镀锌基础知识

热镀锌钢板及钢带根底学问热镀锌板的优点热镀锌及其合金是钢铁材料最常见、最有效、最经济的耐大气腐蚀的工艺之一。热镀锌钢板具有志向的耐蚀、成形、涂装等综合性能以及本钱低、外观好等优点主要应用于建筑、汽车和家电行业。热镀锌层的电化学电位较钢铁材料电位更负，镀层具有优良的电化学疼惜性能。镀层较厚且致密、镀层及钢基体结合力强、耐久性好，镀锌量600g/m2热镀锌钢材的运用限可达30以上。钢材热镀锌层在运用过程中无需修理，热镀工艺简洁，对钢材形态尺寸适应性强，除板带钢材外，热镀工艺还广泛用于钢管、钢丝以及构造零部件，而且消费率高。镀锌层在经济上及其他防护涂层相比，具有很强的竞争力，特殊是对于长期运用的零部件，热镀锌层本钱远低于油漆涂层。热镀锌钢板的用处国外热镀锌钢板的最重要应用领域为建筑、汽车、电器三个行业，它们占有热镀锌钢板消费的大部分比例，然而国内状况有些不同，除建筑、汽车业外，轻工业也是一大用户，且农牧渔业、商业也需较大用量。表1列出了一些热镀锌钢板在一些行业的应用实例。表1热镀锌钢板的应用举例序号行业应用部位1建筑业外部——屋顶，外侧墙板、门窗、檐沟、卷帘门窗、落水槽及管；内部——墙体龙骨架、吊顶龙骨架、通风管；设备及构造——暖气片、冷弯型钢、脚踏板和架子2汽车业车身——外壳，内面板、底盘、支柱、内部装饰构造、地板、翼子板、门、行李箱盖、导水槽；构件——油箱、挡泥板、消音器、散热器、排气管、滤气管、输油管、输油管、制动管、发动机部件、车底和车内部件、供暖系统零件；3电器业家电——冰箱底座、外壳、洗衣机外壳、净气机、厨房设备、冷冻室、收音机、收录机底座；电缆——铠装电力电缆、邮电通讯电缆、电缆地沟托架、桥架、挂件；4农牧业粮仓〔筒仓〕畜舍、饲料和水槽、温室大棚棚架、烘烤设备5交通运输铁路——车棚盖、内部框架型材、路标牌、车厢内壁；船舶——集装箱、通风道、冷弯框架；航空——飞机库、标牌；马路——高速马路护栏、隔音壁。6土木水利水纹管道、庭院护栏、水库闸门、水道河槽7石油化工汽油桶、保温管道外壳、包装桶8冶金焊管坯料、钢窗坯料、彩涂板基板9食品包装干、湿罐头盒、茶叶桶、油漆桶、包装袋、饮料桶、各类瓶盖10轻工业民用烟筒、儿童玩具、各类灯具、办公用具、家具镀锌牌号及技术要求1、镀锌钢板和钢带牌号的命名常见牌号有DX51D+Z、DX52D+Z、DC51D+Z、DC52D+Z、S350GD+Z等。镀锌钢板或钢带牌号是由产品用处代号、钢级代号、钢种特性、热镀锌代号〔D〕、+、镀层总类代号五部分构成，详细牌号命名方法如下：A〕冷成形用镀锌板：牌号举例：DX51D+Z(或ZF\AZ)、DC51D+Z(或ZF\AZ)、DD52D+Z〔或ZF\AZ〕DX：第一位字母D表示冷成型用扁平钢材，第二位字母假设为X，代表基板的轧制状态不规定；第二位字母假设为C，代表基板规定为冷轧基板；第二位字母假设为D，则代表基板规定为热轧基板；51~57：二位数字表示钢级别序号；二位数字后一个D是热镀锌的代号；Z表示镀层为纯锌，ZF表示镀锌铁合金、AZ表示镀铝锌。所以：DX51D+Z就表示产品用处为冷成形用，扁平钢材，未规定基板状态，钢级序列号为51，纯锌镀层，热镀产品。B〕其他镀锌牌号命名例如S350GD+Z：S表示为构造用钢，350表示规定最小屈从强度为350Mpa，G表示钢种特性不规定，D表示热镀锌，+Z表示镀层为锌。HX340LAD+ZF：表示产品用处为冷成形用高强度扁平钢材，不规定基板状态，规定最小屈从强度为340Mpa，钢种类型为高强度低合金钢，锌铁合金镀层，热镀产品。