镀锌板是指表面镀有一层锌的钢板。钢铁表面防腐主要是通过钢铁表面的金属或非金属
涂层来实现的,
镀锌是一种经常采用的经济而有效的防锈方法。镀锌板最先是由
波兰人森吉米尔把
退火工艺和热镀锌工艺联合起来,并于1931年在波兰形成了热镀锌作业线,经过长期的发展和技术革新,如今镀锌板已经成为中国钢材生产的一个重要品种,是钢材深加工领域的一个重要分支,属于高附加值钢材产品。镀锌板应用范围比较广泛,主要用于建筑、汽车、家电和轻工等行业。
简史
第一条热镀锌作业线
波兰人森吉米尔首先成功地把退火工艺和热镀锌工艺联合起来,并于1931年在波兰建成了第一条
带钢连续热镀锌作业线,这种镀方法被称为森吉米尔法镀锌。该工艺是将带钢在氧化性气氛内加热到400C°烧掉带钢上的
轧制油,然后在带有还原性保护气的辐射管加热段继续加热。保护气通常由分解氨生成,含 75%H2、25%N2,很容易爆炸。但在当时的技术条件下很难通过其它途径得到N2。带钢表面经过还原后进入铁锌锅中
镀锌。镀锌后的钢板还要经过平整和钟化处理。当时还没使用高温计。自动控制更无从谈起。人们用挤压控制镀锌层厚度,没有无铅锌锭,不考虑环保要求。一般生产线的产量在10~15t/h之间,产品只用于建筑行业。值得注意的是这种工艺适用于生产高强钢。
明火加热段发展
进入20世纪50年代末期,明火加热段的燃烧技术有了新的发展,Stein Heurtey公司研制了火焰垂直于
带钢的燃烧技术,Selas 公司研制了火焰平行于带钢的燃烧技术,这使得带钢的加热速度大大提高。炉内形成还原性气氛,明火段与带保护气的辐射管段被一个喉部连接起来,在明火加热段的出口带钢可以加热到 600~700C°,增加了喷冷段,以便快速冷却带钢,最大线速度达120~130m/min,产量达25~35t/h。这种工艺是从森吉米尔法
镀锌工艺改良而来,因此叫改良森吉米尔法镀锌工艺。这时控制仪表已开始应用,DDQ产品还没有出现,铁锌锅中的底渣成为当时的主要问题。这个阶段出现了锌花产品,将
磷酸盐溶液或蒸汽和水的混合体喷向从锌锅中出来尚未凝固的锌层,形成美丽的锌花板面。
气刀的出现
20世纪70年代初的另一个发展是气刀的出现,它采用蒸汽,后来发展成
压缩空气控制镀锌层厚度,由于挤压辊维修周期很短,3~4天就要拆卸一次,边部控制困难,而且
带钢速度快时会造成喷溅。气刀的出现使
镀锌线的速度提高到160~170m/min,接近了现在的水平。在同一时期,光整机也加进了镀锌线中,产品的质量得到很大提高镀锌线最重要的发展就是陶瓷锌锅的使用它解决了锅体严重腐蚀的问题。同时使锌液中AI含量增加到0.2%。后来发展的Galvalume和Aluminized产品,Al含量达到 55%和100%,渣开始浮在锌液上,可以随时清理。镀锌产品的附着性有了很大提高。
电镀锌产品出现
20世纪70年代末80年代初,大量使用防冻盐清理冰雪路面,使得汽车的腐蚀加快。人们开始使用镀锌板这种防腐性很好的材料制造汽车,使镀锌板进入了一个新的市场。它要求更薄的钢板和更薄的镀锌层。由于焊接的要求,出现了DDQ产品,还出现了电镀锌产品。电镀锌产品更适合汽车制造的要求,这时真空脱气和连铸技术还没普及。汽车市场的出现使
镀锌产品发展到现在的水平。
分类
镀锌钢板根据生产工艺的不同可分为热镀锌和
电镀锌两大类,由于热镀锌和电镀锌原理不同,热镀锌层和电镀锌层结构不同,热镀锌层分为两层,而电镀锌层只有一层,可以采用金相法直接观察进行鉴别。当采用金相
