表面处理钢板的（de）开发状况和发展方向
(1)表面处理（lǐ）钢板应用领域（yù）的扩展和性能
表面处理钢板大部分是镀（dù）Zn钢板。2008年，日本镀Zn钢板产量是1500万t，其中77%是热镀Zn钢（gāng）板。镀Zn钢板（bǎn）用于汽车、建筑、电器和其他方面，其中有一半用于汽车。
从（cóng）80年代起55%Al-Zn热镀钢板在日本得到广泛应用。在海（hǎi）盐影响很大的海岸（àn）地带（dài），镀Al钢板发生孔蚀，耐蚀性下降。长期（qī）暴露（lù）腐（fǔ）蚀（shí）的结果表明，镀Zn钢板由于（yú）Zn的消耗而（ér）产生红绣，而5%Al和55%Al-Zn镀（dù）层钢板保持了（le）耐蚀性和替代（dài）腐蚀保护功能。55%Al-Zn镀层的金（jīn）属（shǔ）组织是在一次结晶的富Al相晶粒之间存（cún）在着含b-Zn的富Zn相。Townsend指出，在暴露腐（fǔ）蚀初（chū）期，富Zn相首先溶解表现出（chū）替代腐蚀保护作用；在暴露腐蚀后（hòu）期，富（fù）Al相起到耐蚀作用（yòng）。这种防（fáng）腐（fǔ）蚀机制也体（tǐ）现在（zài）镀Zn钢（gāng）板和55%Al-Zn镀层钢板（bǎn）的端面腐蚀中。研究资料指出，在长期暴露实验中，在暴露初期55%Al-Zn镀层钢板（bǎn）由试样（yàng）端面开始发生的镀层（céng）膨胀（线状腐蚀）的腐蚀速度较大，在暴露后期，镀Zn钢板的镀层（céng）膨胀腐蚀速度较大。在暴露初期55%Al-Zn镀层钢板的富Zn相在涂层和镀层的界（jiè）面上溶解，所以，腐蚀从试样端面迅速向内（nèi）部进（jìn）行，当腐蚀进行到一定距离时，与（yǔ）阴极距离增大，腐（fǔ）蚀（shí）速度就减小了。镀Zn钢板（bǎn）在腐蚀发（fā）生后由（yóu）于没有富Al相，所以（yǐ）阴极面积增加，腐（fǔ）蚀一直进行下去。
为提高5%Al-Zn镀层钢板（bǎn）的耐蚀性，开发（fā）出添加3%Mg的6%～11%Al-3%Mg-Zn合金镀（dù）层系（xì）列钢板（bǎn）。在（zài）6%Al-Zn中添加Mg延长了红锈产生的时间，Mg提高耐蚀（shí）性的（de）效果在大气暴露试样中也得（dé）到证实。在滨海（hǎi）地区该镀层系列（liè）钢板暴露实验生成的腐蚀产物中，都（dōu）没有发现ZnO。暴露腐蚀生成并积累的腐蚀产物大大抑制了阴极反应。而镀Zn钢（gāng）板腐蚀产物中的ZnO具（jù）有半导体的性质，不能抑制氧化还原（yuán）的阴极反（fǎn）应。在3%Mg镀层钢板（bǎn）腐蚀产物中没有检测出ZnO，这与上述实验结果一（yī）致。
从上世纪80年代开始，在（zài）铬酸盐皮膜（mó）上涂敷约1靘有机膜的耐指纹钢板和润（rùn）滑（huá）钢板（bǎn）、涂敷约20靘（qīng）有机膜的钢板，省去涂敷工序的预涂层钢板实现了商（shāng）品化，并得到广泛应用。之后（hòu），在电（diàn）气电子设备中禁止使用（yòng）P、Cr6+和（hé）Cd6+的RoHS（对某些有害（hài）物质（zhì）限制使用的规定）法令于2006年开始（shǐ）生效，推进了无Cr化处理工（gōng）艺的进（jìn）程。预涂层（céng）钢板的性能特点（diǎn）是（shì）耐蚀（shí）性、高加工性、抗表面（miàn）瑕疵性、抗污染性（xìng）、抗菌性、吸热性、散热（rè）性等等，这些特（tè）性主要是由涂敷皮膜的特性来决定。
(2)无Cr化（huà）处理工艺
近年来，保护地（dì）球环境、防止污染、构筑循环（huán）型社会的理念越来越强化，对材料提出降低环境负荷的要求也越（yuè）来越高。在欧洲（zhōu），针（zhēn）对电（diàn）气电子设备的RoHS法令以（yǐ）欧盟法律的形式将P、Hg、Cr6+和（hé）Cd6+以及两种有机物的最大允许值规定为1000ppm，凡是超过该（gāi）值的产品禁（jìn）止（zhǐ）在欧盟区域销售。关于（yú）汽车报废的ELV法令，则禁止（zhǐ）使（shǐ）用P、Hg、Cr6+和Cd6+。
日（rì）本根据铬酸盐处理工艺会产生有害（hài）的Cr6+情况，从上（shàng）世纪70年代起开始探索替代铬（gè）酸盐处理的（de）技术，由于没（méi）有找到有效的方法，铬酸（suān）盐处理工艺仍在继续使用。但是，在上述法（fǎ）令公布之后加快了对应措施的研究，在法令生效之日（rì），日本的无Cr化处（chù）理技术已经（jīng）完（wán）全开发成功。
