锌钢护栏表面锌层的鉴别方法：

防锈工艺—采用高温热浸锌：将优质的钢材分别放在不同温度的加热炉中反复加热，然后将钢材浸入锌池中浸泡，使锌分子依附在钢材表面，在潮湿的空气中锌表面会生成一层致密的碱式碳酸锌膜，从而使锌钢具有极强的防锈防腐能力，确保20年不生锈。

 鉴别锌层的方法：   第一、推荐要找知名大品牌，知名锌钢护栏厂家做出来的质量会比较好一些，不过这也不是绝对的，最主要是看锌钢护栏表面的喷涂效果是否平整，如果表面出现疙瘩和针孔就会被空气氧化，时间长了会生锈，还要一点要提醒的是纯颜色的就不能有杂色。

    第二、就是看锌钢护栏表面涂层的附着力，最快的方式鉴定就是切一小段然后用锤子砸（有点暴力，效果来的最快），看会不会会整块脱落，看涂层和里面的镀锌材料有没有完全粘合在一起，要是分层脱落那就是厂家的喷涂工艺有问题。很多消费者有个疑问——锌钢护栏用久了会不会褪色，其实这个问题很简单，只要涂层做的效果好，锌钢护栏上的涂层不会褪色掉色。

常新工艺——高温固化：锌钢经过17道工艺的反复浸泡、清洗、干燥后，根据客户对颜色的要求在其表面喷涂世界上最先进的阿克苏—诺贝尔室外抗氧化粉末，再经过220℃的高温烘干工艺，形成诺贝尔高温固化层，色泽持久鲜艳，15年不褪色

防撞工艺—高温热浸锌：将优质的钢材分别放在不同温度（800℃-1000℃）的加热炉中反复加热，再将其浸入锌池中完全浸泡，使锌分子浸入钢材内，生成极硬的锌钢，其硬度比普通钢材硬度强1/3，大大增强了锌钢的抗撞性能

无焊工艺—穿插组合：无需焊接，安装采用高强度航空螺母连接；安装连接件采用高强度锌钢板冲压成型；面管与立柱采用高强度锌铝合金连接件，上门组装、现场安装、操作简单，每个连接点完美组合。

防盗工艺—不锈钢防盗螺栓：科学的不锈钢防盗螺栓，螺母连接工艺，即增加了产品的观赏性，又加强了产品的安全性。

锌钢护栏表层改善处理

1　前言

近年来,随着热镀锌基板表面质量的不断提高,热镀锌钢板的镀层表面质量也得到了很大的

改善。但是,要生产汽车面板用表面无缺陷的热镀锌钢板仍有较大的难度。机械划伤等基板表面缺陷很容易透过镀层显现出来;基板表面的污染如果不清洗干净,也会影响镀层反应,并形成漏镀点等镀层缺陷。本文主要分析各种镀层质量缺陷的起因,并提出改善措施。

2.1　污染物组成

2　镀锌基板表面污染物

近几年来,新建设的热镀锌线均设置有脱脂

段。由于脱脂段只能清除镀锌基板表面80%～90%的污染物,所以最根本的措施应该是优化冷轧工艺,减少基板表面的污染物。

　　朱久发,高级工程师,1988年毕业于沈阳工业大学金属材料与热处理专业,现工作于武汉钢铁(集团)公司研究院(430081)。

如果用白纸擦拭热镀锌基板表面,就会发现

(污染物)。污染物其表面覆盖一层“黑色油泥”

由油脂和铁粉等固体物颗粒混合组成,其中铁粉

[1]

和非金属固体物约占30%～50%。经检验,附

2

着的污染物总量一般为800～1200mg/m(双

2

面),最多可达2000mg/m。2.2　污染物来源

热轧带钢在高速冷轧过程中,当压下量达到一定程度时,在轧制变形区因变形功增大而产生大量的热能,虽然有大流量的乳化液进行冷却,并在辊缝区形成油膜进行润滑,但带钢变形的前滑区和后滑区在极大的摩擦力的作用下,仍有铁粉从轧辊表面和带钢表面脱落。一部分铁粉进入乳化液中,污染了乳化液;另一部分则滞留在带钢表面。在带钢的轧制过程中,除乳化液因高温破乳形成油膜外,还有少量的油脂残留在带钢表面与铁粉混合,构成污染物,牢固地粘在带钢表面,在

