锌铝镁镀层钢板的研究进展.pdf

2 0 1 3 年 4月 第 3 O卷 第 2期 AD r 2 0 1 3 Vo 1 3 0 No 2 轧 钢 S TEEL R0L LI NG 4 5 综 述 锌铝镁镀 层钢板 的研究进展 李 锋 ，吕家舜 ，杨洪刚 ，周 芳 ( 鞍 山钢铁股份有 限公 司技 术中心 ， 辽 宁 鞍山 1 1 4 O O 9 ) 摘 要 ： 介 绍了近年来锌铝镁镀层钢板 的发展情况 ， 综述 了其镀层结构特 点及 性能 的研究进展 ， 探讨 了锌铝镁 镀层钢板 的应用前景 。锌铝镁镀 层钢板具有相似的镀层结构 ， 其表面具有纳米特征 。锌 铝镁镀层钢板的耐蚀 性是镀锌钢板 的 4 倍 ， 且具有 自愈性 ， 优 良的耐膜下腐蚀性 、 成 形性和焊接性能 ， 是一种新型长寿命 、 能源资源 节约型钢铁材料 。 关键词 ： 锌铝镁镀层 ； 镀锌钢板 ； 防腐 中图分类号 ： TG 1 7 4 4 ； T G3 3 5 2 2 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 3 9 9 9 6 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 4 5 0 7 Re s e a r c h o i l ZnAl M 2 Co a t e d S t e e l S he e t L I F e n g ，L 0 J i a s h u n， YANG Ho n g g a n g ，Z HOU F a n g ( Te c h n o l o gy Ce n t r e ，An s h a n I r o n S t e e 1 Co ，Lt d ，An s h a n 1 1 4 0 09 ，Ch i na ) Ab s t r a c t ：Th e r e s e n t d e v e l o p me n t s o f Z n A1 M g c o a t e d s t e e l s h e e t we r e i n t r o d u c e d Th e r e s e a r c h p r o g r e s s o n c o a t i n g s t r u c t u r e p e c u l i a r i t y a n d t h e p r o p e r t i e s we r e i l l u s t r a t e d Th e a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s o f Zn A1 M g c o a t e d s t e e l s h e e t we r e d i s c u s s e d Th e Z n A1 M g c o a t e d s t e e l s h e e t h a v e s i m i l a r c o a t i n g s t r u c t u r e ，t h e c o a t i n g s u r f a c e h a v e n a n o me t e r p r o p e r t i e s Th e c o r r o s i o n r e s i s t a n c e o f Zn A1 M g c o a t e d s t e e l s h e e t wa s 4 t i me s a s GI s t e e 1 Z n A1 M g c o a t i n g s h e e t c a n b e s e l f - c u r e d I t h a d p e r f e c t c o s me t i c c o r r o s i o n r e s i s t a n c e ，f o r ma b i l i t y a n d we l d a b i l i t y