HC340/590DPD+Z：表示产品用处为冷成形用，高强度扁平钢材，规定基板为冷轧基板，规定最小屈从强度值为340Mpa，规定最小抗拉强度为590Mpa，钢种类型为双相钢，纯锌镀层的热镀产品。2、镀锌钢板及钢带牌号及钢种特性见表2表2镀锌板常用牌号及特性钢种特性牌号说明低碳钢DX51D+Z，DX51D+ZF一般用处〔未作冲压要求，实际常用作一般折弯、冲压用〕DX52D+Z，DX52D+ZF一般冲压用无间隙原子钢DX53D+Z，DX53D+ZF深冲DX54D+Z，DX54D+ZFDX56D+Z，DX56D+ZF超深冲DX57D+Z，DX57D+ZF构造钢S220GD+Z，S220GD+ZF构造用S250GD+Z，S250GD+ZFS280GD+Z，S280GD+ZFS320GD+Z，S320GD+ZFS350GD+Z，S350GD+ZFS550GD+Z，S550GD+ZF3、外表质量的代号一般级外表FA较高级外表FB高级外表FC4、镀层种类、镀层外表构造、外表处理代号见表3表3分类工程类别代号镀层种类纯镀锌层Z锌铁合金层ZF镀层外表构造纯镀锌层〔Z〕一般锌花N小锌花M无锌花F锌铁合金镀层〔ZF〕一般锌花R外表处理铬酸钝化C涂油O铬酸钝化+涂油CO无铬钝化C5无铬钝化+涂油CO5磷化P磷化+涂油PO耐指纹膜AF无铬耐指纹膜AF5自光滑膜SL无铬自光滑膜SL5不处理U5、镀锌钢板及钢带尺寸、外形及其允许偏向。〔1〕镀锌钢板及钢带公称尺寸范围见表4-1表4-1工程公称尺寸〔mm〕公称厚度公称宽度钢板及钢带600~2050纵切钢带<600公称长度钢板1000~8000公称内径钢带及纵切钢带610或508备注：镀锌钢板公称厚度包含基板厚度和锌层厚度〔2〕镀锌钢板及钢带尺寸允许偏向对于规定的最小屈从强度不小于260MPa，但小于360MPa的钢板和钢带，以及牌号为DX51D+Z〔ZF〕、S550GD+Z〔ZF〕的钢板和钢带，其厚度偏向符合表4-2表4-2公称厚度以下公称厚度时的厚度允许偏向≤1200>1200~1500>1500≤1200>1200~1500>1500±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±0±±±±±±>±±±±±±>±±±±±±±±±±±±备注：对于规定最小屈从强度小于260MPa的镀锌钢板和钢带，及该表比精度约高0.01~0.02左右，未列出，其厚度允许偏向详见GB/T2518-2021(P.15)6、钢及钢带举荐的镀锌层重量及相应的镀层代号见表5表5镀层种类镀层形式镀层重量范围〔g/m2〕举荐公称镀层重量〔g/m2〕镀层代号Z等厚镀层50~60060、80、100、120、150、180、200、220、250、275、350、450、60060〔经协商也可表示为30/30〕、80〔40/40〕、100〔50/50〕ZF等厚镀层60~18060、90、120、14030/30、45/45、60/60、70/70Z差厚镀层25~15030/40、40/60、40/10030/40、40/60、40/100差厚镀层如30/40，分别表示上、下外表公称镀层重量，镀层较厚面重量及另一面镀层重量比值应不大于3镀锌重量和镀层厚度的关系：单面镀锌10g/m2µm，50g/m2µm7、外表处理〔1〕铬酸钝化〔C〕和无铬酸钝化〔C5〕该外表处理可以削减产品在运输和存储期间外说明锈，无铬钝化处理时，应限制钝化膜中队人体安康有害的六价铬成分；〔2〕铬酸钝化+涂油〔CO〕和无铬钝化+涂油〔CO5〕该外表处理可进一步削减产品在运输和储存期间外表产生白锈。