某车型镀锌车门外板黑点缺陷研究

宋志超

（河北钢铁有限公司邯郸分公司 技术中心，河北 邯郸 056015）

汽车车身外板用钢主要包括四门两盖、车顶、翼子板等零件，其表面质量要求达到最高等级O5级[1]。钢板表面任何肉眼可见缺陷都可能对后续喷漆质量产生负面影响[2]。近期，邯钢收到某车企抱怨，其位于东南亚某生产基地镀锌外板材料在电泳时发现了大量点状黑点缺陷，黑点直径约0.4mm～1mm，分布无规律性，由于黑点影响后续涂装效果，故需人工对每件零件进行打磨，耗时耗力。该车型外板材料有由邯钢提供，该车企委托邯钢对该黑点缺陷进行分析。

1 黑点缺陷原因分析

（1）试样准备。该外板材质为HX180YD+Z GI50/50，厚度为0.7mm。从已经冲压成型的前门外板上取缺陷试样。使用KH2200超声波清洗仪对缺陷样品进行超声波清洗，采用卡尔蔡司Sigma HD系列场发射扫描电子显微镜下观察黑点缺陷平面和截面SEM形貌，并用EDS测量黑点缺陷位置的元素组成。为了分析镀锌基板对黑点缺陷形成的影响，按照GB/T1839-2008《钢产品镀锌层质量试验方法》使用六次甲基四胺盐酸溶液腐蚀去除锌层后，再使用Sigma HD系列场发射扫描电子显微镜下观察黑点缺陷处钢板基板表面SEM形貌。

图1 黑点缺陷宏观形貌

（2）试验结果与分析。黑点处宏观平面形貌如图1所示，黑点缺陷形状不规则，直径在300μm～1000μm之间，板面分布无规律。原始黑点缺陷经过超声波清洗后，黑点尺寸减小，且清洗时间越长，黑点尺寸减小越明显。麻点处截面SEM形貌如图，显示黑点处物质与正常锌层存在明显界限，黑点物质为外来物附着在锌层表面，能谱分析主要成分为C、O、Zn元素。结论：因此可判断黑点为锌层上附着的外来异物，成分主要为C、O、Zn元素，异物未和材料一起经过轧制、冲压过程，系冲压后产生。

图2 黑点缺陷平面SEM形貌和元素组成

图3 黑点缺陷钢板基板SEM形貌和元素组成

图4 黑点缺陷截面SEM形貌和元素组成

考虑到该黑点缺陷是在海外基地电泳过程中发现，然而在国内基地冲压下线时检查并未反馈该缺陷，故重点对国内冲压、运输和焊装以及电泳过程进行重点排查。

首先怀疑是焊装过程中焊渣飞溅至板材表面导致该缺陷。汽车内外板和车身骨架在冲压成形后，其基本的制造和装配的连接方式是电阻点焊。因此在该主机厂焊装车间，如图7所示人工制作了经焊接飞溅后镀锌外板的缺陷样板（见图5）。

使用SEM和EDS进行分析，发现其微观形貌呈分散溅射状，焊渣主要元素为Fe、C、O元素，见图6所示。其表面形貌与元素组成均与黑点缺陷不符，故排除焊接工序造成镀锌外板表面黑点该缺陷的可能性。

图5 焊点飞溅缺陷宏观形貌

图6 焊点飞溅出微观形貌和元素组成

图7 焊装车间车身焊接过程

在对现场其他生产工序和生产过程进行排查中，发现在冲压车间镀锌外板零件完成冲压后需要在线手工打磨检查。质检员使用沙盘或油石等工具对零件重点部位表面锌层进行打磨检查，而在打磨后的区域残留有较多黑色粉末颗粒，这些粉末颗粒可以直接擦掉，见图8所示。对残留在外板表面的黑色粉末进行了分析，发现这些黑色粉末颗粒是锌和锌的氧化物。

图8 镀锌外板打磨后表面残留的黑色粉末

2 结语

①黑点缺陷微观形貌呈粉末聚集状，主要元素是Zn的氧化物，其表面无冲压痕迹，表面无轧制纹理，说明其没有随基板进行轧制或冲压等工艺。②黑点缺陷非焊接过程造成，镀锌外板焊渣飞溅缺陷微观形貌呈溅射状，主要成分是Fe的氧化物。③镀锌外板在冲压完成后的表面打磨检查过程中发生锌粉脱落，在长时间海运过程中其表面防锈油挥发变干，锌粉在潮湿环境下氧化黑变后形成黑点缺陷。