某車型鍍鋅車門外板黑點(diǎn)缺陷研究

宋志超

（河北鋼鐵有限公司邯鄲分公司 技術(shù)中心，河北 邯鄲 056015）

汽車車身外板用鋼主要包括四門兩蓋、車頂、翼子板等零件，其表面質(zhì)量要求達(dá)到最高等級O5級[1]。鋼板表面任何肉眼可見缺陷都可能對后續(xù)噴漆質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響[2]。近期，邯鋼收到某車企抱怨，其位于東南亞某生產(chǎn)基地鍍鋅外板材料在電泳時(shí)發(fā)現(xiàn)了大量點(diǎn)狀黑點(diǎn)缺陷，黑點(diǎn)直徑約0.4mm～1mm，分布無規(guī)律性，由于黑點(diǎn)影響后續(xù)涂裝效果，故需人工對每件零件進(jìn)行打磨，耗時(shí)耗力。該車型外板材料有由邯鋼提供，該車企委托邯鋼對該黑點(diǎn)缺陷進(jìn)行分析。

1 黑點(diǎn)缺陷原因分析

（1）試樣準(zhǔn)備。該外板材質(zhì)為HX180YD+Z GI50/50，厚度為0.7mm。從已經(jīng)沖壓成型的前門外板上取缺陷試樣。使用KH2200超聲波清洗儀對缺陷樣品進(jìn)行超聲波清洗，采用卡爾蔡司Sigma HD系列場發(fā)射掃描電子顯微鏡下觀察黑點(diǎn)缺陷平面和截面SEM形貌，并用EDS測量黑點(diǎn)缺陷位置的元素組成。為了分析鍍鋅基板對黑點(diǎn)缺陷形成的影響，按照GB/T1839-2008《鋼產(chǎn)品鍍鋅層質(zhì)量試驗(yàn)方法》使用六次甲基四胺鹽酸溶液腐蝕去除鋅層后，再使用Sigma HD系列場發(fā)射掃描電子顯微鏡下觀察黑點(diǎn)缺陷處鋼板基板表面SEM形貌。

圖1 黑點(diǎn)缺陷宏觀形貌

（2）試驗(yàn)結(jié)果與分析。黑點(diǎn)處宏觀平面形貌如圖1所示，黑點(diǎn)缺陷形狀不規(guī)則，直徑在300μm～1000μm之間，板面分布無規(guī)律。原始黑點(diǎn)缺陷經(jīng)過超聲波清洗后，黑點(diǎn)尺寸減小，且清洗時(shí)間越長，黑點(diǎn)尺寸減小越明顯。麻點(diǎn)處截面SEM形貌如圖，顯示黑點(diǎn)處物質(zhì)與正常鋅層存在明顯界限，黑點(diǎn)物質(zhì)為外來物附著在鋅層表面，能譜分析主要成分為C、O、Zn元素。結(jié)論：因此可判斷黑點(diǎn)為鋅層上附著的外來異物，成分主要為C、O、Zn元素，異物未和材料一起經(jīng)過軋制、沖壓過程，系沖壓后產(chǎn)生。

圖2 黑點(diǎn)缺陷平面SEM形貌和元素組成

圖3 黑點(diǎn)缺陷鋼板基板SEM形貌和元素組成

圖4 黑點(diǎn)缺陷截面SEM形貌和元素組成

考慮到該黑點(diǎn)缺陷是在海外基地電泳過程中發(fā)現(xiàn)，然而在國內(nèi)基地沖壓下線時(shí)檢查并未反饋該缺陷，故重點(diǎn)對國內(nèi)沖壓、運(yùn)輸和焊裝以及電泳過程進(jìn)行重點(diǎn)排查。

首先懷疑是焊裝過程中焊渣飛濺至板材表面導(dǎo)致該缺陷。汽車內(nèi)外板和車身骨架在沖壓成形后，其基本的制造和裝配的連接方式是電阻點(diǎn)焊。因此在該主機(jī)廠焊裝車間，如圖7所示人工制作了經(jīng)焊接飛濺后鍍鋅外板的缺陷樣板（見圖5）。

使用SEM和EDS進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其微觀形貌呈分散濺射狀，焊渣主要元素為Fe、C、O元素，見圖6所示。其表面形貌與元素組成均與黑點(diǎn)缺陷不符，故排除焊接工序造成鍍鋅外板表面黑點(diǎn)該缺陷的可能性。

圖5 焊點(diǎn)飛濺缺陷宏觀形貌

圖6 焊點(diǎn)飛濺出微觀形貌和元素組成

圖7 焊裝車間車身焊接過程

在對現(xiàn)場其他生產(chǎn)工序和生產(chǎn)過程進(jìn)行排查中，發(fā)現(xiàn)在沖壓車間鍍鋅外板零件完成沖壓后需要在線手工打磨檢查。質(zhì)檢員使用沙盤或油石等工具對零件重點(diǎn)部位表面鋅層進(jìn)行打磨檢查，而在打磨后的區(qū)域殘留有較多黑色粉末顆粒，這些粉末顆?？梢灾苯硬恋?，見圖8所示。對殘留在外板表面的黑色粉末進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)這些黑色粉末顆粒是鋅和鋅的氧化物。

圖8 鍍鋅外板打磨后表面殘留的黑色粉末

2 結(jié)語

①黑點(diǎn)缺陷微觀形貌呈粉末聚集狀，主要元素是Zn的氧化物，其表面無沖壓痕跡，表面無軋制紋理，說明其沒有隨基板進(jìn)行軋制或沖壓等工藝。②黑點(diǎn)缺陷非焊接過程造成，鍍鋅外板焊渣飛濺缺陷微觀形貌呈濺射狀，主要成分是Fe的氧化物。③鍍鋅外板在沖壓完成后的表面打磨檢查過程中發(fā)生鋅粉脫落，在長時(shí)間海運(yùn)過程中其表面防銹油揮發(fā)變干，鋅粉在潮濕環(huán)境下氧化黑變后形成黑點(diǎn)缺陷。