进口彩涂钢板失效分析
时间：2020-12-21 阅读：500
进口彩涂钢板失效分析
摘要：借助扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDSX)等分析手段，对彩涂钢板镀锌层的均匀性、基板进行了研究。结果表明，本批彩涂钢板存在镀锌不均匀以及锌层严重氧化等质量问题，是导致整批彩涂钢板发生表面油漆剥离，并造成部分钢卷加工成型的构件失效的主要原因。
关键词：彩涂钢板；镀锌层；失效分析
Failure Analysis of Imported Pre-coated Galvanized Sheets
WU Yi-wen，CHU Min
Abstract：The poor painting quality was found on some coils of the 500 metric tons imported pre-coated galvanized sheets，and a lot of engineering structure parts were found with failure during processing in the workshop. The failure parts was analyzed by SEM&EDAX in this paper，it is found that the zinc coating layer of the base sheet was not in uniformity and it was seriously oxidized. These were the main reasons to cause the defects of this lot of imported pre-coated galvanized sheets.
Keywords：pre-coated galvanized sheets；zinc-coating layer；failure analysis
1. 引言
彩涂钢板主要是由金属基板、化学转化膜、有机涂层3部分组成，集取有机聚合物和金属的二者性能之长，具有良好的耐蚀性及加工成形的性能，已广泛应用于建筑、交通(船舶、车辆)、家用电器等领域[1]。目前，每年从上海口岸进口的彩涂钢板就有50万吨左右，主要从日本、韩国、中国台湾地区、印度、沙特等国家进口，品质参差不齐。进口彩涂钢板的检验主要内容包括钢板的表面质量、涂层的耐候试验，以及油漆的附着力试验等等。彩涂板的检验目前主要是依据贸易合同双方所订明的技术标准来执行，大多数合同订明的是JISG3312标准[2]。而我国自己彩钢板的标准则相对落后[3]。国内某企业从国外进口一批500t彩涂钢板，钢卷厚度规格有0.326mm、0.376mm、0.426mm和0.476mm，计105卷，货物价值达40万美元。该批钢板在加工使用过程中，发现部分钢卷表面油漆质量，见图1和图2。部分钢板构件发生表面生锈、油漆剥离，见图3。国外客户认为货物在运输过程中有海水的侵蚀，从而造成油漆剥离，而否认货物本身的质量问题。我们对货物的外包装以及存在有质量问题钢卷分别取样，深入分析彩涂钢卷的质量问题，并出具相关证书，为企业挽回了经济损失。
图 1
图 2
图 3
2. 试验材料
从工厂现场打开钢卷，根据JISG3312标准的相关要求，按规格对彩镀钢卷表面油漆质量好和差的地方分别抽取对比性试样，并对钢卷的外包装也抽样品进行氯离子试验。同时，对失效的彩涂钢板构件进行分析。
3. 试验结果
3.1. JIS G 3312标准工艺试验结果
按照双方贸易合同订明的JISG3312技术标准要求，我们对上述钢卷中抽取的5个试样进行测试，发现彩镀板油漆质量好的试样的检测结果良好，而彩镀板表面油漆质量差的试样检测结果如表1所示，外包装试样的氯离子试验和彩镀钢板试样的氯离子试验均未发现氯离子的存在。
表 1 JISG3312标准工艺试验结果
| 厚度mm | 氯离子试验 | 弯曲试验 | 耐候试验（500h） |
| 0.376（灰白） | OK | 油漆剥离严重 | <150 |
| 0.426（灰白） | OK | 同上 | <150 |
| 0.476（灰白） | OK | 同上 | <150 |
| 0.326（灰白） | OK | 同上 | <150 |
| 0.426（天蓝） | OK | 同上 | <150 |
3.2. 镀锌量试验和SEM、EDAX分析
对于上述从油漆质量较差钢卷上抽取的5个试样，每个试样各取3个小试样又作了进一步的分析，即将表面的油漆去除，双试样进行镀锌量的测试，结果见表2，结果表明上述彩镀钢板的镀锌量接近贸易双方合同订明的JISG3312Q212的标准规定。
表 2 镀锌量试验结果
| 厚度mm | 实测值镀锌量g/mm2 | 标准值g/mm2 |
| 0.376（灰白） | 120 | 120 |
| 0.426（灰白） | 120 | 120 |
| 0.476（灰白） | 123 | 120 |
| 0.326（灰白） | 120 | 120 |
| 0.426（天蓝） | 126 | 120 |
我们又对上述5个各自已去除油漆的基板试样进行SEM的微观分析。发现镀锌层基板存在露铁、镀锌层厚度不均，见图4。采用EDAX能谱分析，发现镀锌层基板有大量的氧存在，见图5。图6是镀锌层均匀的基板EDAX分析结果。
图 4 已去除油漆的基板试样的SEM微观分析
图 5 镀锌层基板的EDAX能谱分析
图 6 镀锌均匀的基板的EDAX能谱分析
4. 分析和讨论
从外包装以及表面油漆质量好和差的彩涂钢板的对比试样的氯离子试验结果表明，没有发现氯离子的存在，因此，国外供应商所说的彩涂钢板表面油漆剥离的原因是由于海运过程中受到海水的浸蚀引起的说法是不正确的。同时，弯曲试验、耐候试验的结果表明：在工厂生产使用过程中大量的彩涂钢板构件的失效是由于钢卷本身的油漆质量问题引起的，而非生产加工工艺等其他因素引起。彩涂钢板基板的SEM和EDAX分析表明：彩涂工艺前，彩涂钢板的基板存在较严重的质量问题。主要是彩涂板镀锌基板存在镀锌层厚度不均、露铁以及彩涂前镀锌板严重氧化，图4和图5中可以清晰地看到这一点。
5. 结论
(1) 本批彩涂钢卷开卷后发现表面油漆质量差，在使用过程中发生钢板构件油漆剥离、生锈是由于彩涂钢的基板的质量引起的。
(2) 彩涂板的基板在彩涂前存在镀锌层厚度不均、露铁以及严重氧化。
参考文献：
[1] 万群,吕其春编.金属材料.冶金工业出版社,1992.894.
[2] 日本工业协会标准JIS3312-1987涂装热镀锌钢板和钢带.
[3] GB/T12754-1991彩色涂层钢板及钢带分类、代号、基材、外形、交货状态和表面质量.