(1)表面處理耐磨鋼板應用領域的擴展和性能
表面處理耐磨鋼板大部分是(shi)鍍(du)Zn耐(nai)(nai)磨鋼(gang)板(ban)。2008年，日本鍍(du)Zn耐(nai)(nai)磨鋼(gang)板(ban)產量(liang)是(shi)1500萬t，其(qi)中77%是(shi)熱鍍(du)Zn耐(nai)(nai)磨鋼(gang)板(ban)。鍍(du)Zn耐(nai)(nai)磨鋼(gang)板(ban)用于汽車、建筑、電器和其(qi)他方面，其(qi)中有一半(ban)用于汽車。
從80年(nian)代起55%Al-Zn熱(re)鍍(du)(du)耐(nai)(nai)磨(mo)(mo)鋼(gang)板(ban)在(zai)(zai)日本(ben)得到(dao)廣泛(fan)應用。在(zai)(zai)海鹽影(ying)響很大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)海岸地帶，鍍(du)(du)Al鋼(gang)板(ban)發(fa)(fa)生(sheng)孔蝕(shi)(shi)(shi)(shi)，耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性下降。長期(qi)(qi)(qi)暴(bao)(bao)露腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)結果表明，鍍(du)(du)Zn耐(nai)(nai)磨(mo)(mo)鋼(gang)板(ban)由(you)于Zn的(de)(de)(de)(de)(de)消耗而產生(sheng)紅(hong)繡，而5%Al和(he)55%Al-Zn鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)耐(nai)(nai)磨(mo)(mo)鋼(gang)板(ban)保(bao)持了(le)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性和(he)替代腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)保(bao)護(hu)功能。55%Al-Zn鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬組織是在(zai)(zai)一次結晶的(de)(de)(de)(de)(de)富(fu)Al相晶粒之間存在(zai)(zai)著含b-Zn的(de)(de)(de)(de)(de)富(fu)Zn相。Townsend指出(chu)(chu)，在(zai)(zai)暴(bao)(bao)露腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)初期(qi)(qi)(qi)，富(fu)Zn相首先溶解表現出(chu)(chu)替代腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)保(bao)護(hu)作用；在(zai)(zai)暴(bao)(bao)露腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)后期(qi)(qi)(qi)，富(fu)Al相起到(dao)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)作用。這(zhe)種防腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)機制也(ye)體(ti)現在(zai)(zai)鍍(du)(du)Zn耐(nai)(nai)磨(mo)(mo)鋼(gang)板(ban)和(he)55%Al-Zn鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)耐(nai)(nai)磨(mo)(mo)鋼(gang)板(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)端(duan)面(mian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)中(zhong)。研究資料指出(chu)(chu)，在(zai)(zai)長期(qi)(qi)(qi)暴(bao)(bao)露實驗中(zhong)，在(zai)(zai)暴(bao)(bao)露初期(qi)(qi)(qi)55%Al-Zn鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)耐(nai)(nai)磨(mo)(mo)鋼(gang)板(ban)由(you)試樣(yang)端(duan)面(mian)開始發(fa)(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)膨脹(zhang)（線狀腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)）的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)度(du)(du)較大(da)，在(zai)(zai)暴(bao)(bao)露后期(qi)(qi)(qi)，鍍(du)(du)Zn耐(nai)(nai)磨(mo)(mo)鋼(gang)板(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)膨脹(zhang)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)度(du)(du)較大(da)。