热浸镀锌合金钢板的膜厚

1、热浸镀锌合金钢板的热浸镀锌合金钢板的膜厚膜厚 FeFe浓度的同时分析浓度的同时分析Simultaneous Analysis of Thickness and Iron Content of Galvanized Coating河野河野 久征、久征、古澤衛一、片岡由行古澤衛一、片岡由行理学电机工业株式会社理学电机工业株式会社热浸镀锌合金钢板制造流程热浸镀锌合金钢板制造流程钢板钢板冷却流程冷却流程加热炉加热炉镀锌槽镀锌槽热浸镀锌热浸镀锌(GI)(GI)合金化合金化(GA)(GA) 相相 Fe5Zn21铁铁板板 1相相 FeZn7 相相 FeZn13Fe 5.5 6.2%Fe 7.0 11.4%F

2、e 18.0 20.0%Fe - 100% FeFe浓浓度度 相相 特特性性 融融点点() 相相 腐腐蚀蚀（喷喷涂涂性性） 530 1 相相 最最佳佳状状态态 620-668 相相 粉粉化化 668-720 监控监控FeFe的平均含量的平均含量, ,管理烧成流程管理烧成流程（等）制造产品（等）制造产品。 Fe Fe 低浓低浓度度; ; 层层増加増加 Fe Fe 浓度；約浓度；約11%11%、最佳状态、最佳状态 相、相、 相相 同时降低同时降低 Fe Fe 高浓高浓度；度； 层层増加増加FeFe平均浓度平均浓度热浸镀锌热浸镀锌合金合金钢板的层结构与钢板的层结构与特性特性浓浓镀锌合金化分析方法的进

3、展镀锌合金化分析方法的进展单面单面GIGIEGL薄薄2 2层层CGL厚厚GAGA近年近年仪器分析仪器分析 GDSGDS（采用实验式定量）（采用实验式定量）界面问题（界面问题（困难？困难？） 线衍射线衍射（平行光学系统、实验式定量）（平行光学系统、实验式定量） 荧光线（线高角、低角取出）荧光线（线高角、低角取出）化学分析化学分析 取样（溶解）时的溶解深度的控制相当困难取样（溶解）时的溶解深度的控制相当困难 注）近年、膜厚测定主要采用射线荧光法注）近年、膜厚测定主要采用射线荧光法. .可以从理论上推定误差可以从理论上推定误差新开发新开发1980 1980 中叶挪威编码中叶挪威编码（表面绣（表面绣3

4、 3年、穿孔年、穿孔6 6年）年） 19801980年后半；（表面绣年后半；（表面绣5 5年、年、穿孔穿孔1 10 0年）年）19701970年代后半加拿大编码年代后半加拿大编码（表面绣年、穿孔（表面绣年、穿孔年）年）厚厚热浸镀锌合金热浸镀锌合金化对应化对应2000 2000 前后前后润滑层润滑层薄膜薄膜FPFP法法采用采用XRF,XRF,进行合金化热浸镀锌分析进行合金化热浸镀锌分析1.1.合金层的合金层的平均平均 Fe (%)Fe (%)2.2.合金层的全附着合金层的全附着量量 (g/m2)(g/m2)Zn,Fe分析上的课题分析上的课题: :1.1.合金层与钢板均含合金层与钢板均含FeFe。

5、2.2.合金层不均匀、并且合金层不均匀、并且, ,相的差异曾层结构相的差异曾层结构。确定合金层的确定合金层的FeFe含量与合金层附着含量与合金层附着量量分析深度的探讨分析深度的探讨与与薄膜薄膜FPFP法（采用比率法（采用比率法）法）的开发变得尤的开发变得尤为重要为重要。钢钢板板（FeFe）Fe-Kb bZn-Ka-KaZn-Kb bZn-La aFe-Ka a分析分析对对象？象？合金合金层层Fe基Zn-KaFe-Ka线光管线光管Zn-Fe合金Zn-KbFe-Ka（标准角度（标准角度）（高角）（高角）（低角）（低角）注）分析深度、作为注）分析深度、作为Zn-FeZn-Fe合金的合金的FeFe浓度

6、浓度11%11%, ,规定需得到与无限厚相比较规定需得到与无限厚相比较99%99%的理论荧光线的厚度的理论荧光线的厚度. .采用采用X X射线荧光分析（多道同时分析型射线荧光分析（多道同时分析型）推定分析深度推定分析深度热浸镀锌合金化测试强度热浸镀锌合金化测试强度分布分布Zn-KZn-Ka a X X射线射线強度強度Zn-LZn-La a X X射线射线強度強度404652586470182328333843Fe 13%Fe 7%90g/m230g/m250g/m2Fe 9%Fe 11%一个取出角一个取出角32 32 测定测定Zn-KaZn-Ka与与Zn-LaZn-La 相对强度变化相对强度变

