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1、锌合金镀层板材简介锌合金镀层板材简介中央空调事业部制造中心工程部2009-09镀锌板的发展镀锌板的发展目前国内1979年武钢建成第一条国内连续热镀锌生产线，1990年宝钢才有另一条热镀锌线，睡着改革开放的发展热镀锌才有了飞速的发展攀钢热镀铝锌板应用概况uu 电气柜电气柜电气柜电气柜uu 防爆带防爆带防爆带防爆带行业2006年2007年2008年发货量百分比%发货量百分比%发货量百分比%电控柜2784770.092945565.583168479.47彩涂453311.4136508.1300家电9262.3342319.4237769.47其它642216.16757616.87441111.
2、06合计397281004491110039871100攀钢热镀铝锌产品分行业流向攀钢热镀铝锌产品分行业流向攀钢热镀铝锌产品分行业流向攀钢热镀铝锌产品分行业流向 （数量：万吨）（数量：万吨）（数量：万吨）（数量：万吨）uu 空调底盘空调底盘空调底盘空调底盘uu PDPPDPPDPPDP背板背板背板背板 单面镀层厚度单面镀层厚度 （um）镀层品种镀层品种密度密度（g/cm3）双面镀层重量（双面镀层重量（g/m2）120150165180 GL3.7516202224 GF6.609.111.412.513.7 GI7.148.410.511.612.6热镀铝锌板耐蚀性能 同等镀层重量时，同等镀层
3、重量时，同等镀层重量时，同等镀层重量时，GLGL镀层厚度约为镀层厚度约为镀层厚度约为镀层厚度约为GIGI的的的的2 2倍倍倍倍钢的整体热处理钢的整体热处理其特点是改善工件的内在质量其特点是改善工件的内在质量, ,而这一般不是肉眼所能看到的而这一般不是肉眼所能看到的 热镀铝锌板工热镀铝锌板工艺要求高于普通艺要求高于普通镀锌板是其品质镀锌板是其品质提升的重要提升的重要 因因素素将较普通热镀锌板生产而言，铝锌合金镀层钢板的生产对基板清洁度有更加严格的要求，在退火炉前设置电解脱脂清洗段。 为了需确保炉内强的还原性气氛和严格控制炉鼻处的零点温度为获得较好的镀层附着性，带钢入锌锅温度要比镀液温度低约50。
4、镀后需要快速冷却，冷却速度一般要求1030/s。镀铝锌合金镀层板一般也进行铬酸钝化后处理，近年来，为提高热镀铝锌合金镀层板的成形性及环保性，将辊涂丙稀酸工艺开始逐渐取代传统的铬酸钝化，且无铬有机钝化逐渐受到广泛关注。清洗清洗退火退火热镀热镀镀后处理镀后处理生产工艺特性2.1 清洗：较普通热镀锌板生产而言，铝锌合金镀层钢板的生产对基板清洁度有更加严格的要求。这是由于热镀铝锌合金时，镀液铝含量较高、镀液温度较高、铝易氧化、易产生锌蒸汽，从而易恶化镀层附着性。因此，为确保镀层粘附性，热镀铝锌合金镀层板生产一般需采用炉外清洗，即在退火炉前设置电解脱脂清洗段。2.2 退火：热镀铝锌合金镀层板的退火与普通
5、热镀锌板相比有两个问题需考虑：一是对LCAK钢如何实现在线过时效处理，因其过时效的最佳温度为300350，而带钢入锌锅温度要求大于550；二是由于其镀液温度比锌的熔点高出200左右，易引起炉鼻处锌的蒸发，这种锌蒸汽附着在带钢上，就会使产品产生漏镀缺陷，因而需确保炉内强的还原性气氛和严格控制炉鼻处的零点温度。鉴于此，国外一些生产厂家将炉内H2含量提高到了40%60%，炉鼻处的零点温度控制在-50以下。2.3 热镀：由于Al-Zn合金熔点较高，故其镀液温度比普通热镀锌温度高，最佳温度范围为620650。为获得较好的镀层附着性，带钢入锌锅温度要比镀液温度低约50。为了细化富铝的枝晶组织，减少枝晶间富