Th e Z n A1 Mg c o a t e d s t e e l s h e e t wa s a n e w ma t e r i a l wi t h l o n g - l i f e a n d e n e r g y r e s o u r c e s a v i n g p r o p e r t i e s Ke y wo r d s ：Z n AI M g c o a t i n g；h o t d i p g a l v a n i z e d s t e e l s h e e t ；a n t i c o r r o s i o n 1 锌铝镁镀层钢板 热浸镀锌是防止钢材腐蚀的重要方法 ， 为了 提高热镀锌钢板 ( G I ) 的性能， 新型锌合金镀层钢 板如铝锌镀层钢板( G L ) C 、 锌铝镀层钢板( G F ) E 、 合金化镀层钢板( G A) ， 不断被开发出来。 2 0 世 纪 末 ， 锌 铝 镁 镀 层 钢 板 得 到 了 快 速 发 展 ， 目前已有 6种不 同成分的锌铝镁镀层钢板实 现了商业化生产 ， 见表 1 卜 。此外 ， 韩 国浦项正 在开发 P OS MAC锌铝镁镀层钢板 ， 预计 2 0 1 2年 9月 正式 投产 。 表 1 商 业化 生产 的锌 铝镁镀层钢板 表 1中 6种 锌 铝 镁 镀 层 钢 板 的镀 层 成 分 不 尽相同， 但其镀层 中铝、 镁含量均大于 1 9 6 ， 镀层 结构相似 ， 即表面主要 由富 Z n相 、 Z n - Mg Z n z 二元共晶、 Z n A1 一Mg Z n 三元共 晶组成 ， 共 晶组 织 晶粒 较细 ， 二 元 共 晶 片层 间距 和三 元 共 晶 晶粒 尺寸均小于 1 m， 具有纳米特征 ， 见图 1 。尽管 由 于镀层 中铝 、 镁含量的不同 ， 其各相 的相对含量也 会有所不同， 但对性能的影响很小 。 收 稿 日期 ： 2 0 1 2 -0 9 -0 6 作者简介 ： 李 锋 ( 1 9 7 0 一 ) ， 男( 汉族) ，辽宁鞍 山人 ， 教授 级 高级工程师 。 1 第 3 O卷 第 2期 李锋等 ： 锌铝镁镀层钢板 的研究进 展 4 9 殛 髓 图 8 G I 、 G A、 Z n 一 1 6 A l - 1 6 Mg镀层钢板摩擦 系数与冲压道次 的关 系( 基板为 D X 5 4 D钢 ) 镀层钢板， 温度 C： 1 GI ， 2 O ； 2 一G 】 ， 8 0 ； 3 一G A， 2 0 ； 4 一G A， 8 O 5 一 1 6 1 6 ， 2 0 ； 6 -Z n - 1 6 A I - 1 。 6 一 Mg ， 8 o GA板 ， 电极寿命低于 GA板 ； 锌铝镁镀层钢板 与 GI 板相 同， 易于磷化， 其磷化膜 的微观形貌也非 常相似。 表 2 G I 、 G A、 Z n - 1 6 A l - 1 6 Mg镀层 钢板外观评级 4 锌 铝镁镀层钢板 的应用 在汽车、 家电领域， 锌铝镁镀层钢板耐膜下腐 蚀性好 、 具有 自愈性 ， 可 以降低封蜡 、 涂漆等二次 防腐 的要求或省却二次防腐 ， 降低二次防腐成本 并提高生产效率 ； 锌铝镁镀层钢板成形性 能优 于 GI 、 G A板 ， 适合深冲压零件制造 ， 减少模具 清理 次数 ； 焊接和可磷化性能与 GI 板相 当， 综合性能 优于 GA 板 。因此 ， 锌 铝镁镀 层 钢板 可 以替代 GI 、 GA 板 ， 具有 较好 的推 广应 用前 景 。 在电子电气领域 ， 锌铝镁镀层钢板具有较高 的耐腐蚀性能和 自愈性 ， 可以省略加工部位 的二 次防腐处理 ， 特别适合制做电控柜 门等零件 。 在轻型结构领域， 可以用镀层重量为 3 0 0 g m 的锌铝镁镀层 钢板 替代锌层重量为 6 0 0 gm 的镀锌钢板 ， 而用连续热浸镀工艺生产 的锌铝镁 镀层钢板较热浸镀工艺批量生产 的镀 锌钢板 、 镀 锌钢材具有 明显的成本 、 质量及环保优势， 在高速 公路护栏 、 太阳能电池支架 、 港 口设施、 平面商储 等领域有较好的应用前景。 