在(zai)(zai)暴(bao)(bao)露初期(qi)(qi)(qi)55%Al-Zn鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)耐(nai)(nai)磨(mo)(mo)鋼(gang)板(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)富(fu)Zn相在(zai)(zai)涂層(ceng)(ceng)和(he)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)界面(mian)上(shang)溶解，所以，腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)從試樣(yang)端(duan)面(mian)迅速(su)向內部進(jin)(jin)行，當腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)進(jin)(jin)行到(dao)一定距離(li)時，與陰(yin)極距離(li)增大(da)，腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速(su)度(du)(du)就減(jian)小了(le)。鍍(du)(du)Zn耐(nai)(nai)磨(mo)(mo)鋼(gang)板(ban)在(zai)(zai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)發(fa)(fa)生(sheng)后由(you)于沒有(you)富(fu)Al相，所以陰(yin)極面(mian)積增加，腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)一直進(jin)(jin)行下去。
為提高(gao)5%Al-Zn鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)耐磨(mo)鋼(gang)板(ban)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性，開發出(chu)添(tian)加(jia)3%Mg的(de)(de)(de)6%～11%Al-3%Mg-Zn合(he)金(jin)鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)系(xi)列(lie)耐磨(mo)鋼(gang)板(ban)。在(zai)6%Al-Zn中添(tian)加(jia)Mg延長(chang)了紅銹產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)時間(jian)，Mg提高(gao)耐蝕(shi)(shi)性的(de)(de)(de)效果(guo)在(zai)大(da)氣暴露(lu)試樣中也得到證(zheng)實(shi)。在(zai)濱海地區該鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)系(xi)列(lie)耐磨(mo)鋼(gang)板(ban)暴露(lu)實(shi)驗生(sheng)(sheng)成(cheng)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物(wu)中，都沒(mei)有(you)發現(xian)ZnO。暴露(lu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)生(sheng)(sheng)成(cheng)并積(ji)累的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物(wu)大(da)大(da)抑制了陰(yin)極(ji)反(fan)應。而鍍(du)(du)Zn耐磨(mo)鋼(gang)板(ban)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物(wu)中的(de)(de)(de)ZnO具有(you)半導體(ti)的(de)(de)(de)性質(zhi)，不(bu)能抑制氧化還原的(de)(de)(de)陰(yin)極(ji)反(fan)應。在(zai)3%Mg鍍(du)(du)層(ceng)(ceng)耐磨(mo)鋼(gang)板(ban)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物(wu)中沒(mei)有(you)檢(jian)測出(chu)ZnO，這與上述實(shi)驗結(jie)果(guo)一致(zhi)。
