TWI812437B - 快速辨識熱浸鍍鋅鋼材缺陷黑化的方法 - Google Patents

Abstract

本發明有關於一種快速辨識熱浸鍍鋅鋼材缺陷黑化的方法。此方法係覆蓋透氣材料於熱浸鍍鋅鋼材之表面的評估區域上，而可根據穿透此透氣材料的水氣所誘發的反應之結果，來判斷熱浸鍍鋅鋼材的表面性質。此評估方法可有效且快速地判斷熱浸鍍鋅鋼材是否容易產生經時黑化缺陷，而有助於快速鑑別鋼材之鍍鋅層的表面品質。

Description

快速辨識熱浸鍍鋅鋼材缺陷黑化的方法

本發明係有關一種評估方法，特別是提供一種可快速且準確評估熱浸鍍鋅鋼材之表面品質的方法。

為有效防銹，並提升外觀之視覺表現，鋼材一般可進行熱浸鍍鋅操作，以於鋼材表面形成鋅保護層。由於鋅保護層具有金屬光澤，故在部分應用中，熱浸鍍鋅鋼材之表面不會額外設置漆料層。然而，隨著鋼材之使用，或者長久之儲放，熱浸鍍鋅鋼材之表面的鋅保護層仍會氧化，而生成黑色氧化層，俗稱黑化，進而降低其表面品質。雖然鋅保護層表面之經時黑化缺陷可藉由調整熱浸鍍鋅操作之條件參數來改善，惟黑化缺陷須經長久時間才會產生，故無法即時判斷鋼材的表面品質是否可避免經時黑化缺陷。

鋼材之氧化腐蝕的評價一般係藉由將鋼材放置於更嚴苛之試驗環境(如美國材料試驗學會(ASTM)第B117號之標準方法)來進行，藉以縮短鋼材氧化所需之時 間。然而，於此類試驗環境中，熱浸鍍鋅鋼材易嚴重被腐蝕，而生成表面鋅層之氧化白銹，甚至底材(即鋼材)之氧化紅銹，進而無法判斷鋅層之經時黑化缺陷。

有鑑於此，亟須提供一種熱浸鍍鋅鋼材之表面的評估方法，以解決習知無法有效且快速判斷熱浸鍍鋅鋼材之表面品質的缺陷。

因此，本發明之一態樣是在提供一種快速評估熱浸鍍鋅鋼材之表面黑化缺陷的方法，其係藉由使水氣滲入透氣材料與鋼材表面間之狹窄間隙，而可加速鋼材表面之陽極氧化反應，以有效且快速判斷熱浸鍍鋅鋼材的表面品質。

根據本發明之一態樣，提出一種快速辨識熱浸鍍鋅鋼材缺陷黑化的方法。此方法係先定義出熱浸鍍鋅鋼材之表面上的評估區域與非評估區域，並覆蓋透氣材料於評估區域上，以形成試驗鋼材。然後，放置試驗鋼材於評估環境中，其中此評估環境之溫度係大於或等於30℃且小於100℃，且評估環境之相對濕度係大於0%且小於或等於99%。經不大於1000小時之試驗時間後，比較評估區域與非評估區域。

依據本發明之一些實施例，基於前述熱浸鍍鋅鋼材之表面的面積為100%，評估區域之面積為5%至95%。

依據本發明之一些實施例，前述評估區域之長度與 寬度均不小於20公分。

依據本發明之一些實施例，前述之透氣材料包含黏膠層，且此黏膠層接觸評估區域。

依據本發明之一些實施例，前述之透氣材料具有至少一透氣部。

依據本發明之一些實施例，前述之透氣材料係配置以允許水氣穿透。

依據本發明之一些實施例，前述之評估環境不具有氯化鈉。

依據本發明之一些實施例，前述之試驗時間不大於100小時。

依據本發明之一些實施例，前述比較評估區域與非評估區域之操作係藉由評估區域是否具有不均勻或明顯異於非評估區的黑色氧化膜(例如：氧化膜可能呈現斑塊狀、條紋狀、螺旋狀、不規則狀或其他形狀等)來判斷，藉以判斷熱浸鍍鋅鋼材為不合格。

依據本發明之一些實施例，前述之黑色氧化膜係藉由水氣所誘發之陽極反應所形成，且水氣係穿透透氣材料。

應用本發明快速評估熱浸鍍鋅鋼材之表面黑化缺陷的方法，其藉由評估試驗來快速且準確地判斷熱浸鍍鋅鋼材的表面品質，而可有效避免鋼材表面的經時黑化缺陷。其中，評估試驗係將允許水氣穿透的透氣材料覆蓋於鋼材之評估區域上，而使透氣材料與鋼材表面之間形成狹窄間 隙，進而可使滲入狹窄間隙之水氣解離為氫離子與氫氧根離子，並誘發且加速鋼材表面之陽極氧化反應，藉以縮短鋼材產生黑化缺陷所需的時間，故可用以判斷鋼材是否會產生經時黑化缺陷。另外，評估試驗僅須將鋼材放置於具有特定溫度與濕度的評估環境中，水氣之滲入與氧化反應的加速即可自然地發生，而無須進行額外之操作。