7、化而而言言, ,分析分析值值变化较小变化较小. .70g/m2热浸镀锌合金化层测试強度分布热浸镀锌合金化层测试強度分布新方法：两个取出角新方法：两个取出角20 20 ( (低角度側低角度側) ) 、40 40 ( (高角度側高角度側) ) 即使强度变化，分析值变化也很小即使强度变化，分析值变化也很小（分析（分析误差误差小）小）135790.100.200.300.400.500.60Zn-Kb/Fe-Ka 强度强度比比 ( (高角度侧高角度侧) )Zn-Ka a/Fe-Ka a 强强度比度比( (低角度低角度侧侧) )90g/m230g/m2Fe 13%Fe 7%70g/m250g/m2Fe

8、9%Fe 11%光学系统与分析误差的评价光学系统与分析误差的评价強度发生強度发生0.50.5变化时的分析误差（附着量变化时的分析误差（附着量40g/m40g/m2 2 Fe11%Fe11%时）时） 两个取出角两个取出角 : Zn-Ka (40 : Zn-Ka (40) ) 、 Zn-Ka (20 Zn-Ka (20) )附着量误差附着量误差Fe% Fe% 误差误差Zn-Ka a(40deg) 强度变化强度变化+0.5%0.90 g/m20.52%Zn-Ka a(20deg) 强强度度变变化化 +0.5%-0.69 g/m2-0.69% 两个取出角：两个取出角：Zn-Kb/Fe-Ka (40),

9、 Zn-Ka/Fe-Ka (20)（使用強度比）（使用強度比）附着量误差附着量误差Fe% Fe% 误差误差Zn-Kb b/Fe-Ka a 強度比強度比 +0.5%0.45 g/m20.35%Zn-Ka a/Fe-Ka a 強度比強度比 +0.5%-0.30 g/m20.30% 层层钢板钢板 1层层 层层入射入射X线线来自于下层的来自于下层的X X线强度较微弱线强度较微弱, ,依存于上层的吸收依存于上层的吸收. .1.000.690.43 Zn-KbZn-Kb (High) (High) 的的X X线荧光线荧光強度比強度比来自于镀锌层来自于镀锌层( (各层各层) )的的X X线线蛍光強度比蛍光強

10、度比FPFP法将层作为单层演算法将层作为单层演算. .需研究分析法的误差需研究分析法的误差 1.7g/m237.7g/m27.4g/m2假定假定膜厚膜厚来自于单位重量的来自于单位重量的X X线荧光线荧光強度強度根据烧成条件来推测各层的厚度变化（假根据烧成条件来推测各层的厚度变化（假定）定）样品样品 B B样品样品 A A样品样品 C CSheet steel 1 例烧成过例烧成过多多 厚厚 层层、薄、薄 层层例焼成不足例焼成不足薄薄 层层、 厚厚 层层总附着量、平均总附着量、平均FeFe含有率含有率(%)(%)用各样品同时保持、薄膜用各样品同时保持、薄膜FPFP法、计算各层的法、计算各层的理论

11、强度、推定分析误差。理论强度、推定分析误差。1.7 g/m237.7 g/m27.4 g/m29.6 g/m20.4 g/m236.7 g/m24.8 g/m239.0 g/m23.0 g/m2基底基底随着合金化热浸镀铅金属层相变化随着合金化热浸镀铅金属层相变化分析误差的理论推定分析误差的理论推定 全附着全附着量量Zn-Fe g/m2Zn-Fe g/m2FeFe浓度浓度 % %厚厚 ( (例例 1 1）中，全附着量）中，全附着量g/m2g/m2、平均、平均FeFe浓度推定分析值浓度推定分析值比基准值小比基准值小. .这是因为来自最深层的灵敏度较低的缘故。这是因为来自最深层的灵敏度较低的缘故。全

12、附着量的推定分析結果的误差比较全附着量的推定分析結果的误差比较小。小。热浸镀锌合金化层热浸镀锌合金化层分析用分析用荧光多道元素同时分析仪器荧光多道元素同时分析仪器热浸镀锌合金化层分析用特殊光学系统热浸镀锌合金化层分析用特殊光学系统射线管射线管高角側测角仪高角側测角仪（n ）低角侧测角仪低角侧测角仪( ）一般元素用一般元素用测角仪测角仪测量条件表测量条件表仪器仪器理学多道同时分析仪器理学多道同时分析仪器 SimultixSimultixX X线光管线光管端窗型端窗型 Rh Rh 靶靶外加电压外加电压 50kV-50mA 50kV-50mA 测试时间测试时间4040秒秒测试面积测试面积30mm30