〔3〕磷化〔P〕和磷化+涂油〔PO〕该外表处理可以削减产品在运输和储存期间外表产生白锈，并可改善钢板的成形性能。〔4〕耐指纹膜〔AF〕和无铬耐指纹膜〔AF5〕外表处理可以削减产品在运输和存储期间外说明锈，无铬钝化处理时，应限制钝化膜中队人体安康有害的六价铬成分。〔5〕涂油处理〔O〕削减储运白锈产生，所涂防锈油一般不作为后续加工用轧制油和冲压光滑油。〔6〕不处理〔U〕订货时须在合同中注明，这种状况下，钢板及钢带外表在运输和储运期间外表比较简洁形成白锈和黑点，用户在选用时应慎重。四、镀锌板的分类按镀锌基板分类〔1〕普碳钢镀锌钢带连续热镀锌大都承受一般低碳钢，其碳含量在0.10%-0.20%之间，镀锌特征和工业纯铁的状况很相像。在一般低碳钢作为基板进展热镀锌时，其成分中影响最大的元素是碳和硅。一般而言，钢中碳含量愈高，锌—铁反响就愈猛烈，铁损就愈大，而且生成的合金镀层也愈厚，使得镀层变脆，塑性变差，镀层结合力很差。另外，钢中碳含量过高也会影响镀层的外表质量，经常出现漏镀铁点，而且也易形成锌瘤。随着汽车工业的开展，对普碳钢的深冲等冷加工成形性能提出了越来越高的要求，钢中的碳含量渴望尽可能降低，例如一般冲压钢碳含量小于0.10%，常用的碳含量不大于0.08%〔如08Al〕，优质冲压钢的碳含量不大于0.04%〔如K08Al〕，而超深冲压钢〔如无间隙原子IF钢〕则到达碳含量不大于0.005%。(2)高强钢镀锌为满意热镀锌钢板主要用户之一汽车制造业的减重、节能、平安等须要，汽车用以高强度钢板为基板的热镀锌钢板得到很快开展。目前国外已开发的或正在开发的高强度钢板有IF高强度钢、烘烤硬化钢、低合金高强度钢、双相钢以及相变诱导塑性钢、碳锰高强钢、马氏体钢等，它们可到达的强度级别示于图1。图1各类高强度钢屈从强度和伸长率之间的关系IF无间隙原子深冲钢；IS各向同性钢；Mild软钢；BH烘烤硬化钢；CMn碳锰高强度钢；HSLA高强度低合金钢；DP双相钢；CP复相钢；TRIP相变诱导塑性钢；MART马氏体钢按镀层分类按镀层锌花分类A大锌花热镀锌板这是一种最原始消费的镀锌钢板，众所周知，锌矿总及铅矿共生，在冶炼锌时，不行能全部除去铅杂质，其含量在0.05%以上就可形成大锌花。每一朵锌花，其结晶中心都是凸起的，边缘则凹下，其外表是凹凸不平的外观，这对其以后的加工及涂装均不利。此外由于铅在锌中固溶量极低，在冷却时就会在晶界处析出，在晶界处产生应力及电化学腐蚀，使镀锌层产生晶间腐蚀，降低其耐蚀性。因此，近来人们渐渐对此有了相识，大锌花的镀锌板将渐渐淘汰。B小锌花热镀锌板由于大锌花在锌花结晶的边缘锌层较厚，其核心部位较薄，故大锌花镀锌板外表凹凸不平，不适于涂装或涂覆，因为涂装区仍会出现锌花的轮廓而影响钢板的外观。另外，由于大锌花镀层的耐蚀性差而倾向于运用外观匀整的小锌花镀锌板。为此，变更钢带从锌锅引出时的冷却条件，可以调整锌层的结晶状态，从而可获得小锌花。对于大型钢带连续热镀锌消费线常承受向液态锌层外表喷吹水—水蒸气或水—空气混合物的方法而获得小锌花。当大量水雾的细小水滴落于锌液层外表时，使晶核增多并加速锌液层的凝固，缩短了其晶体长大的时间，从而获得细小的锌花结晶〔直径2-3mm以下〕。C光整锌花热镀锌板依据须要还可将此小锌花镀锌钢板再进展光整处理，就会消退锌花获得光滑平整的锌层，此种镀锌钢板带常用作涂装钢板的基板。D无锌花热镀锌板为了改善镀锌钢板的涂覆性能，满意汽车制造业等部门需求，在热镀锌过程中除去锌锅中的铅，可以获得无锌花热镀锌钢板。