100:方法

110,120,130,140,150,151,153:操作

為了對本發明之實施例及其優點有更完整之理解，現請參照以下之說明並配合相應之圖式。必須強調的是，各種特徵並非依比例描繪且僅係為了圖解目的。相關圖式內容說明如下。

圖1係繪示依照本發明之一些實施例之快速評估熱浸鍍鋅鋼材之表面黑化缺陷的方法之流程圖。

圖2A與圖2B分別係顯示依照本發明之實施例1之熱浸鍍鋅鋼材於進行評估試驗之前與之後的鋼材照片。

圖3A與圖3B分別係顯示依照本發明之實施例2之熱浸鍍鋅鋼材於進行評估試驗之前與之後的鋼材照片。

以下仔細討論本發明實施例之製造和使用。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的發明概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。

請參照圖1，其係繪示依照本發明之一些實施例之快速評估熱浸鍍鋅鋼材之表面黑化缺陷的方法之流程圖。方法100係先定義出熱浸鍍鋅鋼材之表面上的評估區域與非評估區域，如操作110所示。本發明之熱浸鍍鋅鋼材係採用具有通常知識者所熟知的流程方法來製作，故在此不另贅述。舉例而言，熱浸鍍鋅鋼材可藉由對退火後之冷軋鋼捲依續進行鍍鋅操作與調質軋延操作來形成。其中，鍍鋅層的厚度沒有特別之限制。在一些實施例中，鍍鋅層可由純金屬鋅或鋅合金所形成。

在一些實施例中，基於熱浸鍍鋅鋼材之表面的面積為100%，評估區域之面積可為5%至95%，且較佳為50%至70%。當評估區域之面積為前述之範圍時，此評估方法100可更有效且準確地判斷熱浸鍍鋅鋼材整體之表面品質。

於定義出評估區域後，覆蓋透氣材料於評估區域上，以形成試驗鋼材，如操作120所示。透氣材料之材料種類沒有特別之限制，其僅須允許後續評估試驗之環境的水氣可穿透即可。在一些實施例中，透氣材料之透氣度可大於0%且小於100%，且較佳為10%至90%，以確保水氣可穿透，且穿透之水氣可接觸評估區域之鋼材表面。在一些具體例中，透氣材料可為高分子膜、其他可透氣之膜材，或上述之任意混合。在一些實施例中，透氣材料可選擇性地包含黏膠層，以貼覆透氣材料於評估區域上。可理解的，為確保穿透之水氣可接觸評估區域之鋼材表面，黏膠層亦 允許水氣穿透。在其他實施例中，透氣材料亦可藉由其他方式覆蓋於評估區域上。舉例而言，透氣材料可藉由直接覆蓋於評估區域之方式來設置；透氣材料可藉由黏貼件(如膠帶)來黏貼於評估區域上，且黏貼件係沿著透氣材料之邊緣黏貼，其中黏貼件可為透氣的或不透氣的；以及/或者其他適當之方法。在一些實施例中，透氣材料可由至少一透氣部與不透氣部所組成，故水氣可穿透透氣部，而接觸熱浸鍍鋅鋼材。

於進行操作120後，進行評估試驗，如操作130所示。評估試驗係將試驗鋼材放置於評估環境中。評估環境之相對濕度係大於0%且小於或等於99%，較佳為30%至99%，且更佳為70%至99%。據此，當進行評估試驗時，試驗鋼材之非評估區域係直接接觸環境中之水氣，而評估區域未直接接觸水氣。然而，覆蓋於評估區域上之透氣材料係允許水氣穿透，故隨著試驗時間之增加，評估環境中之水氣可穿過透氣材料，並滲入透氣材料和熱浸鍍鋅鋼材的表面間之間隙，且微量之水氣可解離為氫離子與氫氧根離子，進而可能使評估區域內之熱浸鍍鋅鋼材表面產生陽極氧化反應，因此形成黑色氧化膜於熱浸鍍鋅鋼材表面。由於非評估區域之熱浸鍍鋅鋼材表面係直接接觸評估環境中之水氣，且此部分之水氣未解離為氫離子與氫氧根離子，故非評估區域之熱浸鍍鋅鋼材表面不易產生陽極氧化反應。據此，由於評估區域之微量水氣可誘發鋼材表面之陽極反應，故相較於非評估區域，評估區域之鋼材表面 的氧化行為較為快速，而可更有效地評估熱浸鍍鋅鋼材的表面品質。