13、mm直径直径光路气氛光路气氛真空真空波高分光器波高分光器 微分法微分法测试元素测试元素ZnKZnKZnKZnKFeKFeKFeKFeK其它元素其它元素取出角取出角高角度高角度低角度低角度高角度高角度低角度低角度标准标准分光晶体分光晶体LiF(200)LiF(200)LiF(200)LiF(200)LiF(200)LiF(200)LiF(200)LiF(200)各种各种检测器检测器S-PCS-PCS-PCS-PCS-PCS-PCS-PCS-PC各种各种样品高度的分析误差样品高度的分析误差. .样品变高时样品变高时1) 1) 用用ZnK(H),ZnK(L)ZnK(H),ZnK(L)分析时分析时强度

14、变化强度变化ZnK(H)ZnK(H)ZnK(L)ZnK(L)+1.6%+1.6%+1.9%+1.9%分析值变化分析值变化ZnFe(g/mZnFe(g/m2 2) )Fe%Fe%+0.62+0.62-0.69-0.692 2）用）用ZnK(H)/FeK(H) ZnK(H)/FeK(H) 和和 ZnK(L)/FeK(L) ZnK(L)/FeK(L) 分析分析时时 强度变化强度变化 H H 侧比率侧比率L L 侧比率侧比率0.0%0.0%+0.3%+0.3%分析值变化分析值变化ZnFe(g/mZnFe(g/m2 2) )Fe%Fe%-0.25-0.25+0.11+0.11热浸镀锌合金化层分析热浸镀锌

15、合金化层分析FeFe含量含量热浸镀锌合金化层分析热浸镀锌合金化层分析Zn-Fe (GA)付着量付着量 (g/m2)404550556065404550556065Chemical ValueXRF Value正確度正確度 0.77Zn-FeZn-Fe付着量付着量测试再現精度；热浸镀锌合金化层测试再現精度；热浸镀锌合金化层RepeatRepeatZnFe weightFeg/m2mass%150.3612.07250.3812.11350.4212.09450.4112.10550.3212.11650.4212.11750.3512.08850.4312.10950.3412.081050.3

16、712.04Average50.3812.09Std dev.0.0360.022C.V.%0.070.18分析结果的评价膜厚范膜厚范围围FeFe浓浓度范度范围围分析法分析法（g/mg/m2 2）（重量）（重量）XRD(1)XRD(1)25251101102.52.54 418180.60.6XRF(2)XRF(2)303090901.41.45 518180.80.8本方式本方式454563630.770.779.59.514.514.50.280.28注）注）XRD(1)XRD(1)；川鉄技法；川鉄技法Vol.18 N0.2(1986),129-135Vol.18 N0.2(1986),1

17、29-135XRF(2)XRF(2)；日本金属学会法第巻、第号；日本金属学会法第巻、第号(1991)(1991)采用本方式的分析结果采用本方式的分析结果, ,分析范围较窄分析范围较窄, ,分析准确度良好。实际条件下分析准确度良好。实际条件下, ,可认为具有与上述可认为具有与上述2 2法同等的法同等的分析性能。分析性能。结论结论 小小结结标准标准X X线荧光同时型分析仪器，配置低角度，高角度时，线荧光同时型分析仪器，配置低角度，高角度时，受限制，为缓和该矛盾，采用利用受限制，为缓和该矛盾，采用利用Zn/FeZn/Fe之比的薄膜之比的薄膜FPFP法法非常有效，并得到佐证非常有效，并得到佐证采用薄膜

18、采用薄膜FPFP法、可推定理论性分析法所产生的误差，与法、可推定理论性分析法所产生的误差，与传统的实验性验证误差方式相比较而言，可减轻负担因传统的实验性验证误差方式相比较而言，可减轻负担因可推断误差，得出分析品种的组分（钢板的厚度等可推断误差，得出分析品种的组分（钢板的厚度等）。）。开发适合压片加工的很薄的磷系润滑层分析、因利用开发适合压片加工的很薄的磷系润滑层分析、因利用X X线荧光分析法、可同时分析（扩充线荧光分析法、可同时分析（扩充性）。性）。该分析法最适合厚热镀锌合金化钢板分析同时，适用该分析法最适合厚热镀锌合金化钢板分析同时，适用于于EGLEGL制作的薄合金镀层制作的薄合金镀层。热浸镀锌合金化层上的热浸镀锌合金化层上的表面処理膜的同时表面処理膜的同时分析分析电电 镀镀 锌锌 合合 金金附着量与附着量与FeFe含量的化学分析值与含量的化学分析值与X X线分析值线分析值Zn-Fe付着量