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1 前言
合金化熱鍍鋅鋼板(GA鋼板)是將鋼板浸入約460℃的熔融鋅液中鍍鋅，然后再加熱進(jìn)行合金化處理制成的鋼板，鋼板表層是含有10%左右Fe的Fe-Zn合金鍍層。
GA鋼板在20世紀(jì)80年代后半期開始用作汽車防銹鋼板。當(dāng)時，為了提高陽離子電積涂裝性和沖壓性，在GA鋼板表面增加一層Fe-Zn電鍍層成為雙鍍層型GA鋼板。
隨著涂裝技術(shù)的進(jìn)步，不再需要雙鍍層型GA鋼板。在20世紀(jì)90年代后半期出現(xiàn)了改善沖壓性能的GA潤滑鋼板，并用于汽車制造。進(jìn)入21世紀(jì)，不僅是汽車本身的性能，而且環(huán)境(輕量化、無環(huán)境負(fù)荷物質(zhì)排放)、生產(chǎn)效率、全球化制造等都成為汽車的關(guān)鍵詞。汽車制造廠迫切希望開發(fā)出“環(huán)境友好、更加易于使用的GA鋼板”。
在這種情況下，JFE鋼鐵公司開發(fā)出具有良好沖壓成型性、焊接性(無飛濺)、化成處理性和全球化制造性的新型高性能汽車鋼板，并且已經(jīng)實(shí)用化。該鋼板的商品名是JAZ(JFE Advanced Zinc)，目前已在日本國內(nèi)各汽車制造廠使用。JAZ于2009年獲得第56屆大河內(nèi)紀(jì)念生產(chǎn)獎。本文對JAZ的設(shè)計思想和產(chǎn)品特性進(jìn)行簡要介紹。
2 開發(fā)內(nèi)容
(1) 高性能汽車鋼板必須具備的特性
汽車制造的工藝流程可分解為，鋼板沖壓成型-焊接.車體組裝-涂裝-設(shè)備安裝.最終組裝等環(huán)節(jié)。在制造過程中對高性能汽車鋼板的特性要求：
沖壓時不能發(fā)生沖壓裂紋等缺陷，并使形狀復(fù)雜的沖壓部件形狀穩(wěn)定化。
② 點(diǎn)焊時焊接飛濺粒子不能粘附在鋼板表面(抗飛濺粘附)。
③ 涂漆底層的化成處理晶粒均勻，陽離子電積涂漆后外觀美麗。
1)沖壓成型性
在沖壓成型過程中，沖壓材料(鋼板)投料后用壓板對鋼板料施加防皺壓力，然后用沖頭沖入，形成要求的形狀。在沖頭沖入時，通過對材料自身變形和材料從壓板流入模具內(nèi)的控制，獲得設(shè)計形狀和尺寸的沖壓件。如果材料和模具之間的摩擦系數(shù)大，就容易產(chǎn)生沖壓裂紋。因此，降低GA鋼板表面的摩擦系數(shù)對于穩(wěn)定沖壓成型性是十分重要的。
2)點(diǎn)焊性
在汽車制造過程中使用最多的電阻點(diǎn)焊法是用兩個水冷電極對夾緊的鋼板通電，利用產(chǎn)生的焦耳熱在鋼板之間形成熔融區(qū)(熔核)將鋼板焊接。一輛汽車車體要進(jìn)行3000點(diǎn)~6000點(diǎn)之多的點(diǎn)焊。在實(shí)際的點(diǎn)焊操作中，為使焊接點(diǎn)充分熔融，常常增加焊接電流。在這種情況下，會發(fā)生焊接飛濺，在鋼板表面附著直徑1mm以下的熔融鐵粒子，一般將這種現(xiàn)象稱為飛濺粘附。汽車外板的飛濺粘附嚴(yán)重影響涂漆后的外觀。
3)涂裝性(化成處理性)
在涂裝時首先要對底層進(jìn)行化成處理。化成處理是將GA鋼板表面的Zn溶解，然后通過化學(xué)反應(yīng)生成約為10μm大的致密的磷酸鋅晶粒。化成處理后進(jìn)行陽離子電積涂裝，涂料深入到針狀的磷酸鋅晶粒之間，由于錨固效果使涂層具有附著性。因此，對于汽車用鋼板，化成處理皮膜必須均勻形成。
(2) 表面改質(zhì)技術(shù)的開發(fā)
一般來說，GA鋼板的沖壓成型性不僅受鋼板的力學(xué)性能(伸長率、r值、n值等)和沖壓時使用的潤滑油的影響，鍍層表面的滑動性也是沖壓成型性的一個決定性因素。目前GA鋼板保證沖壓成型性的主流思路是，通過加熱合金化來控制鍍層的相結(jié)構(gòu)以及附著潤滑皮膜，而JAZ采用的是對鍍層的最表層進(jìn)行改質(zhì)的方法。這種方法概括起來有以下兩點(diǎn)。
