随着汽车工艺绿色环保、低碳、节能减排要求的提高,越来越多的汽车厂开始应用水性免中涂涂装工艺,然而,与传统涂装工艺相比,水性免中涂工艺下漆膜厚度减薄15%以上,对零件表面缺陷的遮盖力降低,车身漆膜外观质量显著下降。由于汽车钢板冲压后的表面轮廓起伏会加剧,容易导致免中涂工艺的车身漆膜桔皮值显著增大,鲜映性指标DOI值下降,目视感知表面质量下降。因此,免中涂工艺对车身钢板的表面质量提出了更加严苛的要求。
多家汽车用户提出了希望改善钢板表面质量,以改善涂装后表面效果的要求。国外多家钢厂针对汽车用户水性免中涂工艺的需求,开发了具有良好涂装效果的汽车板,ArcelorMittal和TATA等钢厂还针对汽车外板产品申请了独有商标,其中产品的主要特色为冲压后表面形貌优良。面对汽车厂绿色涂装的需求和国外钢厂的竞争,首钢设计开发了涂装后具有高鲜映性外观的汽车板,并且进行免中涂工艺配套的前处理工艺开发,助力用户环保型水性免中涂工艺的实施和推广,提高了首钢汽车板的品牌影响力。
首钢率先在国内提出免中涂工艺专用外板概念,产品覆盖IF钢、BH钢、高强IF钢、DP钢等500MPa以下强度级别全系钢种,镀层类型包括裸板(UC)、纯锌镀层(GI)、锌铁合金镀层(GA)和锌铝镁镀层(ZM)等。
首钢在国内外首次开发了新型涂装工艺下高鲜映性汽车用钢板的成套解决方案,形成了SmooSurf®专有商标的系列钢板及“零”缺陷热镀锌板表面缺陷控制设备及工艺技术,突破了免中涂工艺下高鲜映性汽车外板生产和应用的瓶颈(见图1),有力地支撑了汽车行业的绿色发展。首次提出Wsa1-5波纹度参数及其测量方法,揭示了成形过程中表面波纹度演变规律,攻克了钢板表面粗糙度和波纹度协同控制的技术矛盾,实现了IF热镀锌钢板在粗糙度大于1.0μm的情况下,表面波纹度平均为0.25μm,成形后零件表面波纹度平均为0.30μm,涂装后鲜映性指标DOI稳定在88以上,并协助国内知名车企首创波纹度分级评价标准。集成开发了热镀锌钢板表面细微点状缺陷控制关键装备,发明了低加热功率锌锅分区温度和速度耦合控制技术,形成了热镀锌汽车外板表面细微点状缺陷的成套控制技术。
SmooSurf® (b)常规外板
图1、SmooSurf® 涂装外观优势
首钢高鲜映性免中涂汽车外板“十年磨一剑”,形成了低波纹度、高表面质量汽车外板生产和应用关键控制技术,并配套用户前处理工艺优化设计方案,解决了汽车厂绿色涂装工艺下面漆外观质量问题,实现了SmooSurf@系列产品的国内首发。自2015年以来,首钢免中涂汽车外板在多家车企实现批量应用,累计销售120余万吨,助力碳减排18万吨,是落实“双碳”战略的核心产品。
近年来,首钢联合多家主机厂开展免中涂汽车外板推广项目,明确了钢板表面多尺度微观结构对涂装面漆质量的影响,并基于首钢产品波纹度控制水平,起草了汽车企业波纹度分级控制评价标准,助力汽车行业绿色涂装技术的应用和推广,进一步提升首钢汽车板的品牌影响力。
重要事件和节点
2019年6月,首钢形成从冶金成分、热轧析出物、冷轧表层织构以及镀层表面轮廓全流程控制关键技术,并完成高鲜映性免中涂汽车外板SmooSurf®系列商标产品的注册。
2019年9月,首钢高鲜映性免中涂汽车外板波纹度Wsa1-5(5%变形)≤0.35μm命中率达到85%以上,领先竞争对手65%的综合命中率,并成功应用于某汽车车型整车外板。
2020年8月, 《高鲜映性免中涂汽车外板制造关键技术及装备》项目获得冶金科学技术奖一等奖,项目成果总体达到国际先进水平,其中免中涂热镀锌IF钢表面波纹度控制技术达到国际领先水平。
2020年12月,首钢完成CR290Y490T-DP产品开发,并提供双相钢高强外板应用全流程技术支持,目前该产品应用于某车型车门外板,在保证车身外覆盖件抗凹性能的同时,可实现零件轻量化8%。
2024年6月,完成DH500-GI、BH440-GI、DP500-ZM系列高成形性高强外板产品开发,联合多家车企开展复杂成形外覆盖件切换验证,并启动材料认可相关工作。