評估環境之溫度係大於或等於30℃且小於100℃，較佳為40℃至80℃，且更佳為50℃至70℃。若評估環境之溫度小於30℃時，陽極氧化反應對於鋼材表面之氧化行為的加速不顯著，而降低本方法之效率。若評估環境之溫度不小於100℃時，過高之溫度可能使水蒸氣破壞透氣材質，進而影響試驗結果。

在一些實施例中，評估環境中之氣體組成(如氧氣)沒有特別之限制，其可相同於一般大氣中之氣體組成。

由於評估試驗係藉由水氣滲入透氣材料和鋼材表面間之間隙，以誘使鋼材表面產生陽極氧化反應，故相較於透氣材料之中心區域，透氣材料之邊緣易有更多水氣滲入，而導致鋼材表面之陽極氧化反應過於激烈，進而降低評估試驗之準確性。據此，透氣材料之尺寸(即其長度與寬度)較佳均不小於20公分，以更準確定判斷熱浸鍍鋅鋼材整體之表面品質。

可理解的，透氣材料與鋼材表面須形成狹窄間隙，以允許滲入之水氣可滯留於間隙中，而可引發接續之水氣之解離反應和鋼材之陽極氧化反應。隨著鋼材表面之陽極氧化反應的進行，評估環境中之水氣可持續滲入透氣材料與鋼材表面間之狹窄隙縫，以確保鋼材表面之陽極氧化反應的持續進行，而有效且準確反應出熱浸鍍鋅鋼材的經時表現。可理解的，為確保鋼材表面之陽極反應的進行，透 氣材料於評估環境中不會受到溫度與濕度之影響而變形。換言之，透氣材料與鋼材表面之狹窄間隙不會因評估試驗之進行而有所變化。

在一些實施例中，為確保鋼材表面可藉由陽極氧化反應生成黑色氧化膜，以提升其和未氧化之鍍鋅之銀白色表面的鑑別度，評估環境不具有氯化鈉或其他額外添加可能引起腐蝕之化學物質(如：氯化鉀、硫酸銅、檸檬酸或鹽酸等)，而可避免鋅層白銹影響缺陷鑑別度。

於試驗鋼材放置在評估環境一試驗時間後，比較評估區域與非評估區域之差異，而可準確判斷熱浸鍍鋅之鋼材品質，如操作140所示。試驗時間不大於1000小時，故方法100可有效縮短熱浸鍍鋅鋼材之表面產生黑色氧化膜的時間，而可快速地判斷鋼材之表面品質。若試驗時間大於1000小時，雖然鋼材表面仍會產生陽極氧化反應，惟過久之試驗時間將降低評估試驗之準確性。在一些實施例中，試驗時間係不大於100小時，而可更快速地判斷熱浸鍍鋅鋼材之表面品質。較佳地，試驗時間可為24小時至100小時，以提升評估試驗之辨識效率。更佳地，試驗時間可為24小時至48小時。在一些實施例中，於進行操作140前，若前述評估試驗所使用之透氣材料係透明的，透氣材料不須移除即可進行操作140；反之，若透氣材料係不透明的，透氣材料須移除，才可進一步比較評估區域與非評估區域之外觀差異。可理解的，所述之透明係指透氣材料之存在不會影響後續對於評估區域與非評估區域的外 觀比較。

於進行操作140時，此比較操作可藉由判斷評估區域是否具有不均勻或明顯異於非評估區的黑色氧化膜(如操作150)來進行。若評估區域具有不均勻或明顯異於非評估區的黑色氧化膜時，代表熱浸鍍鋅鋼材經儲放一段時間後，容易於表面生成非均質的黑色氧化膜，而具有較差之表面品質，如操作151所示。若評估區域不具有不均勻或明顯異於非評估區的黑色氧化膜時，代表熱浸鍍鋅不易於儲放時產生非均質的黑色氧化膜，故具有較佳之表面品質，如操作153所示。

據此，方法100可有效且快速地判斷熱浸鍍鋅鋼材的表面品質，藉以判斷鋼材經長久儲放後，表面是否容易產生經時黑化缺陷，而降低其品質。其中，方法100之評估試驗僅須簡易地將已覆蓋透氣材料之試驗鋼材放置於評估環境中，即可藉其試驗結果來判斷鋼材之表面品質。