6、锌的晶粒的体积分数，以提高镀层耐蚀性（富铝枝状晶细小、晶间的间隙小，枝晶间富锌的晶粒要少、且细密地分散在镀层中），镀后需要快速冷却，冷却速度一般要求1030/s。2.4 镀后处理：与普通热镀锌相同，热镀铝锌合金镀层板一般也进行铬酸钝化后处理。但近年来，为提高热镀铝锌合金镀层板的成形性及环保性，将辊涂丙稀酸工艺开始逐渐取代传统的铬酸钝化，且无铬有机钝化逐渐受到广泛关注。此外，就热镀铝锌合金镀层板用作彩涂基板而言，因其表面较普通热镀锌板干净，且对预处理较敏感，预清洗过度，会导致镀层表面变黑，降低涂层粘附性，所以其预处理要求要暖和些。镀铝锌板（Galvalume Steel）板是美国伯利恒钢铁公司在
7、1972年开发。Galvalume钢板镀层钢板镀液成份 含量（含量（%）铝铝5459硅硅0.92.3铁铁 0.2铜铜 0.015铅铅 0.005钙钙 0.05锡锡 0.01镁镁 0.05镍镍 0.05锌锌 4144几种锌合金镀层在盐雾中质量损失与时间的关系几种锌合金镀层在盐雾中质量损失与时间的关系热镀铝锌板材的防腐蚀相关因素热镀铝锌板材的防腐蚀相关因素 涂层与镀层涂层与镀层涂层与镀层涂层与镀层 镀层耐蚀性镀层耐蚀性镀层耐蚀性镀层耐蚀性 涂层耐蚀性涂层耐蚀性涂层耐蚀性涂层耐蚀性加工变形程度加工变形程度加工变形程度加工变形程度应用环境应用环境应用环境应用环境镀层组织结构镀层组织结构镀层组织结构镀层
8、组织结构镀层重量镀层重量镀层重量镀层重量表面处理类型表面处理类型表面处理类型表面处理类型涂层膜厚涂层膜厚涂层膜厚涂层膜厚热镀铝锌板耐蚀性能镀镀 层层外层外层内层内层 枝晶间：富锌的枝晶间：富锌的相相枝晶：富铝的枝晶：富铝的相相中间层：中间层：Al-Fe-Si-Znuu镀层组织结构镀层组织结构镀层组织结构镀层组织结构热镀铝锌板耐蚀性能镀镀 层层外层外层内层内层 枝晶间：富锌的枝晶间：富锌的相相枝晶：富铝的枝晶：富铝的相相中间层：中间层：Al-Fe-Si-Znuu表面平整，呈银灰色表面平整，呈银灰色表面平整，呈银灰色表面平整，呈银灰色耐久性耐久性DURABILTY1.湿润状试验湿润状试验试验条件试
9、验条件:放置于相对湿度为放置于相对湿度为100%491的环境下，的环境下，并检查表面变化。并检查表面变化。试验条件试验条件:烟雾烟雾55环境下放置环境下放置22小时然后进行小时然后进行2小时小时干燥处理干燥处理2.盐水喷雾试验盐水喷雾试验试验方法试验方法:以以ASTMB117-73为准为准热镀铝锌板耐蚀性能热镀锌铝合金镀层板表面平整，呈银灰色，有金属光泽，其表面为均匀分布的Al-Zn合金晶花。其镀层表层为实心树枝状晶体，其枝晶部分为富铝的相固溶体，枝晶间是富锌的伪共晶相，内层为Al-Fe-Si-Zn金属间化合物层铝锌合金镀层板镀层的组织结构决定了其具有如下质量特性： 1)由于铝的非动态化保护作
10、用和锌的牺牲阳极保护作用的复合，因而热镀锌铝合金镀层板(简称GL)的显着性能特点是具有优异的耐蚀性，热镀铝锌合金镀层钢板镀层耐蚀性是普通热镀锌板的26倍。此外，GL板在使用的中、后期还表现出具有优异的耐切口腐蚀性。 2)由于铝的熔点较高、且具有较强的耐氧化和热反射性，因而GL板具有优良的耐高温腐蚀性能。GL板允许在300的工作环境下长期使用，可在500600高温环境下短期使用。GI的工作环境温度一般仅允许为室温，极限工作温度为230。 3)GL板表面平整，呈银灰色，有金属光泽，表面为均匀分布的Al-Zn合金晶花，因而具有良好的外观装饰性。 4)由于铝锌合金镀层的含孔率至少为2%，因而GL板在库