无Cr化处理工艺应仍（réng）能保持铬酸盐（yán）处理（lǐ）皮膜所具有的阻隔功（gōng）能和自修复功能。无Cr化处理的机理是用不到几微米的有机树脂膜来保证阻隔功能，用阻化剂来保证耐蚀性，添加硅烷类耦合剂改善有机树脂膜与金属氧化层和涂层的密着性。高功（gōng）能无Cr有机复合涂层钢板的耐蚀性基本上可与铬酸盐处理钢（gāng）板相媲美。
目前，日（rì）本（běn）钢铁厂的化成处理基本上实现了无Cr化。今后（hòu）应进一步开发出自修复性和耐蚀性更好的皮膜。荒木提出的用硅烷类（lèi）化（huà）合物对烷烃硫（liú）醇自己组（zǔ）织化单（dān）分子膜进行化学改性，形成二元聚合体的（de）方法，可以用几纳米厚的薄膜获得高耐蚀性，是值得关注的方法。
(3)表面处理（lǐ）钢板与（yǔ）汽车
从上世纪70年代开始，就将汽车用表面处理钢板的（de）目标定（dìng）为车身防蚀。此后（hòu）随着目标值的逐级提高（gāo），开发（fā）出电镀Zn钢板、Zn合金镀层钢板、合（hé）金化热镀Zn钢板、有机薄膜涂敷镀Zn钢板等等，用于汽车表（biǎo）面处（chù）理钢板的比（bǐ）例不断增加。最近，为降（jiàng）低燃料消（xiāo）耗、CO2减排（pái）和达到ELV法令（lìng）要求的减少环境负荷、提高安全性的（de）要求，以车身轻量化、无Cr化处理、提高冲撞安全性为目标，进行汽车表面处理钢板的开发（fā）工作。
从上（shàng）世纪70年代到80年代，在电镀Zn钢板方面，电镀Fe-Zn合金钢板和两层电镀钢板因良好的耐蚀性（xìng）以及电镀时的抗电弧（hú）坑特性而（ér）得到广泛（fàn）应（yīng）用，同时，电镀Ni-Zn钢板（bǎn）、镀Ni-Zn层上涂敷铬酸盐皮膜和约（yuē）1靘含SiO2有机皮膜的有机复合涂层钢板也（yě）被采用。由于铬酸盐皮膜的钝化作（zuò）用和有机皮膜的阻隔功能以及SiO2的（de）防锈作用，使涂敷铬酸（suān）盐皮膜－含SiO2有机（jī）皮膜的（de）复合涂层钢板具有极好的耐蚀性。但是（shì）80年代，美国汽车业（yè）公布了汽车的耐蚀标准（10年无孔蚀、5年外表无（wú）锈、2年发动机仓无锈）；随后欧洲提出了（le）保证（zhèng）汽车12年（nián）防锈的标准。为适应这些标准，日本转（zhuǎn）向采用合金（jīn）化热镀Zn钢板，并通过增加镀层厚度来（lái）确保良好（hǎo）的耐蚀性。增加镀层厚度是提高耐蚀（shí）性的简单而有效的方（fāng）法。目前合金化热镀Zn钢板已成为日本（běn）表面处（chù）理钢板的主流，欧洲则主要采用电（diàn）镀Zn和（hé）非合金化热镀Zn钢板，镀层厚（hòu）度大于日本的合金化热镀Zn钢（gāng）板。
(4)汽车用高强度表面处理钢（gāng）板
一般来说，钢的屈服强度增加，伸长（zhǎng）率（lǜ）降低。但铁（tiě）素体（tǐ）和马氏体双相钢（DP钢）和由于残余奥氏体加工诱发马氏体相变发生硬化而使变形量增加的TRIP钢（相变诱导（dǎo）塑（sù）性钢），比传统高强度钢具有更大的延性（xìng）。此外，还开发出在200℃左（zuǒ）右涂漆烘烤加热时硬度增加的烘烤硬化钢（BH钢）和添加Ti、Nb的超低碳BH钢。
在对高强度钢进行热（rè）镀Zn或合金化热镀Zn时，由于钢中的Mn、Si等强化元素和氧的（de）亲和力较大，在镀Zn前的连续退火过程中优先被氧化，在钢板表面生成SiO2、Mn2SiO4等氧化物。这些氧化物（wù）降（jiàng）低了Zn液与钢的浸润（rùn）性，是镀Zn钢板产生“露钢”缺陷的一个原（yuán）因。
(5)表面处理钢（gāng）板的发展方向
由于Zn的良好耐蚀性以及对（duì）基板的替代腐蚀保护功能，用Zn和Zn合金（jīn）进行表面处理的钢板得到广泛的应用。可以认为很难用简单方法（fǎ）来取代Zn的这些优良特性。但是，在Zn的替代腐（fǔ）蚀保护功能方面，由于对Zn阳极反应的非极化特性（阳极过电压很难增加），替代腐蚀电位很低，基本上是-1.0V，所以，在替代腐（fǔ）蚀反（fǎn）应过程中氢会渗入钢材，使钢材发生脆（cuì）化。研究表明，用Al-Mg-Si合金替代Zn进（jìn）行钢板热镀，可以抑制（zhì）替代腐（fǔ）蚀电位的降低和氢渗入钢中。因此这是一个通过选择适当（dāng）的合金组合（hé）减（jiǎn）小氢脆的表面处理方法。
总之，由于Zn的物理、力学（xué）以及化学特性，很难改变Zn在钢板表面（miàn）处理中的优势地位。因此，重要的不是单纯地用其（qí）他金属或合金替代Zn，而是通过钢的热处理、加工、化（huà）成处理、涂装等工艺的适（shì）当组（zǔ）合，开发出适用于不同用途和不同（tóng）特性（xìng）要求的表面处（chù）理工艺。
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