從上(shang)(shang)世紀80年(nian)代(dai)開始(shi)，在鉻酸鹽皮(pi)膜(mo)(mo)上(shang)(shang)涂(tu)(tu)敷(fu)約(yue)1靘有機(ji)膜(mo)(mo)的(de)(de)耐指紋耐磨鋼(gang)板(ban)和(he)潤滑(hua)耐磨鋼(gang)板(ban)、涂(tu)(tu)敷(fu)約(yue)20靘有機(ji)膜(mo)(mo)的(de)(de)鋼(gang)板(ban)，省去涂(tu)(tu)敷(fu)工(gong)序的(de)(de)預涂(tu)(tu)層耐磨鋼(gang)板(ban)實現了商(shang)品(pin)化，并得到廣(guang)泛應用(yong)(yong)。之(zhi)后，在電氣(qi)電子設備中禁(jin)止使用(yong)(yong)P、Cr6+和(he)Cd6+的(de)(de)RoHS（對(dui)某些有害物(wu)質限(xian)制使用(yong)(yong)的(de)(de)規定(ding)）法令于2006年(nian)開始(shi)生效，推進了無Cr化處理工(gong)藝的(de)(de)進程。預涂(tu)(tu)層耐磨鋼(gang)板(ban)的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能特(te)點是耐蝕性(xing)(xing)(xing)、高加工(gong)性(xing)(xing)(xing)、抗表面瑕疵性(xing)(xing)(xing)、抗污(wu)染(ran)性(xing)(xing)(xing)、抗菌性(xing)(xing)(xing)、吸(xi)熱(re)性(xing)(xing)(xing)、散熱(re)性(xing)(xing)(xing)等(deng)等(deng)，這(zhe)些特(te)性(xing)(xing)(xing)主要是由涂(tu)(tu)敷(fu)皮(pi)膜(mo)(mo)的(de)(de)特(te)性(xing)(xing)(xing)來決定(ding)。
(2)無Cr化處理工藝
近年來，保護地球(qiu)環境、防止(zhi)污染、構筑循環型(xing)社會的(de)(de)理念(nian)越來越強化，對材料提出降低(di)環境負(fu)荷(he)的(de)(de)要求(qiu)也(ye)越來越高。在歐(ou)洲，針(zhen)對電氣電子(zi)設備的(de)(de)RoHS法(fa)令(ling)以歐(ou)盟法(fa)律的(de)(de)形式將(jiang)P、Hg、Cr6+和(he)Cd6+以及兩種有機物的(de)(de)最大允(yun)許值規定為1000ppm，凡(fan)是(shi)超過該值的(de)(de)產品禁止(zhi)在歐(ou)盟區域銷售。關于汽車報廢的(de)(de)ELV法(fa)令(ling)，則(ze)禁止(zhi)使用P、Hg、Cr6+和(he)Cd6+。
日本根據鉻(ge)酸鹽處理(li)工藝會產生(sheng)有(you)害的Cr6+情況，從上世紀70年代(dai)(dai)起(qi)開(kai)(kai)始探索替(ti)代(dai)(dai)鉻(ge)酸鹽處理(li)的技(ji)術，由于沒有(you)找到(dao)有(you)效(xiao)的方法(fa)(fa)，鉻(ge)酸鹽處理(li)工藝仍在(zai)繼(ji)續使用。但是，在(zai)上述法(fa)(fa)令公布之后(hou)加快了對應(ying)措施的研究，在(zai)法(fa)(fa)令生(sheng)效(xiao)之日，日本的無Cr化(hua)處理(li)技(ji)術已經完(wan)全開(kai)(kai)發成功。
無(wu)(wu)Cr化處(chu)理(li)工藝(yi)應仍(reng)能(neng)(neng)保持鉻(ge)酸(suan)鹽(yan)處(chu)理(li)皮膜所具有(you)(you)(you)的(de)阻隔功能(neng)(neng)和自修復(fu)(fu)功能(neng)(neng)。無(wu)(wu)Cr化處(chu)理(li)的(de)機理(li)是用不(bu)到幾(ji)微米的(de)有(you)(you)(you)機樹脂膜來(lai)保證阻隔功能(neng)(neng)，用阻化劑來(lai)保證耐蝕(shi)性(xing)，添加硅烷(wan)類耦合劑改善有(you)(you)(you)機樹脂膜與金屬氧化層(ceng)和涂(tu)層(ceng)的(de)密(mi)著(zhu)性(xing)。高功能(neng)(neng)無(wu)(wu)Cr有(you)(you)(you)機復(fu)(fu)合涂(tu)層(ceng)耐磨(mo)(mo)鋼板(ban)的(de)耐蝕(shi)性(xing)基本上可與鉻(ge)酸(suan)鹽(yan)處(chu)理(li)耐磨(mo)(mo)鋼板(ban)相(xiang)媲美。
目(mu)前，日(ri)本(ben)(ben)鋼(gang)鐵廠(chang)的化(hua)成處理基(ji)本(ben)(ben)上實現了(le)無Cr化(hua)。今(jin)后(hou)應進(jin)一步開發出自修復性(xing)和耐(nai)蝕性(xing)更好的皮膜(mo)。荒木提出的用硅烷類(lei)化(hua)合物(wu)對烷烴硫(liu)醇(chun)自己組織化(hua)單分子膜(mo)進(jin)行化(hua)學改性(xing)，形成二元聚合體(ti)的方法(fa)，可(ke)以用幾納米(mi)厚的薄膜(mo)獲得高(gao)耐(nai)蝕性(xing)，是值得關注的方法(fa)。