11、存、运输过程中容易发生腐蚀而产生白锈、黑斑等缺陷。此外，GL还具有良好的涂装性、加工成型性及焊接性能，能满足建筑、家电及汽车行业用户的要求。 GL板的质量特性决定了其在建筑、汽车等行业的广泛应用：板的质量特性决定了其在建筑、汽车等行业的广泛应用：1)建筑工业：代替热镀锌板使用，如屋顶、墙壁、防水板等建筑工业：代替热镀锌板使用，如屋顶、墙壁、防水板等2)汽车工业：代替镀铝板和铝板使用，如底层板、模压内层板、油汽车工业：代替镀铝板和铝板使用，如底层板、模压内层板、油滤管、排气系统部件和消声系统部件等滤管、排气系统部件和消声系统部件等3)家用电器工业：面包烤箱、电冰箱、空调、炉灶、烘箱、热交换家用电
12、器工业：面包烤箱、电冰箱、空调、炉灶、烘箱、热交换器部件等器部件等4)工业仪表：加热器、自动售货机、燃烧部件和工业冷冻柜等工业仪表：加热器、自动售货机、燃烧部件和工业冷冻柜等热镀铝锌板耐蚀性能富富富富ZnZnZnZn相：相：相：相：牺牲阳极（阴极保护）牺牲阳极（阴极保护）牺牲阳极（阴极保护）牺牲阳极（阴极保护）富富富富AlAlAlAl相：相：相：相：阻挡层（屏蔽保护）阻挡层（屏蔽保护）阻挡层（屏蔽保护）阻挡层（屏蔽保护）腐蚀速度：腐蚀速度：腐蚀速度：腐蚀速度：具有抛物线特征具有抛物线特征具有抛物线特征具有抛物线特征uu 镀层腐蚀机理镀层腐蚀机理镀层腐蚀机理镀层腐蚀机理腐蚀产物：腐蚀产物： Zn
13、(OH)Zn(OH)2 2 、ZnClZnCl2 2、 ZnOZnOAl(OH)Al(OH)3 3热镀铝锌板耐蚀性能uu 镀层腐蚀机理镀层腐蚀机理镀层腐蚀机理镀层腐蚀机理PH5PH12PH12：碱性碱性碱性碱性AlAl、ZnZn共溶区共溶区共溶区共溶区热镀铝锌板耐蚀性能 GL GL镀层耐蚀性为镀层耐蚀性为镀层耐蚀性为镀层耐蚀性为GIGI的的的的4 46 6倍倍倍倍热镀铝锌板耐蚀性能ProgressionofpaintfilmblisteringalongthedripedgeProgressionofpaintfilmblisteringalongthedripedge实验实验样品样品：使用：
14、使用热镀铝锌热镀铝锌板板( (钢基钢基DX51DDX51D、镀层、镀层120g/m2120g/m2、 表面光整、无铬钝化表面光整、无铬钝化) )加工大冷霸加工大冷霸120Q120Q的固定钩若干件；的固定钩若干件；根据镀铝锌板性能设计实验根据镀铝锌板性能设计实验实验实验方法方法：按照国标：按照国标GB5938-86GB5938-86中性盐雾实验中性盐雾实验(NSS)(NSS)法；法；实验实验阶段阶段：3 3天为一个阶段，进行天为一个阶段，进行7 7个阶段实验，记录每个阶段实验，记录每个阶段末尾板材情况个阶段末尾板材情况；实验实验内容内容：火焰灼烧破坏镀铝锌板的涂层，模具多次折：火焰灼烧破坏镀铝锌
15、板的涂层，模具多次折弯、拉伸破坏镀层的均一性，以检验产品加工对热镀铝弯、拉伸破坏镀层的均一性，以检验产品加工对热镀铝锌板的影响；锌板的影响；焰烧后表面变黑，未腐蚀焰烧后表面变黑，未腐蚀热镀铝锌板盐雾热镀铝锌板盐雾7272小时后小时后 ：焰烧样品焰烧样品：未焰烧样品未焰烧样品：表面基本无变化，未腐蚀表面基本无变化，未腐蚀 折弯位有轻微变黑折弯位有轻微变黑切边位未出现异常切边位未出现异常耐腐蚀性能实验阶段一耐腐蚀性能实验阶段一表面开始腐蚀，无生锈表面开始腐蚀，无生锈 热镀铝锌板盐雾热镀铝锌板盐雾144144小时后小时后 ：焰烧样品：焰烧样品：未焰烧样品：未焰烧样品：表面无明显变化，未腐蚀表面无明显
16、变化，未腐蚀 折弯位变黑加深折弯位变黑加深切边位未出现异常切边位未出现异常耐腐蚀性能实验阶段二耐腐蚀性能实验阶段二样品基体开始腐蚀样品基体开始腐蚀 热镀铝锌板盐雾热镀铝锌板盐雾216216小时后小时后 ：焰烧样品：焰烧样品：未焰烧样品：未焰烧样品：表面未腐蚀，有轻微变色表面未腐蚀，有轻微变色 折弯位变黑同折弯位变黑同144h144h切边位未出现异常切边位未出现异常耐腐蚀性能实验阶段三耐腐蚀性能实验阶段三基体腐蚀，涂层脱落基体腐蚀，涂层脱落 热镀铝锌板盐雾热镀铝锌板盐雾288288小时后小时后 ：焰烧样品：焰烧样品：未焰烧样品：未焰烧样品：表面未腐蚀，有轻微变色表面未腐蚀，有轻微变色 折弯位变黑