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轧机出口很难被吹刷掉。所以,基板表面存在污染物应属正常现象,其合理范围应为600～

2

800mg/m(双面),若超出最高值就属不正常状[1]

态。当气刀喷吹镀层使氧化膜破裂时,在暗斑中便会形成发亮的裂纹。用光学显微镜观察后,发现缺

[2]

陷区镀层中含有大量的锌渣颗粒。这些锌渣颗粒与锌液表面的氧化膜有关,并与氧化膜一起被带出锌锅。带钢出锌锅时,附近区域的锌液表面存在浮渣。

个别较大的锌渣颗粒也有可能嵌入镀层中。(GA)向热镀纯锌板(GI),。随着富铝合,。生产GA,部分转变的,会长时间悬浮在锌液中。因为这些锌渣颗粒沉在锌锅底部有足够的生长时间,所以颗粒大。3.5　凹坑

3　镀层质量缺陷分析

3.1　表面污染

基板热镀锌后,一些镀层上有细小的表面瑕

疵,粗看像嵌入镀层的锌渣颗粒,在扫描电镜下用二次电子或背散射电子观察,发现为斑迹或小片氧化膜。这些斑迹和氧化膜造成镀层局部表面污染变色。3.2　凸点和金属间化合物生长

由于各种原因,基板表面粗糙和表面损伤(如划伤是最常见的缺陷。虽然镀锌能够产生一些拉平的作用,但粗糙的基板表面仍会通过镀层显现出来,造成镀层厚度不均匀。厚镀层出现的凸点在平整时被磨掉,看起来比周围平坦、光亮。基板机械损伤可使热镀锌时的Zn-Fe合金层快速生长。假如合金层的生长穿过镀层厚度,其表面就会出现灰色或黑色斑点。3.3　漏镀点

漏镀点是指热浸镀时不完全浸润所造成的未镀区域。在热镀锌时,只有全部彻底清除基板的轧制氧化铁皮、锈、氧化物、油和清洗液,并露出清洁的基板表面,才能保证优良的浸润性。轧钢厂通常在A1含量超过0.2%的锌液中生产汽车外覆盖件用热镀锌钢板。在这种锌锅中生产出的热镀锌钢板比较光亮,但锌液达到如此高的A1含量时,为获得优异的浸润性,对基板表面清洁度的要求更加严格。高强度钢板含有C、P、Mn和Si等合金元素,这些合金元素在热处理中可能会偏析到钢板表面,变成氧化物。因此,基板含Si会造成漏镀点多、浸润性差、镀层附着性差和表面光滑度欠佳等缺陷。3.4　嵌入镀层的锌渣颗粒

在热镀锌板边部,镀层表面常有呈块状的暗斑。用带能谱仪(EDX)的扫描电镜(SEM)对存在暗斑缺陷的镀层试样进行观察,发现缺陷区域

[2]

有大量的氧存在。暗斑是由氧化膜覆盖的区域。这些氧化膜显然是钢板出锌锅时带出来的。

—6—

[2]

凹坑缺陷处的镀层较周围镀层薄得多,这是由正在凝固的镀层经过气刀和小锌花装置时受损造成的。从它们的形貌判断,凹坑很有可能是小锌花装置产生的小液滴冲击所致。当镀层经过气刀时,固态颗粒(假定是铁粉)被空气从镀层中吹了出来,由于此时镀层已呈软熔或半固化状态,凹坑不能被周围的镀层拉平。3.6　在镀层中生长的Zn-Fe晶体

