀层钢板用于生产汽车车身。

表3

编号	ΔL(试验)	ΔL’(真实)	|ΔL-ΔL’|	偏差率/％
					实施例1	3.4	4	0.6	15.00
实施例2	4.4	4	0.4	10.00
					实施例3	4.2	5	0.8	16.00
实施例4	6	7	1	14.29
					实施例5	5	6	1	16.67
实施例6	9.3	8	1.3	16.25
					对比例1	0.5	4	3.5	87.50
对比例2	2.7	4	1.3	32.50
					对比例3	8	5	3	60.00
对比例4	1.4	7	5.6	80.00
					对比例5	10	6	4	66.67
对比例6	3.4	8	4.6	57.50

根据表3中的数据可知，本发明实施例1-6提供的评价方法中|ΔL-ΔL’|为0.4-1.3，偏差率为10-16.67％，更接近实际值，可用于指导该样品对应的钢卷的使用用途。对比例1-6提供的评价方法中偏差率为32.5-87.5％，远远低于实施例1-6。

本发明提供一种锌铝镁镀层钢板表面黑变倾向的评价方法，将锌铝镁镀层钢板进行去氧化膜处理，使得锌铝镁镀层表面状态稳定，符合钢卷存放镀层变化规律，再测量去除氧化膜层的锌铝镁镀层钢板表面亮度L0，然后获得锌铝镁镀层钢板试验样品，将锌铝镁镀层钢板试验样品做成叠片，然后放入湿热环境中储存一段时间，然后取出，测量锌铝镁镀层钢板试验样品的表面亮度L1，计算ΔL＝L0-L1，根据ΔL的大小评价锌铝镁镀层黑变倾向。该方法评价精准，接近实际黑变情况，可以根据评价结果精准指导锌铝镁镀层钢板的使用用途，如果评价结果黑变，那么可将该锌铝镁镀层钢板对应的钢卷用于其他用途，避免制作汽车车身，如果评价结果不黑变，可以用于制作汽车车身，保证车身涂漆后的表面质量。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种锌铝镁镀层钢板黑变倾向评价方法，其特征在于，所述方法包括，

将锌铝镁镀层钢板进行去氧化膜处理，获得稳定锌铝镁镀层钢板；

测量所述稳定锌铝镁镀层钢板的表面亮度为L0；

对所述稳定锌铝镁镀层钢板进行湿热试验；

测量所述湿热试验后的稳定锌铝镁镀层钢板的表面亮度为L1；

用所述L0减去所述L1，获得亮度变化量ΔL；

用所述ΔL评价所述锌铝镁镀层钢板的黑变倾向；

所述去氧化膜处理包括，将锌铝镁镀层钢置于pH值为4-6.5的酸性溶液中30-120s，然后用去离子水漂洗，干燥；

所述湿热试验时，将≥2片的稳定锌铝镁镀层钢板重叠放置进行；

所述湿热试验时，向稳定锌铝镁镀层钢板施加1-80kPa垂直于所述稳定锌铝镁镀层钢板的恒定均匀压力；

所述湿热试验中，温度为40-60℃，相对湿度为50-60％，所述湿热试验的时间为3-5天；

所述酸性溶液为非氧化性酸性溶液；

所述非氧化性酸性溶液为如下任意一种：稀盐酸、磷酸、氨基乙酸溶液、氯化铵溶液和柠檬酸；

所述锌铝镁镀层钢板镀层由如下质量分数的组分组成：Mg的质量分数为0.2-4％，Al的质量分数为0.8-13％，余量为Zn及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种锌铝镁镀层钢板黑变倾向评价方法，其特征在于，所述干燥采用温度为30-40℃的气流以≥0.1m/s的速率吹漂洗后的锌铝镁镀层钢板进行。

3.根据权利要求1所述的一种锌铝镁镀层钢板黑变倾向评价方法，其特征在于，所述锌铝镁镀层钢板镀层表面覆盖一层氧化膜，所述氧化膜的厚度为10-100nm。

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