17、加深折弯位变黑加深折弯位变黑同折弯位变黑同144h144h切边位未出现异常切边位未出现异常耐腐蚀性能实验阶段四耐腐蚀性能实验阶段四基体腐蚀，涂层脱落，无生锈基体腐蚀，涂层脱落，无生锈 热镀铝锌板盐雾热镀铝锌板盐雾360360小时后小时后 ：焰烧样品：焰烧样品：未焰烧样品：未焰烧样品：表面未腐蚀，有轻微变色表面未腐蚀，有轻微变色 折弯位变黑同折弯位变黑同144h144h切边位未出现异常切边位未出现异常耐腐蚀性能实验阶段五耐腐蚀性能实验阶段五基体腐蚀生白锈，涂层脱落基体腐蚀生白锈，涂层脱落 热镀铝锌板盐雾热镀铝锌板盐雾432432小时后小时后 ：焰烧样品：焰烧样品：未焰烧样品：未焰烧样品：表面无白
18、锈，变黑，轻微变色表面无白锈，变黑，轻微变色 折弯位变黑变深折弯位变黑变深切边位未出现异常切边位未出现异常耐腐蚀性能实验阶段六耐腐蚀性能实验阶段六基体腐蚀变黑，无锈迹基体腐蚀变黑，无锈迹 热镀铝锌板盐雾热镀铝锌板盐雾500500小时后小时后 ：焰烧样品：焰烧样品：未焰烧样品：未焰烧样品：表面无白锈，变黑，无变黄表面无白锈，变黑，无变黄 折弯位变黑继续加深折弯位变黑继续加深切边位未出现异常切边位未出现异常耐腐蚀性能实验阶段七耐腐蚀性能实验阶段七实验情况说明未破坏涂层（即未经过火焰灼烧）的板材在加工过程中，未破坏涂层（即未经过火焰灼烧）的板材在加工过程中，模具挤压拉伸处模具挤压拉伸处镀层镀层和和表
19、面涂层表面涂层都有破坏，但仍保有较强都有破坏，但仍保有较强的防腐蚀性能，的防腐蚀性能，500h500h盐雾实验后仅折弯破坏处有发黑现象，盐雾实验后仅折弯破坏处有发黑现象，此处涂层完全腐蚀，镀层富此处涂层完全腐蚀，镀层富AlAl层有轻微腐蚀。层有轻微腐蚀。完全破坏涂层（即经过火焰灼烧后）的板材在加工中完全破坏涂层（即经过火焰灼烧后）的板材在加工中镀层镀层在有拉伤情况出现，因此拉伤位置有防腐蚀性能明显下降在有拉伤情况出现，因此拉伤位置有防腐蚀性能明显下降情况，但相比较镀锌板仍有优势，镀铝锌板在情况，但相比较镀锌板仍有优势，镀铝锌板在144h144h时表面时表面富铝（富铝（AlAl）层开始有较明显的
20、腐蚀，到）层开始有较明显的腐蚀，到432h432h镀层腐蚀到内镀层腐蚀到内层富锌（层富锌（ZnZn）层，）层，500h500h后腐蚀到镀层的后腐蚀到镀层的中间层中间层（Al-Fe-Al-Fe-Si-ZnSi-Zn），但仍未腐蚀到钢基。），但仍未腐蚀到钢基。以上可知，以上可知，表面涂层表面涂层是保护热镀铝锌板材的关键因素，其是保护热镀铝锌板材的关键因素，其次影响因素是次影响因素是镀层镀层。因此拉伸情况更严重的底盘在使用热。因此拉伸情况更严重的底盘在使用热镀铝锌方面存在更大的难度。镀铝锌方面存在更大的难度。 附：镀层腐蚀机理富富富富ZnZnZnZn相：相：相：相：牺牲阳极（阴极保护）牺牲阳极（阴极
21、保护）牺牲阳极（阴极保护）牺牲阳极（阴极保护）富富富富AlAlAlAl相：相：相：相：阻挡层（屏蔽保护）阻挡层（屏蔽保护）阻挡层（屏蔽保护）阻挡层（屏蔽保护）腐蚀速度：腐蚀速度：腐蚀速度：腐蚀速度：具有抛物线特征具有抛物线特征具有抛物线特征具有抛物线特征腐蚀产物：腐蚀产物： Zn(OH)Zn(OH)Zn(OH)Zn(OH)2 2 2 2 、ZnClZnClZnClZnCl2 2 2 2、 ZnOZnOZnOZnO Al(OH) Al(OH) Al(OH) Al(OH)3 3 3 3镀镀 层层外外层层内内层层 枝晶间：富枝晶间：富锌的锌的相相枝晶：富铝枝晶：富铝的的相相中间层：中间层：Al-Fe-Si-Zn
