有机涂层钢板的基板及其处理

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1、有机涂层钢板的基板及其处理王国栋　刘相华ThebasesheetoforganiccoatedsheetanditstreatmentWANGGuo-dong　LIUXiang-hua（TheStateKeyLab.ofRolling&Automation,NortheasternUniversity,Shenyang110006,China）▲　　随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，除了传统上对材料强度、刚性、韧性等性能的要求之外，对钢材表面的要求也不断提高，如漂亮的外观，与环境相协调的色彩，耐指纹等各类抗腐蚀性能，等等。显然，不但裸板不

2、能满足上述要求，传统的镀锌、镀锡等金属涂镀层板也难以胜任。因而有机涂层钢板应运而生，近年来取得了令人瞩目的发展，成为涂镀层钢板家族中的后起之秀。　　目前我国已有宝钢、武钢等大型钢铁企业引进了彩色有机涂层钢板生产线，国产有机涂层钢板已经进入市场并受到用户的欢迎，展示了有机涂层钢板良好的市场前景。为了促进我国有机涂层钢板的生产和研究工作，现把相关的基础知识和国外近年来有机涂层钢板的进展情况以技术讲座的形式介绍给大家。本讲座分为8讲，主要内容包括：有机涂层钢板的基板、涂复工艺与设备、在各个领域中应用的特点以及性能评价等。1　有机涂层钢板的基板1.1　

3、基板的种类和要求　　由于有机涂层钢板是在基板的表面涂以有机材料，所以基板的表面形状和状态是十分重要的。有机涂层的粘结性能、表面外观的好坏、耐蚀性等，均与钢板表面状态有关。所以，基板往往要预先进行金属涂层、表面调整以及化学处理等各种表面处理。表面涂层钢板的常用基板见表1。　　对基板的要求是：在使用环境下承受制品的重量、外力作用，具有保持自身形状的刚度和强度，并应具有易于成形加工的性能，以制成不同形状的产品。一般板厚为0.2～1.6mm。表1　基材种类及其主要用途基　　板　主　要　用　途　　冷轧板家具，内部装修材料热镀锌钢板外部装修材料，家电合金化

4、热镀锌钢板汽车，家电热镀锌－铝钢板外部装修材料热镀铝钢板耐热材料，排气系统电镀锌钢板家电，内部装修材料电镀锌－镍钢板汽车电镀锌－铁钢板汽车镀锡钢板容器铬酸处理的无锡钢板容器不锈钢内、外部装修材料　　涂层钢板要经过一系列加工才能成为最终制品，因此，涂层工艺又分为后涂层和预涂层2种。对预涂层钢板的基板在加工成形性能方面有严格要求，需考虑其屈服特性、形状保持特性、成形性、刚性等。　　（1）屈服特性　　屈服延伸是一种不均匀的变形现象，它会导致出现“吕德斯带”，使钢板表面凹凸不平，必须防止其发生。一般通过退火后的平整或矫直加工消除屈服延伸现象。但是，如果

5、加工后长时间放置，屈服延伸现象又会重新发生，此称时效。所以，如果金属基板长时间放置，则在成形之前必须再经过平整加工。在为了进行有机涂层烤漆而提高温度时，应注意时效现象会加剧。对严格要求非时效性的场合，最好使用含碳量极低的无间隙原子钢（IF钢）。　　（2）形状保持特性　　在产品形状设计及加工方法的选择方面应考虑弹性恢复问题。一般说来，材料的屈服应力小、加工硬化指数n值大时，弹性恢复现象减轻。板面成形时，由于在成形面内弹塑性应力应变不均匀，会发生不均匀的弹性恢复，这可以从成形后的面板反射光线的映象中看出。通常屈强比（σs／σb）小的材料对形状保持性

6、有利。　　（3）成形性　　薄板冲压过程根据工具和模具的形状可分为拉伸成形和深冲成形，如图1所示。而实际成形过程多为两者的组合。这里成形性是指板不出现破坏时的成形极限，它既与材料和模具的形状有关，也与材料本身的特性有关。图1　拉伸成形与深冲成形a）拉伸成形　b）深冲成形1－冲头；2－防皱压板；3－模具　　拉伸成形时将板的周边压住，从中间向下压，板的变形部分各方向均受拉，板厚减小。屈服应力小、延伸率大的材料拉伸成形性好。另外，n值高有利于延伸均匀，拉伸成形性好。　　深冲成形时用防皱板将被成形的板压住，用冲头冲下。模具与防皱板之间的板边将发生金属流动

7、，其半径方向产生拉应力，圆周方向产生压应力，通常压应力大于拉应力，导致板边厚度增加。而冲头角部处的金属受拉，导致板厚减小。拉应力过大时，易出现破坏。与深冲性关系最为密切的是塑性应变比r值，r值越高，深冲性越好。　　（4）刚性　　这里刚性是指在成形后的板面垂直方向作用压力时的刚性。曲率小且形状平坦的面板易出现凹陷、鼓肚等问题。因而选择材料时应考虑曲率，确定合理的厚度。1.2　涂复前对基板表面的处理　　在有机涂层连续生产线上，通常在涂复前对原板进行预处理，包括化学处理和电化学处理，以在原板表面附着一层稳定的氧化膜或其他化合物，形成耐蚀性及致密性俱佳

8、的金属表面复膜。典型的处理方法有：磷酸盐处理、镀锌板的铬酸盐处理、磷酸锌处理等等。　　（1）磷酸盐处理　　处理所用溶液的基本组成是磷酸二氢锌盐的磷酸酸