以下利用實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。

實施例1

實施例1之熱浸鍍鋅鋼材具有邊緣粗糙度不均勻之缺陷，為進一步評估邊緣鋼材經儲放後之表面品質，先定義出熱浸鍍鋅鋼材邊緣之表面上的評估區域(如圖2A之紅色虛線框)。然後，貼附一般市售之透氣膠帶於評估區域上，並將所形成之試驗鋼材放置於恆溫恆濕設備中，以進 行評估試驗。其中，恆溫恆濕設備之溫度可為65℃且相對溼度為98%。於經過48小時，取出試驗鋼材，並於冷卻至室溫後，移除透氣膠帶，即可藉由目視之方式判斷評估區域與非評估區域的差異。如圖2B所示，經評估試驗後，評估區域具有較粗大的鋅花，故評估區域之外觀色澤係不同於非評估區域。

實施例2

實施例2係使用與實施例1相同之評估流程與試驗條件。不同之處在於實施例2之熱浸鍍鋅鋼材係於調質軋延操作時，以高壓水槍清洗軋延工輥表面，而轉印至熱浸鍍鋅鋼材表面。如圖3A所示，於進行評估試驗前，評估區域(紅色虛線框)之鋼材表面不具有高壓水槍之清洗痕跡。如圖3B所示，經評估試驗後，評估區域之外觀可目視觀察到螺旋狀高壓水槍之清洗痕跡。

據此，本發明之評估方法可有效縮短熱浸鍍鋅鋼材的表面氧化時間，而有助於快速判斷鋼材的表面品質，進而可避免習知須儲放長時間後才可確認鋼材表面是否會產生非均質的黑色氧化膜，以提高顧客之滿意度。其中，藉由穿過透氣材料之水氣，透氣材料與鋼材表面間之狹窄間隙有助於陽極氧化反應之發生，而可利用水氣解離後之氫離子與氫氧根離子來加速鋼材表面的氧化反應。惟，可理解的，若熱浸鍍鋅鋼材之鋅保護層具有良好表面品質時，經本發明之評估方法試驗後，鋼材表面亦不會形成非均質的黑色氧化膜，故可確定此熱浸鍍鋅鋼材不具有非均質的 經時黑化缺陷。另外，相較於一般之腐蝕評價方法，本發明之評估方法具有較佳之辨識標準，故有助於提升使用者的辨識效率。再者，本發明之評估方法藉由透氣材料與鋼材表面間之狹窄間隙來控制陽極氧化反應的發生，故評估試驗僅會造成熱浸鍍鋅鋼材的鋅保護層產生陽極氧化反應，而有助於提升本評估方法的準確性。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:方法

110,120,130,140,150,151,153:操作

Claims (10)

1. 一種快速辨識熱浸鍍鋅鋼材缺陷黑化的方法，包含：定義出該熱浸鍍鋅鋼材之一表面上的一評估區域與一非評估區域；覆蓋一透氣材料於該評估區域上，以形成一試驗鋼材，其中該透氣材料與該熱浸鍍鋅鋼材之該表面形成一間隙；放置該試驗鋼材於一評估環境中，其中該評估環境之一溫度係大於或等於30℃且小於100℃，且該評估環境之一相對濕度係大於0%且小於或等於99%；以及經不大於1000小時之一試驗時間，比較該評估區域與該非評估區域。
2. 如請求項1所述之快速辨識熱浸鍍鋅鋼材缺陷黑化的方法，其中基於該熱浸鍍鋅鋼材之該表面的一面積為100%，該評估區域之一面積為5%至95%。
3. 如請求項1所述之快速辨識熱浸鍍鋅鋼材缺陷黑化的方法，其中該透氣材料之一長度與一寬度均不小於20公分。
4. 如請求項1所述之快速辨識熱浸鍍鋅鋼材缺陷黑化的方法，其中該透氣材料包含一黏膠層，且該黏膠層接觸該評估區域。
5. 如請求項1所述之快速辨識熱浸鍍鋅鋼材缺陷黑化的方法，其中該透氣材料具有至少一透氣部。
6. 如請求項1所述之快速辨識熱浸鍍鋅鋼材缺陷黑化的方法，其中該透氣材料係配置以允許一水氣穿透。
7. 如請求項1所述之快速辨識熱浸鍍鋅鋼材缺陷黑化的方法，其中該評估環境不具有氯化鈉。
8. 如請求項1所述之快速辨識熱浸鍍鋅鋼材缺陷黑化的方法，其中該試驗時間不大於100小時。
9. 如請求項1所述之快速辨識熱浸鍍鋅鋼材缺陷黑化的方法，其中該比較該評估區域與該非評估區域之操作係藉由該評估區域是否具有不均勻或異於該非評估區的一黑色氧化膜來判斷，且當該評估區具有該黑色氧化膜時，判斷該熱浸鍍鋅鋼材係不合格。
10. 如請求項9所述之快速辨識熱浸鍍鋅鋼材缺陷黑化的方法，其中該黑色氧化膜係藉由一水氣所誘發之陽極反應所形成，且該水氣係穿透該透氣材料。