热镀铝锌板镀层表面沟槽印及相应条状锌花不均的对策研究

张强，黄晓明

（云南机电职业技术学院，云南 昆明 650203）

钢铁氧化生锈会影响其外观和使用寿命，抗氧化性差是其自身的致命弱点。因此，防止钢铁在使用过程中氧化生锈一直是人们需要解决的难题。热镀铝锌板是采用热浸镀的方法在钢铁表面镀上一层铝锌合金防护层，它结合了热镀锌板和热镀铝板的特性，既具有纯锌镀层的牺牲性保护及切边电化学保护作用，又具有纯铝镀层良好的抗高温氧化性能和耐大气腐蚀性能。此外，热镀铝锌板还具有高装饰性的锌花花纹，可以改善产品外观，能够进一步满足不同客户的使用需求，热镀铝锌板产品近年来越来越受到国内外的关注。在热镀铝锌板生产过程中镀层表面存在锌花不均和沟槽印一直是影响该产品表面质量的主要原因之一，同时也成为了该产品表面质量控制的技术难点。本论文是对热镀铝锌板表面锌花不均和沉没辊沟槽印的形成原因进行分析和研究，根据研究结果提出了生产工艺改进措施，为治理该产品表面沟槽印及条状锌花不均缺陷问题提供了理论指导依据，对进一步提高产品表面质量具有重要意义。

1 热镀铝锌板产品的基材及合金镀层成分

由于生产热镀铝锌板生产线的生产设备及生产工艺是在热镀锌板生产线的基础上研发成功的，所以二者的生产设备及工艺流程有很多地方是相似的，其工艺流程是以优质冷轧板作为基材，经开卷、焊接、清洗、退火、热浸镀铝锌合金层、气刀、冷却、平整、镀后处理、卷取等工艺后生产出热镀铝锌板产品。用于生产热镀铝锌板产品的常用基材有DX51D+AZ和DX52D+AZ 两种，其化学主要成分是C、Mn、P、S。热镀铝锌板基材的两侧外表面是Al-Zn 合金镀层，合金镀层主要化 学 成 分 是Al55%±1.5、Zn43.5%±1.5、Si1.5%±0.2，杂质成分Fe ＜0.45%、Cd ＜0.001%、Cu ＜0.001%、Pb ＜0.005%。

2 镀层表面缺陷特征分析

2.1 沟槽印

在实际生产中跟踪记录发现，成品表面出现沟槽印缺陷与沉没辊使用时间密切相关，刚开始生产时，镀层表面出现沟槽印现象不明显，而在生产中、后期沉没辊使用较长时间后产品开始出现严重沟槽印。此外，在生产中，跟踪观察发现沉没辊出锅时辊面状态被腐蚀破坏的，而且表面黏附着结瘤（如图1），聚集到沉没辊沟槽处的结瘤会给带钢造成划伤、沉没辊沟槽印，甚至出现沉没辊与带钢之间相对滑动而造成沉没辊故障。

图1 号沉没辊出锌锅时表面形貌

图2 产品条状锌花不均形貌

2.2 锌花不均

在实际生产中，常见锌花不均缺陷主要形貌有沉没辊沟槽印造成的条状锌花不均、气刀气流造成的锌花不均、冷却速度不均造成的锌花大小不均和镀液成分不均造成的锌花不均。对成品表面的锌花不均进行观察分析后发现，镀层表面的锌花不均缺陷主要是以条状锌花不均为主（如图2），而且其条状锌花形貌的间距与沉没辊沟槽间距具有良好的对应性。因此，可推断在热镀铝锌板生产的中、后期沉没辊的表面产生了结瘤，结瘤影响了镀层的正常结晶，从而使镀层表面出现了条状的锌花纹路。

2.3 结瘤成因分析

将沉没辊上的结瘤取样后，用扫描电子显微镜和能谱分析仪进行检验分析。分析结果表明，结瘤是由Fe 在达到饱和浓度时与Zn、Al 发生反应而形成的锌-铁合金化合物（FeZn7、FeAl13）及铝-铁合金化合物（Fe2Al5）。合金镀液中的Fe 主要来源有三个，一是铁粉残留于带钢表面没有被清洗干净，二是热浸镀时带钢表面的铁与合金镀液反应而相互扩散，三是来源于镀液中的沉没件。Fe 在镀液中的饱和浓度是0.45%，当镀液中Fe 浓度超过饱和浓度就会与Zn、Al 发生反应结晶析出附着在沉没辊上生成结瘤或形成渣子下沉到铝锌锅底。因此，热浸镀工艺环节必须控制好镀液中Fe的含量，避免Fe 在镀液中的含量达到饱和状态时与Zn、Al发生反应形成结瘤。

3 预防及改进措施

3.1 沉没辊改进

一是对制作沉没辊的材质进行耐腐蚀性研究，提高辊面的耐腐蚀性能，防止辊面受到腐蚀后在腐蚀面上形成结瘤。二是设计改善沉没辊沟槽的形状及尺寸，保证镀液在沉没辊沟槽中有良好的流动性，避免镀液聚集在沟槽出形成结瘤。三是可以用不带沟槽的平整辊代替有沟槽的沉没辊进行生产实验。

3.2 结瘤的控制

一是控制好带钢入铝锌锅时的温度，尽量将带钢入锅时的温度控制在580±10℃范围内，避免带钢入锅温度过低或过高而对镀液温度造成波动。镀液温度过低会使Fe 合金化合物析出，温度过高会使铁与镀液反应速度加快而导致镀液中Fe 含量过高。二是在热浸镀工艺环节增加预热装置，在添加镀液成分时先将合金锭加入预热装置加温融化到一定温度再倒入铝锌锅。三是制定合理的刮辊作业和捞渣作业操作规范和监管制度。四是加强对铝锌锅内的镀液进行搅拌，确保铝锌锅内各区域镀液成分的均匀性及温度的均衡性。

4 结语

本论文对热镀铝锌板产品镀层表面出现沟槽印及相应条状锌花不均的缺陷问题进行了研究，研究分析表明，镀层表面出现沟槽印及条状锌花不均是由沉没辊结瘤所致。通过对实际生产工艺及结瘤成因的综合研究分析，提出了通过改进沉没辊耐腐蚀性、改进沉没辊的结构设计、控制镀液中Fe含量及镀液温度等手段，可以有效地治理沟槽印及相应条状锌花不均的缺陷问题。