(1)表面處理耐磨鋼板應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)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(zhǎng)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(hù)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(hù)作用；在暴露腐蝕后期，富Al相起到耐蝕作用。這種防腐蝕機(jī)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(zhǎng)期暴露實(shí)驗(yàn)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(jìn)行，當(dāng)腐蝕進(jìn)行到一定距離時(shí)，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(jìn)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(zhǎng)了紅銹產(chǎn)生的時(shí)間，Mg提高耐蝕性的效果在大氣暴露試樣中也得到證實(shí)。在濱海地區(qū)該鍍層系列耐磨鋼板暴露實(shí)驗(yàn)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(cè)出ZnO，這與上述實(shí)驗(yàn)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(jī)膜的耐指紋耐磨鋼板和潤(rùn)滑耐磨鋼板、涂敷約20靘有機(jī)膜的鋼板，省去涂敷工序的預(yù)涂層耐磨鋼板實(shí)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(duì)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(jìn)了無Cr化處理工藝的進(jìn)程。預(yù)涂層耐磨鋼板的性能特點(diǎn)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(hù)地球環(huán)境、防止污染、構(gòu)筑循環(huán)型社會(huì)的理念越來越強(qiáng)化，對(duì)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(duì)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(jī)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(bào)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(huì)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(duì)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(jī)理是用不到幾微米的有機(jī)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(jī)樹脂膜與金屬氧化層和涂層的密著性。高功能無Cr有機(jī)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(shí)現(xiàn)了無Cr化。今后應(yīng)進(jìn)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(duì)烷烴硫醇自己組織化單分子膜進(jìn)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。