家电产品用表面处理钢板的开发

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1、家电产品用表面处理钢板的开发导语：钢材在各种家电产品中占有很高的重量比：薄型电视47%、电冰箱56%、洗衣机53%、室内空调机32%。由于钢铁材料具有良好的强度和加工性被家电产品所利用。上世纪70年代以后，以提高耐蚀性延长使用寿命和提高产品外观质量为目的，表面处理钢板的使用量不断增加。表面处理钢板是为提高耐蚀性对表面进行镀层或化成处理或涂覆的钢板。本文以镀层钢板后处理技术为中心，重点介绍日本新日铁公司在家电和办公自动化设备（OA）用钢方面的新产品开发、应对环保要求的新产品开发及新功能钢材的产品研发现状。随着表面处理钢板技术的进步和经济的繁荣，日本表面处理钢

2、板产量在上世纪80年代有了显著增长，在1991年达到高峰。虽然在泡沫经济崩溃的影响下，表面处理钢板产量有所下降，但基本上是平稳变化。进入2000年以后，产量开始恢复，在世界金融危机前的2007年，表面处理钢板产量达到1800万t，占日本普通冷轧钢板产量的20%。按表面处理钢板用途订货量统计，家电和办公自动化设备（OA）用表面处理钢板订货量仅少于汽车和建筑，为第三位，占表面处理钢板总量的14%。在上世纪80年代前期，为使钢板具有良好的耐指纹性、耐蚀性和良好的外观品位，日本新日铁公司开发出化成处理后涂覆含二氧化硅有机皮膜的有机复合钢板。以该产品的开发为契机，镀

3、层钢板后处理技术得到快速发展。1提高家电和OA产品生产效率的钢材新产品开发上世纪80年代后期到90年代前期，新日铁在家电用钢方面所做的开发工作主要是与提高家电生产效率、降低生产成本和改善生产环境有关的新产品开发。代表性的新产品是涂覆润滑性有机皮膜的润滑钢板和预涂层钢板。润滑钢板可使家电厂在冲压加工时不使用润滑油和不必对冲压部件进行脱脂处理，预涂层钢板可使家电厂省略涂装工序。1.1采用润滑钢板省略脱脂处理家电产品使用的镀锌钢板大多需要进行冲压成型，因此，为减少钢板和模具之间的摩擦，防止成型不良和模具损伤，在冲压时要涂覆具有良好润滑性的冲压油，并在成型后对冲压

4、部件进行脱脂处理。润滑钢板上有一层含有润滑剂的具有自润滑功能的有机皮膜，所以可不使用冲压油进行连续冲压加工。家电厂采用润滑钢板制作冲压部件时，无须涂覆冲压油和进行脱脂处理。并且由于不涂油，消除了油烟等对环境的污染；由于省略脱脂处理，没有聚四氟乙烯、三氯乙烷等破坏臭氧层物质产生，减轻了环境负荷。润滑钢板的结构如图1所示，基板是镀层钢板，镀层上是化成处理层，在化成处理层上涂覆有机皮膜，皮膜内有弥散分布的润滑剂和二氧化硅。图1润滑钢板皮膜结构示意图新日铁自主设计开发出润滑钢板树脂皮膜，通过对润滑剂的种类、添加量、颗粒大小和分布进行控制，降低了模具和润滑皮膜之间的

5、摩擦力，使钢板在模具和冲头之间顺畅滑动，即使在实施强力冲压的情况下，可冲压出形状复杂的部件，不会产生裂纹。涂覆普通冲压油钢板的动态摩擦系数为0.1-0.15，涂覆高性能润滑剂时动态摩擦系数为0.06左右。新日铁开发的润滑钢板在无涂油状态下的动态摩擦系数就可达到0.06。润滑钢板按所要求的功能不同，有焊接性和导电性良好的薄膜型（1μm）润滑钢板和以深冲性和耐蚀性为主的厚膜型（3μm）润滑钢板。例如用润滑钢板制作的燃油取暖器油箱，由于润滑钢板皮膜本身具有良好耐蚀性，不仅容易冲压加工，而且加工后无须涂装就具有耐蚀性。新日铁开发的润滑钢板树脂皮膜的基体树脂是氨基甲

6、酸乙酯系树脂，这是根据树脂的抗拉强度和延性确定的，润滑剂以聚乙烯为主。目前，正在研究利用硅醇基的自桥接作用，使树脂皮膜在连续冲压成型过程中即使温度升高仍能保持良好的弹性。在充分掌握母材、镀层和树脂特性的基础上，通过对皮膜树脂和润滑剂等功能材料的最佳设计，可以开发出具有各种不同突出特性（润滑性、耐蚀性、加工性、导电性及其他功能特性）的润滑钢板皮膜。这种设计理念一直贯穿在后来的各种表面处理钢板皮膜的开发工作中。1.2预涂层钢板预涂层钢板是在钢铁厂进行预先涂装的钢板，这种钢板使家电制造厂省略脱脂和涂装工序，抑制挥发性有机化合物（VOC）的产生。新日铁于1994年

7、将预涂层钢板实现商品化，预涂层钢板的结构如图2所示，皮膜由与镀层有良好密着性的化成处理层、具有防锈功能的底漆层和具有装饰性的面漆层构成。图2预涂层钢板结构示意图预涂层钢板商品化的有关技术问题与后涂层钢板不同，由于是在涂层后进行加工，所以要求预涂层钢板的皮膜具有良好的加工性。为此，新日铁对加工性和皮膜物性的关系进行了研究，得到的结果是：皮膜伸长率越大，弯曲性越好；从皮膜应力－应变曲线得出的弹性应变能越小，冲压加工性越好。利用皮膜物性与皮膜玻璃化温度（Tg）的关系，对皮膜进行最佳化设计。另一方面，耐污染性则要求提高自桥接度，使皮膜硬化。因此皮膜的加工性与耐污染

8、性是两个矛盾的特性，同时提高这两个特性很困难。新日铁开发出表层硬、