5 锌 铝镁镀层钢板 的制造技术 目前关 于锌铝镁镀层钢板制造技术公开发表 的论文较少 ， 申请的发明专利较多 ， 涉及基板制造 技术、 预处理、 热浸镀工艺及镀层冷却等 。 用于热浸镀锌铝镁的基板中可以加入各种常 用的合金元素 ， C含量最高可达 0 3 ， S i 最高可 达 1 5 ， Mn最 高 可 达2 3 ， P 最 高 可 达 0 2 ， 微 合 金 元 素 ( T i 、 Nb 、 V) 的 加 入 量 可 达 0 3 ， 此外 ， 还可以加入 C r 、 Mo 、 Ni 、 C u等元素 ， 基本覆盖了现有热镀 锌低合金 钢 的基板成 分范 围 ， 这使得利用各种强 化机制制造各种高强度锌 铝镁镀层钢板成为可能 。 锌铝镁镀层钢板用连续热浸镀 机组 生产 ， 可 以采用改 良森吉米尔法或美钢联法工艺， 尽管改 良森吉米尔机组的无氧化段具有清洗 功能 ， 但在 基板人炉前进行碱液清洗可以减少 炉辊结瘤 、 减 少锌渣 ， 提高镀层表面质量。基板人炉前进行预 镀镍 ， 也可 以起到上述作用 ， 但该工艺成本增加较 多 ， 其应 用受 到限 制。当基板厚 度 大于 2 0 ram 时， 一般采用经平整处理的热轧酸洗板做为基板 ， 控制热轧酸洗板 的表面粗糙度不大于 1 2 m时 ， 可以获得表面质量 良好的锌铝镁镀层钢板 。锌铝 镁镀层 的成分范围不尽相同， 综合考虑合金熔点、 粘度、 合金与基板的反应等因素 ， 锌铝镁镀液温度 也不尽相 同， 但一般不应超过 6 0 0 。锌铝镁镀 液 中铝 、 镁 的活 性较强 ， 即使 在 N +H。 保 护气 中， 也会被保护气中的残氧或水蒸汽氧化 ， 因此保 持下溜槽 中镀液表 面不被氧化物覆盖 ， 对于锌铝 镁镀层钢板的表面质量控制非常重要 。锌铝镁镀 层结构对 于其性能 的影 响很大 ， 这要求对镀后冷 却速度进行控制 。黑变是镀层钢板特有的腐蚀现 象 ， 其主要原 因是镀 层钢板表面氧化膜达到一定 厚度时对光产生 的干涉效应 ， 耐蚀性好 的镀层钢 板发生黑变的机率大于镀锌钢板 ， 这是 由于镀锌 钢板的氧化速度较快 ， 会快速越过黑变阶段并发 生白锈 ， 对锌铝镁镀层钢板采用钝化 、 预磷化处理 可以减少黑变发生 的机率。 舳 1 1 5 O 轧 钢 2 0 1 3 年 4月出版 现有锌铝镁镀层钢板钢种可以覆盖软钢 、 高 强度低 合金 钢 以及双 相钢 ， 厚度 范 围为 0 3 9 0 mm， 镀层重量 范围为 6 0 4 5 0 gm r 。 ， 随着 锌铝镁镀层钢板制造技术的不断进步 ， 还会 出现 更多的锌铝镁镀层钢板产品 ， 并进一步扩大其应 用领域 。 6 结语 锌铝镁镀层钢板是一种新型长寿命、 能源资 源节约型钢铁材料， 可以采用现有热浸镀技术大 规模生产 ， 便于推广应用 。随着其长期服役数据 的不断积累、 镀层凝 固与结晶理论研究的不断深 入、 制造技术的不断完善， 其品种质量会进一步提 升 ， 应用领域也将会进一步扩大 。 参 考文献 ： E 1 B o r z i l l o A R， Cr o w l e y J E，Ho r t o n J B No n - f e r r o u s Me t a l Co a t e d Pr o d u c t s a n d M e t h o d o f Pr o d u c t i o n Th e r e o f ：CA ， D 8 9 9 7 2 9 P 1 9 7 2 0 5 0 9 E 2 - 1 R a d t k e S F， C o u t s o u r a d i s D，P e l e r i n J Z n i c Al u mi n i n m A1 一 l o y s An d C o a t i n g s ： WO， 1 9 8 1 US 0 0 3 4 7 P 1 9 8 1