参考文献2给出了美国一家汽车厂用热镀锌钢板冲压卡车引擎盖的试验结果。镀层中有3种颗粒:①镀层中自然生长的Zn-Fe晶体;②嵌入的底渣颗粒;③部分转变的铁粉。嵌入镀层的锌渣尺寸小,完全埋在镀层中,因而是看不见的。含有铁粉的镀层与基板表面的粗糙度有关。热力学计算结果表明,在镀层和基板的界面处Fe的瞬间溶解度远高于锌液本体中维持的平

[2]

衡值。因此,在钢板与锌液接触的瞬间,在镀层中形成亚稳态Zn-Fe晶体。随着浸镀时间的增加,溶解的Fe由于阻挡层的形成及部分向锌液本体扩散而耗尽,从而使界面处Fe的溶解度降至维持Zn-Fe晶体和周围锌液平衡所必须的值以下,并使这些Zn-Fe晶体溶解。但是,连续热镀锌的时间很短,一般小于5s。在这样短的时间里,Zn-Fe晶体不可能完全溶解。

在镀层中,这些Zn-Fe晶体量是钢板入锌锅温度、锌液有效Al含量、浸镀时间和基板化学成

　2008年第1期

[2]

鞍钢技术

349

期

总第ANGANGTECHNOLOGY　　　　　　　　　　　　

分的函数。在一般生产条件下进行IF钢热镀

锌时,仅在锌液的有效A1含量低于0.15%时,才能在最终镀层中看到亚稳态的Zn-Fe晶体。但是,当钢板入锌锅的温度相当高或基板化学成分复杂时,即使锌液的有效A1含量高达0.18%,仍可形成亚稳态的Zn-Fe晶体。KOMATSU等人研究了镀层结构随浸镀时间而发生的演变,并在A1含量为0.2%的锌液浸镀0.2s的镀层中,发现了Zn-Fe晶体。浸镀3s后,镀层中不再存在Zn-Fe晶体。一般来说,在镀层中生长的Zn-Fe晶体对镀层的附着力没有不良影响,因为它们大部分是基板生长出来的ξ中间没有Г和Г1相。

[2]

化液颗粒长大,因乳化液不稳定造成油耗增加,使

过多的油脂附着、集中在钢板表面,加重了钢板的油脂污染程度。

(3)乳化液的净化

乳化液的净化方法有3种:一为磁性过滤,主要作用是清除铁粉,过滤精度为0.2mm;二为反冲洗过滤,主要是清除非金属颗粒,过滤精度为0.15mm;三为霍夫曼纸过滤,主要清除油污和细小铁粉,过滤精度为0.,乳灰分小于0.3%,游离脂肪酸

[1]

。.13　优化轧制参数

在轧制过程中,选择适当的轧制力至关重要。压下量过大,会使辊缝区润滑油膜发生破裂,在带钢和轧辊表面发生局部粘结式摩擦,不仅使带钢表面产生热划痕、工作辊产生摩擦辊印,还会产生大量的铁粉,污染乳化液和钢板表面。4.1.4　吹扫和清洗措施

(1)加强冷轧机出口的吹扫在冷轧机出口,采用高压风吹扫和负压抽吸两种方式,以清除带钢上下表面残留的乳化液及其它污染物。

(2)强化清洗强化清洗包括碱液刷洗和电解脱脂,可清除冷轧带钢表面上的铁屑和油污等杂质,对生产高表面质量和镀层粘附性要求高的镀锌产品至关重要。新建的热镀锌机组清洗段包括碱液浸洗、碱液刷洗、电解清洗、热水刷洗、热水漂洗、清洗挤干和清洗干燥,可将带钢表面的残油和残碳总量控

2

制在20mg/m(单面)以下,达到热镀锌汽车外板对清洗质量的要求;另外采用带SiO2磨粒刷辊,清洗时对带钢表面进行研磨,也能提高GA产品

[3]

镀层的附着力。例如,浦项4号热镀锌机组采用的双清洗系统,除了正常的入口活套前预清洗以外,带钢出入口活套后再进行电解清洗。清洗段通常布置在入口活套前,也可以布置在入口活套后,以实现恒速强化清洗。4.2　改善镀层表面外观的措施4.2.1　防止锌锅皱纹图案形成的措施

