(1)表面處理耐磨鋼板應(yīng)用領(lǐng)域的擴展和性能
表面處理耐磨鋼板大部分是鍍Zn耐磨鋼板。2008年，日本鍍Zn耐磨鋼板產(chǎn)量是1500萬t，其中77%是熱鍍Zn耐磨鋼板。鍍Zn耐磨鋼板用于汽車、建筑、電器和其他方面，其中有一半用于汽車。
從80年代起55%Al-Zn熱鍍耐磨鋼板在日本得到廣泛應(yīng)用。在海鹽影響很大的海岸地帶，鍍Al鋼板發(fā)生孔蝕，耐蝕性下降。長期暴露腐蝕的結(jié)果表明，鍍Zn耐磨鋼板由于Zn的消耗而產(chǎn)生紅繡，而5%Al和55%Al-Zn鍍層耐磨鋼板保持了耐蝕性和替代腐蝕保護功能。55%Al-Zn鍍層的金屬組織是在一次結(jié)晶的富Al相晶粒之間存在著含b-Zn的富Zn相。Townsend指出，在暴露腐蝕初期，富Zn相首先溶解表現(xiàn)出替代腐蝕保護作用；在暴露腐蝕后期，富Al相起到耐蝕作用。這種防腐蝕機制也體現(xiàn)在鍍Zn耐磨鋼板和55%Al-Zn鍍層耐磨鋼板的端面腐蝕中。研究資料指出，在長期暴露實驗中，在暴露初期55%Al-Zn鍍層耐磨鋼板由試樣端面開始發(fā)生的鍍層膨脹（線狀腐蝕）的腐蝕速度較大，在暴露后期，鍍Zn耐磨鋼板的鍍層膨脹腐蝕速度較大。在暴露初期55%Al-Zn鍍層耐磨鋼板的富Zn相在涂層和鍍層的界面上溶解，所以，腐蝕從試樣端面迅速向內(nèi)部進行，當(dāng)腐蝕進行到一定距離時，與陰極距離增大，腐蝕速度就減小了。鍍Zn耐磨鋼板在腐蝕發(fā)生后由于沒有富Al相，所以陰極面積增加，腐蝕一直進行下去。
為提高5%Al-Zn鍍層耐磨鋼板的耐蝕性，開發(fā)出添加3%Mg的6%～11%Al-3%Mg-Zn合金鍍層系列耐磨鋼板。在6%Al-Zn中添加Mg延長了紅銹產(chǎn)生的時間，Mg提高耐蝕性的效果在大氣暴露試樣中也得到證實。在濱海地區(qū)該鍍層系列耐磨鋼板暴露實驗生成的腐蝕產(chǎn)物中，都沒有發(fā)現(xiàn)ZnO。暴露腐蝕生成并積累的腐蝕產(chǎn)物大大抑制了陰極反應(yīng)。而鍍Zn耐磨鋼板腐蝕產(chǎn)物中的ZnO具有半導(dǎo)體的性質(zhì)，不能抑制氧化還原的陰極反應(yīng)。在3%Mg鍍層耐磨鋼板腐蝕產(chǎn)物中沒有檢測出ZnO，這與上述實驗結(jié)果一致。
從上世紀(jì)80年代開始，在鉻酸鹽皮膜上涂敷約1靘有機膜的耐指紋耐磨鋼板和潤滑耐磨鋼板、涂敷約20靘有機膜的鋼板，省去涂敷工序的預(yù)涂層耐磨鋼板實現(xiàn)了商品化，并得到廣泛應(yīng)用。之后，在電氣電子設(shè)備中禁止使用P、Cr6+和Cd6+的RoHS（對某些有害物質(zhì)限制使用的規(guī)定）法令于2006年開始生效，推進了無Cr化處理工藝的進程。預(yù)涂層耐磨鋼板的性能特點是耐蝕性、高加工性、抗表面瑕疵性、抗污染性、抗菌性、吸熱性、散熱性等等，這些特性主要是由涂敷皮膜的特性來決定。
(2)無Cr化處理工藝
近年來，保護地球環(huán)境、防止污染、構(gòu)筑循環(huán)型社會的理念越來越強化，對材料提出降低環(huán)境負(fù)荷的要求也越來越高。在歐洲，針對電氣電子設(shè)備的RoHS法令以歐盟法律的形式將P、Hg、Cr6+和Cd6+以及兩種有機物的最大允許值規(guī)定為1000ppm，凡是超過該值的產(chǎn)品禁止在歐盟區(qū)域銷售。關(guān)于汽車報廢的ELV法令，則禁止使用P、Hg、Cr6+和Cd6+。
日本根據(jù)鉻酸鹽處理工藝會產(chǎn)生有害的Cr6+情況，從上世紀(jì)70年代起開始探索替代鉻酸鹽處理的技術(shù)，由于沒有找到有效的方法，鉻酸鹽處理工藝仍在繼續(xù)使用。但是，在上述法令公布之后加快了對應(yīng)措施的研究，在法令生效之日，日本的無Cr化處理技術(shù)已經(jīng)完全開發(fā)成功。
無Cr化處理工藝應(yīng)仍能保持鉻酸鹽處理皮膜所具有的阻隔功能和自修復(fù)功能。無Cr化處理的機理是用不到幾微米的有機樹脂膜來保證阻隔功能，用阻化劑來保證耐蝕性，添加硅烷類耦合劑改善有機樹脂膜與金屬氧化層和涂層的密著性。高功能無Cr有機復(fù)合涂層耐磨鋼板的耐蝕性基本上可與鉻酸鹽處理耐磨鋼板相媲美。
目前，日本鋼鐵廠的化成處理基本上實現(xiàn)了無Cr化。今后應(yīng)進一步開發(fā)出自修復(fù)性和耐蝕性更好的皮膜。荒木提出的用硅烷類化合物對烷烴硫醇自己組織化單分子膜進行化學(xué)改性，形成二元聚合體的方法，可以用幾納米厚的薄膜獲得高耐蝕性，是值得關(guān)注的方法。