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冷轧板表面防护的发展专栏
李建中

冷轧工艺属于钢铁产业链末端最终产品环节,直接对标下游汽车、家电、包装、建筑、机械等行业用钢需求,高附加值冷轧产品的研发与生产对钢铁行业长期稳定发展有着重要影响。 冷轧产品生产过程容易出现锈蚀、划伤、条痕、裂纹、夹杂、氧化铁皮压入等表面质量问题,严重影响了冷轧产品的外观及其使用性能。 为解决冷轧产品表面质量问题,各种冷轧产品表面防护技术层出不穷。 随着冷轧产品表面防护技术的更新迭代,研究者们对冷轧产品表面质量缺陷的形成机理有了深入认识,在产品表面质量改进方面取得了重要进展。

随着“十四五”规划深入推进,钢铁工业不断向高端、绿色、低碳方向发展。 钢铁企业与板带市场对板带厚度、缺陷控制、能源消耗、使用性能以及产品附加值等提出了更高的要求。 冷轧产品生产需要加强产品研发与创新驱动能力,构建多层次产品体系,实现绿色与智能化有序发展新局面。 为进一步推动冷轧产品表面防护技术的发展及应用,《材料保护》特开辟“冷轧板表面防护的发展”专栏,诚挚邀请了在材料表面防护领域有所成就的专家学者介绍我国在该领域的研究进展,以期更好地促进相关研究人员和从业人员交流,推动冷轧产品表面防护技术的产学研融合创新,引领相关产业高质量发展,也希望能为产业发展抛砖引玉,期待并热诚欢迎行业从业专家及工程技术人员一起深入探讨。


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  • 冷轧板表面防护的发展专栏
    王悦鼎, 严森, 岳重祥, 郝熙娟, 宋乙峰, 李建中
    材料保护. 2022, 55(12): 1-6. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2022.0331
    为了研究硅的选择性氧化对冷轧钢板磷化性能的影响,对不同硅含量的冷轧钢板进行了磷化处理。 利用电化学测试、X 射线光电子能谱、透射电子显微镜与扫描电子显微镜分别对打磨前后的样品进行耐蚀性、成分和形貌分析。 结果发现:冷轧钢板在退火过程中形成的硅氧化膜主要由Si、SiC、SiO2和SixOy组成。 样品打磨前,硅含量较高的样板的磷化性能明显较差,形成的磷化膜耐蚀性也较差;样品打磨后,不同硅含量的样板的磷化性能已无明显差异。 通过对冷轧钢板表面成分与微观结构进行分析,推断在硅含量较高的样品表面,硅的氧化层不易溶解在磷化液中。 磷化过程中,阳极反应受到硅氧化层的阻碍,磷酸盐的沉积受到影响。 硅的选择性氧化对冷轧钢板磷化性能的影响显著。
  • 冷轧板表面防护的发展专栏
    高朋, 卓越, 郭艳艳, 孙国栋, 孙建亮
    材料保护. 2022, 55(12): 7-13. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2022.0332
    为了研究不同轧制工艺对管线钢组织形貌及内应力的影响,通过轧制工艺实验、热力耦合数值仿真2种方法研究不同工艺下钢板的温度场及应力场,利用金相显微镜、XRD 分析测试钢板的显微组织形貌和内应力。通过对钢板表面温度进行实测,结果表明:模拟值与实测值误差较小,数值仿真计算的温度场合理,可作为应力场分析依据。 钢板经过20 s 水冷后,钢板芯部与角部最大温差318 ℃,最小温差211 ℃;钢板芯部与角部最大应力差417 MPa,最小应力差260 MPa,获得的钢板显微组织由贝氏体、马氏体、铁素体组成。 根据实验和数值分析结果得出,终轧温度控制在800~900 ℃,冷却速率控制在20~25 ℃/s 区间比较合理。 在此工艺参数下钢板的相变形核率高,内应力差值较小,并最终形成了马氏体、贝氏体、铁素体的混合组织。
  • 冷轧板表面防护的发展专栏
    王俊怡
    材料保护. 2022, 55(12): 14-21. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2022.0333
    为明确镀铬过程中基板的表面特性对其表面形成的镀铬层的影响,通过X 射线光电子能谱仪(XPS)、X 射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)以及电化学测试表征了不同基板的表面状态。 结果表明:较低的表面粗糙度和较多的波峰数为含铬化合物在基板表面的沉积提供了更多的活性位点,促进了镀铬层的生长。 基板表面的晶粒取向会影响含铬化合物的生长,晶粒取向越复杂,镀铬层的缺陷越多。基板表面氧化膜越厚,表面的化学活性越差,形成的镀铬层的质量越差。
  • 冷轧板表面防护的发展专栏
    贾宁, 刘包发, 岳重祥, 宋乙峰, 李建中
    材料保护. 2022, 55(12): 22-26. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2022.0334
    镀锡板是一种价格低廉、应用广泛的双面镀锡薄钢板,采用甲基磺酸盐体系生产镀锡板只需要增加一道助熔工序即可达到良好的软熔效果。 为了降低锡资源消耗、提高镀锡板质量,以水杨酸(SA)溶液作为镀锡板软熔前的助熔剂,通过扫描电镜、Tafel 曲线测试、X 射线衍射(XRD)和高分辨率共聚焦显微激光拉曼仪等检测手段,研究了水杨酸溶液浓度对镀锡板耐蚀性的影响并模拟了水杨酸在镀锡板表面的吸附状态变化。 结果表明:水杨酸中C =O 键在拉曼光谱中的左移使锡晶粒取向向低平面(200)转变,当水杨酸溶液浓度为8 mL/L 时,镀锡板的锡铁合金层形貌、晶粒取向情况最好,在该浓度下助熔时低锡量镀锡板的耐蚀性最好。
  • 冷轧板表面防护的发展专栏
    赵艳亮, 孙敏, 李耀民
    材料保护. 2022, 55(12): 27-32. https://doi.org/10.16577/j.issn.1001-1560.2022.0335
    表面调整是涂装前处理磷化过程的重要工序,其处理效果直接影响磷化结晶形态。 为明确磷化用表调剂在高强钢表面的吸附特性,通过X 射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、聚集离子束(FIB)和透射电子显微镜(TEM)分析了高强钢表面元素的存在状态,采用吸附动力学试验分析高强钢表面氧化物对表调剂颗粒的吸附特性。 对表调后的高强钢表面进行短暂磷化处理以考查磷酸盐的初始成核状态。 结果表明:高强钢表面含量最高的氧化物为Fe2O3和MnO。 相比于Fe2O3,MnO 对表调剂颗粒有更强的吸附能力,能在竞争吸附中优先吸附表调剂颗粒。 结合高强钢表面和断面的形貌及元素分布,证明了高强钢表面存在的MnO 是吸附表调剂颗粒的关键,吸附有表调剂颗粒的区域将会作为磷酸盐颗粒最初的成核位点。