显微镜无法区分镀层层数时,可采用
扫描电子显微镜观察镀层层数。如果从层次上无法识别,可采用EBSD
系统分析镀层中有无
锌Fe合金相。
生产工艺
热镀锌
热镀锌也称热浸锌和
热浸镀锌,热镀锌是将钢材浸泡在熔融状态的液态锌中后使其表面形成一层合金保护层的防腐方法。锌的优势在于既可以在钢材表面形成致密的保护
涂层隔绝其与空气的接触,又可以牺牲阳极保护基体。由于锌的腐蚀速度远远小于钢材,因此可有效保护钢材,大大提高钢材的耐腐蚀性,使其使用寿命达几十年。
电镀锌
电镀锌也称冷镀锌,其原理是利用
电解原理在工件表面形成均匀致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程,从而防止钢材腐蚀。
电镀锌是将试件经过除油、
酸洗后放人锌
盐溶液中,并连接电解设备的
负极,在试件的对面放置锌板并连接电解设备的正极,利用电流从IF极向负极的定向移动,
电解液中Zn2+在
电势作用下
成核生长沉积到试件上形成镀锌层,电镀过程中没有锌铁之间的扩散过程,因此电镀层从
微观组织上观察只有一层纯锌层。
性能参数
应用领域
镀锌板在中国也得到了广泛应用,主要用于建筑、轻工、汽车、农牧
渔业、商业等行业。其中:建筑业用镀锌板作防大气腐蚀的工业及民用建筑屋面板、通风管道、轻型结构等,约占总用量的20%~25%;轻工行业用其制造家电的外壳、民用烟囱、防盗门以及厨具等,约占总用量的30%;汽车用镀锌板正处于发展时期,目前占总用量的10%左右,2005年估计占总用量的15%~20 0.4;农牧渔业用镀锌板作粮食储运、肉类及水产品的冷冻加工用具等,约占总用量的10%;商业用镀锌板主要作物资的储运、包装用具,估计占总用量的10%,其它行业用量约占总量的15%左右。
产品外观
电镀锌与热镀锌钢材传统的区分方法主要是感官检验锌花。锌花是指热镀锌钢材从锌锅拉出后,随着锌层的冷却凝固,镀层中的锌结晶时生成的一种具有特定位向的粗大
晶粒。热镀锌钢材表面通常比较粗糙,具有典型的锌花特征;而电镀锌钢材的表面比较光滑。
随着新技术的提高与发展,即使是同一厂家的电镀锌与热镀锌钢材从外观上已无法进行区分,热镀锌钢材已不具备普通锌花的典型特征,尤其是无铅锌液生产的无锌花或小锌花的热镀锌钢材旧。甚至有时热镀锌钢材表面比电镀锌钢材表面更加光亮,反光性更好。另外由于气刀技术的进步,小锌花和无锌花生产技术的不断完善,热镀锌钢板的表面质量大大提高。因此,目前已不能通过感官检验锌花来区分两者。
发展趋势
近年来,随着中国经济的持续快速发展,国内镀锌板需求不断增加,镀锌板表观消费量已由2000年的377万吨增加到2021年的4 165万吨,期间增长了11倍,复合增长率达到12.1%。2021年国内镀锌板表观消费量为4165万吨,同比下降11.1%,占全国钢材表观消费总量的3.2%。
从生产和消费数据看,中国国产镀锌板的市场占有率已达96%,摆脱了已往消费依赖进口的现象。扣除重复材后,2021年中国镀锌板实际消费量为3191万吨,同比下降16.1%,占全国钢材实际消费量的比重为3.4%。分区域看,镀锌板的消费量与区域经济活跃程度和经济总量密切相关,因此中国镀锌板消费市场主要集中在华东和中南,两区域占全国消费量的比重超过64%;其中,华东占比37.1%,中南占比27.3%。此外,西南占比13.4%,
华北地区占比10.7%,
西北占比7.1%,
东北地区占比4.5%。
相关标准
GB-T/2518-2008 镀锌板国家新标准