4　由上述可知,面质量有关。基板表面清洗不干净、锌液成分控

制不当和设备维护不好等都可能造成镀层缺陷。下面介绍减少基板表面污染物和改善镀层表面质量的措施。4.1　减少基板表面污染物的措施4.1.1　选择润滑性良好的轧制油

应选择性能良好的轧制油配制乳化液。乳化液应具有良好的“离水展示性”,即在一定的条件下具有排出水析出油的功能。在冷轧过程中,乳化液受到高压、剪切力、温度升高等因素的作用,可产生相转变,使油从乳化液中析出,在辊缝处形成一层润滑油膜,起到润滑作用;同时在高温作用下,由于水分气化而带走大量热量,又起到了冷却作用。如果乳化液不具备此性能,则在轧制辊缝区高温破乳就不充分,形成的润滑油膜也不完善,就会增加摩擦力,使更多的铁粉进入乳化液,不仅污染了乳化液和钢板表面,而且增加了轧辊消耗,甚至使轧制无法进行。4.1.2　规范乳化液参数

(1)乳化液浓度乳化液中含油量的范围为2%～4%。轧制变形量较大时,应增加含油量。

(2)乳化液温度

乳化液的使用温度为45～65℃。温度过低,不利于破乳油膜的形成,降低了乳化液的润滑效果,增加了钢板的铁粉污染程度。温度过高,使乳

带钢在锌锅内镀锌时,通过锌锅上方的空气或N2气刀控制Zn层质量。在这一过程中,一种

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被称为“锌锅皱纹”的波浪形流动图案经常在镀层表面发生。这主要是由于气刀气流引起带钢微小振动和镀层中锌液不规则流动所造成的。当热镀锌钢板作为汽车外板漆膜的基板时,防止”锌锅皱纹”特别重要,因为它会给漆膜表面质量,特别是漆膜平整度带来负面影响。

JFE西日本制铁所的连续热镀锌线(CGL)通过适当控制气刀擦拭条件(擦拭压力、喷嘴到带钢的距离和喷嘴离开锌液表面的高度),开发了一种能有效防止“锌锅皱纹”图案的技术。4.2.2　防止锌花形成的措施

对于汽车用板来说,因此,热镀锌钢板(,锌花尺寸随Zn液中PbSb质量浓度的增加而增大,随Zn镀层凝固速度的增加而减小。

常规GI钢板表面经过Cu2SO4水溶液浸蚀后应控制锌花大小。JFE西日本制铁所的连续热镀锌线(CGL)将Zn液中Pb含量减少到最小程度,并控制锌锅上方的冷却速度,能生产出具有细微锌花的钢板。

另外,在大型带钢连续热镀锌生产线上,采用向液态锌层喷吹水-水蒸气或水-空气混合物的方法也能获得细微的锌花。当含有大量水雾的细小水滴落于锌液层表面时,使晶核增多并加速锌液层的凝固,缩短了锌液层晶体长大的时间,从而获得细小的锌花结晶。

4.2.3　防止锌渣粘附的措施

(1)控制锌液中的铝、铁含量

制有效的铝含量,同样也要控制锌液中铁含量,

使锌液中铁含量小于铁在锌液中溶解度的0.03%。

(2)锌液温度的控制

当锌液温度在480～530℃范围内时,铁损量会急剧增加。另外,温度过高也会使锌和锌中铝自身氧化产生锌渣。溶解的铁一部分被镀层带走,剩下的以浮渣、于锌锅内。,从而影响460±锌液的流动性和浸润

[5]

。

(3)捞渣

在镀锌生产中,由于铝自身的化学性质以及锌液的温度,决定了锌渣的产生是不可避免的,底渣的主要成分为FeZn7,浮渣的主要成分为Fe2Al5。在现代连续热镀锌生产中,一般底渣的去除不采用捞渣的方式,而采用化学方法(反应式1);浮渣一般采取捞渣的方式,一定要注意锌锅中带钢出口处浮渣的捞取,因为此处的浮渣容

