電鍍鋅板點焊不良缺陷分析

田 偉 黃道兵 蔡 捷 馮冠文 文 珂

(1.寶鋼股份武鋼有限制造部 湖北 武漢：430080；2.寶鋼股份中央研究院武漢分院(武鋼有限技術中心) 湖北 武漢：430080；3.寶鋼股份武鋼有限冷軋廠 湖北 武漢：430080)

電鍍鋅板由于其優(yōu)異的加工性能和表面物理性能，在汽車和家電工業(yè)領域內得到廣泛的應用[1-3]。在汽車和家電的生產和裝備過程中，往往會用到電阻點焊方法對材料進行焊接。由于電鍍鋅板表面經(jīng)過耐指紋涂層處理，涂層不導電，同時鋅層的熔點低，硬度低，給點焊帶來了一定的困難[4-6]。本文對電鍍鋅板在客戶端加工過程中產生的的點焊不良缺陷進行了分析，分析了點焊不良產生的原因，提出了改善措施，有效地消除了點焊不良缺陷。

1 實驗過程

1.1 實驗材料

實驗材料為點焊不良缺陷的電鍍鋅耐指紋涂層鋼板，電鍍鋅基板主要成分為：0.03%C，0.01%Si，0.14%Mn，0.02%P，0.01%S，均為質量分數(shù)。表面經(jīng)過耐指紋涂層涂覆處理。

1.2 試樣制備與試驗過程

取試樣材料直接進行表面電阻測試，測試設備為Loresta EP MCP-T610測試儀；同時將試片切割成10mm×10mm規(guī)格，采用Bruker表面輪廓儀、Quanta 400掃描電子顯微鏡(SEM)配合能譜儀觀察缺陷部位的表面形貌及成分。

2 實驗結果與分析

2.1 表面電阻分析

點焊不良缺陷樣品如圖1所示，點焊不良缺陷主要發(fā)生在加工樣件的壓邊部位。

圖1 電鍍鋅點焊不良缺陷形貌

分別對點焊缺陷樣件的壓邊部位和正常平面部位進行表面電阻測試，測試分上下兩個面進行，表面電阻結果如圖2所示。

圖2 壓邊及平面部位上下表面電阻分析

由圖2結果可知，樣品點焊不良的壓邊部位，表面電阻要明顯高于平面部位，推測為樣板在沖壓加工過程中，表面耐指紋涂層在壓邊部位堆積所導致表面電阻顯著升高。

2.2 表面微觀結構分析

將樣件切割成小樣，對壓邊部位和平板部位區(qū)域進行SEM微觀分析，不同放大倍率壓邊部位的微觀組織結構如圖3所示。

圖3 不同放大倍率壓邊部位表面SEM形貌

圖3中所選部位能譜結果如表1所示。

表1 壓邊部位能譜分析結果

由SEM及能譜結果可知，圖3中顏色更黑的交聯(lián)網(wǎng)絡狀結構為不導電的耐指紋涂層，表面經(jīng)過沖壓加工后，表面涂層受損，表面涂層向壓邊部位堆積，形成網(wǎng)狀結構，表面電阻大幅上升。

同時，對比了平面部位的微觀組織結構，如圖4所示。

圖4 不同放大倍率平面部位表面SEM形貌

圖4中所選部位能譜結果如表2所示。

表2 平面部位能譜分析結果

由上述分析結果可知，平面表面同樣經(jīng)過沖壓加工，表面涂層受損，表面涂層向壓邊部位堆積，因此平面部位表面涂層要少得多，在400倍放大倍率下，表面只有少量黑色的耐指紋涂層成分，金屬基體被大面積暴露出來，因此表面電阻大幅降低。

2.3 表面輪廓分析

對樣品壓邊部位和平面部位區(qū)域進行表面輪廓分析，壓邊部位和平面部位的表面輪廓詳見圖5、圖6所示。

圖5 壓邊部位表面輪廓形貌

圖6 平面部位表面輪廓形貌

將測得的表面輪廓數(shù)據(jù)進行了對比，詳見表3。

表3 壓邊及平面部位表面輪廓對比

由表3對比數(shù)據(jù)可知，平面表面經(jīng)過沖壓加工，表面涂層受損，平面部位表面涂層要少得多，裸露出的基體更充分，因此粗糙度輪廓要大。而壓邊部位由于沖壓后表面涂層的堆積，表面存在更多的耐指紋涂層成分，金屬基體被大面積覆蓋，因此表面粗糙度輪廓更低，表面輪廓結果與SEM結果一致。

3 改善措施

通過點焊不良缺陷的微觀組織形貌及表面電阻分析，制定了針對點焊不良缺陷的工藝改善措施。

(1)在輥涂生產時，密切關注板面PMT烘干溫度，如必要時可適當降低機組速度以滿足較好的烘干溫度，保證表面涂層皮膜足夠的烘干固化能力，以增加表面涂層對沖壓加工的抗性，減少涂層沖壓后流動；

(2)對客戶有點焊需求的產品，對產品涂層厚度可適當按照下限來控制；

(3)在保證涂層其他性能正常的前提下，可使用高導電耐指紋涂層，該涂層具有較高的表面電導率，焊接性能優(yōu)良。

通過實施以上改善措施，電鍍鋅板點焊不良缺陷已得以大幅降低。

4 結論

本文應用表面電阻、表面輪廓及掃描電鏡對電鍍鋅板點焊不良缺陷進行了分析，結果表明點焊不良缺陷是由于客戶端沖壓導致的耐指紋涂層堆積所致，因耐指紋涂層不導電，導致點焊部位表面電阻較正常部位顯著升高，從而導致點焊不良的產生。據(jù)此制定了相關改善工藝措施后，電鍍鋅板點焊不良缺陷已得以大幅降低。