[5]

易粘附在带钢表面。

(4)采用双锌锅

为了避免浮渣粘附在带钢表面引起表面缺陷,西日本制铁所于2001年11月在CGL机组上又安装了一个锌锅,这样便可用专用锌锅生产GA板和GI板,最大限度地减少锌液切换后产生的锌渣量,使GI生产在稳定的锌液条件下进行,明显减少了粘附到GI板表面上的锌渣斑点数,生产出外观质量优异的GI板。

另外,新建热镀锌机组通常采用双锌锅系统生产GA板和GI板,以减少单锌锅系统在进行产品切换时产生的大量锌渣缺陷,提高产品表面质量,同时有利于锌锅温度和铝含量的稳定控制。

[4]

锌液中的铝以两种形式存在,一种是游离的

[5]

形式;另一种是Fe2Al5形式。底渣的主要成分为FeZn7,由于铝和铁的化学亲和力比Zn更强,因此,铝与锌液中的FeZn7将发生下列化学反应:

2FeZn7(底渣)+5A1→Fe2Al5(浮渣)+14Zn(1)由于Fe2Al5密度只有4.2g/cm,远小于熔融锌的密度,可以浮于锌液表面,这样底渣就可以转换为浮渣,然后以撇渣的形式去掉。当锌液中的Al含量超过0.12%时,底渣向浮渣转换的反应才开始,只有当铝含量大于此数值时转换才进行得比较完全。因此,控制锌锅中的铝含量一定要控

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3

[4]

5　今后研发重点

(1)应对锌液成分的改善和稀土等微量元素

的添加所产生的影响进行深入研究。

(2)镀锌板表面粗糙度控制是优质热镀锌产品生产的关键技术之一,今后不仅要对平整辊辊面毛化方式及其参数和平整工艺参数等进行研究,还要对平整机工作辊辊径大小以及辊面粗糙度等对产品表面粗糙度的影响进行研究。

(3)镀层表面质量除与镀层表面各种缺陷相

关外,也与气刀及其喷吹的介质密切相关。在气

刀技术方面,目前我国基本上依靠引进,今后应在气刀刀口形状、喷吹介质对表面质量的影响以及镀层边部增厚和克服带钢振动的影响等方面进行研究,以形成具有自主知识产权的技术诀窍。

(4)应加强对锌锅流场的研究,以改进锌锅的加热方式和锌锭的加入位置。但锌锅铝含量的稳定控制一直是生产中的一个难点,需对锌锅内有效铝含量的在线检测及控制和锌锅物流平衡进行深入研究。另外,退火炉炉辊辊形设计、炉内退

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火气氛和露点控制、,究。

(5)AHSS(DP)、相变诱导塑性钢(TRIP)、复相钢(CP)和马氏体钢(MART),是当前汽车钢板开发的重点。

AHSS钢板中添加较多的合金元素,如Mn、Si、A1、Cr、P、Ti、Nb、Mo。在这些元素中,有些元素易在表面富集,生成一层薄的氧化膜。在钢板热镀锌过程中,当钢板进入锌液瞬间,钢板表面发生锌液对钢板的润湿、Fe的溶解及锌液中Al和Fe反应生成Fe2Al5阻挡层等一系列过程。当钢板表面生成合金元素氧化膜以后,降低了锌液对钢板的浸润性,使钢板不能顺利镀锌,表面发生漏镀点,这是当前高强度热镀锌钢板生产中的一个

在热镀锌生产线上既要保证DP钢和TRIP钢的组织和性能,又要得到附着力强和无漏镀点的镀层,决不是一件容易的事。AHSS高强度热

镀锌钢板的开发将围绕如何解决这两个矛盾来展开,即解决AHSS高强度钢板固有的退火热处理制度与镀锌工序之间的矛盾和高强度钢的合金元素与钢板可镀性之间的矛盾。这就是先进高强度热镀锌工艺成为当前热镀锌技术研发重点的原因。