这种所谓的无锌花热镀锌钢板事实上是锌花直径小于1mm的热镀锌钢板。镀层厚度及差厚A双面等厚度镀锌板B双面不等厚度镀锌板〔差厚〕C单面热镀锌钢板钢板的一面镀锌而另一面不镀锌，它是为满意汽车用材的须要而出现的。这种镀锌钢板在经济上是有利的，可以节约大量的锌原料。单面镀锌钢板的不镀锌的一面经磷化处理后有利于外表涂漆和焊接，用于汽车面板外部；而镀锌的一面用于汽车面板内部以解决防腐蚀问题。由于单面镀锌板热镀工艺技术上存在很多问题不易解决，目前仍未大量承受。其他功能性镀层A彩色镀锌钢板彩色镀锌钢板是专指在镀锌板外表，不经钝化染色等化学处理或涂料涂装，自然呈现彩色，如蓝、红、绿、黄等颜色的镀锌产品，耐腐蚀性能也更好些。比方：在锌液中参与镍和钛，在不同的浸渍和冷却条件下，可以获得金黄、紫和蓝等不同颜色的外表。在锌液中参与锰和铜，在适当的条件下可以形成彩虹色的镀层。B耐指纹热镀锌钢板以毛化光整工作辊轧制的光整板并辅以耐指纹有机涂层，以其优良的防腐蚀性、耐指纹性面涂附着性及可焊接性，深受电器厂商青睐。目前在一些兴盛国家和地区消费耐指纹产品的厂家较多。也可通过对现有的钝扮装置、烘干装置进展改造，并增设一套简易冷却系统，承受挤干法消费耐指纹光整镀锌产品。镀层成分A纯锌热镀锌钢板〔GI〕纯锌热镀锌钢板顾名思义是在热镀锌中没有将任何元素作为合金镀层添加到锌锅中。事实上在进展纯锌热镀中为了工艺上的须要，经常在锌锅中参与少量铝和少量铅。在通常状况下，锌锭中含有少量铅，大约为0.003%—1.75%，铅在锌液中的溶解度在450-455℃约为1.2%，这样少量铅对)Fe—Zn合金层的形成没有影响。但它可以降低锌的熔点，低熔点锌液使得镀锌钢板提出锌锅时，在其外表的锌液层凝固的时间较长，从而形成较大的锌的晶体，消费出大锌花热镀锌钢板。B合金化镀锌钢板〔GA〕合金化镀锌钢板是在纯锌热镀锌钢带的消费线上，钢带从锌锅拉出后进入合金化炉进展合金化处理，得到钢外表纯镀锌层全部转变为Zn—Fe合金层的钢板。合金化镀锌钢板除了具有优良的耐蚀性外还具有良好的冲压成形性、焊接性和涂装性。它可很好地满意汽车制造业和电器行业对热镀钢板的各项要求。C55%Al—Zn合金镀层钢板〔GL〕即通常所称镀铝锌钢板，商业名为Galvalume，镀层合金成分为55%Al-43.4%Zn-1.6%Si。55%Al-Zn合金镀层钢板具有较一般纯锌镀层钢板更为优异的耐大气、水介质及土壤的腐蚀性能。在大气环境中，55%Al-Zn合金镀层钢板耐蚀性是一般纯锌镀层钢板的2-6倍，同时还表现出较镀铝板更优的剪切边缘的电化学疼惜作用。此外，55%Al-Zn合金镀层钢板还具有较佳的抗高温氧化性能，较好的防热辐射及热反射性，其外表锌花细密、光泽美观，它用于建筑业和电器业。DZn—5%Al—RE合金镀层钢板〔ZA〕商品名称Galfan，在大气环境下，它的耐蚀性是一般纯锌镀层钢板的.%/倍，而且其综合耐腐蚀性能，包括裸板耐蚀性、切边部位牺牲阳极疼惜性、加工成形后耐蚀性以及涂装后耐蚀性较为志向。该合金镀层钢板的焊接性、冲压成形性俱佳，其中加工性能几乎可及电镀锌层钢板媲美。Zn—5%Al—RE合金镀层钢板完全可以替代一般纯锌热镀层钢板，广泛用于建筑、汽车、电器等行业。EZn—6%Al—3%Mg合金镀层钢板〔ZAM〕ZAM合金镀层钢板是目前锌基合金镀层中具有最高耐蚀性的新型镀层钢板。在试验室循环试验中其耐蚀性是传统镀锌层〔Zn—0.2%Al〕的18倍。缘由是镁的参与变更了镀层的组织构造，在腐蚀环境下镁能长期抑制碳酸锌及氧化锌等非疼惜性腐蚀产物的形成。含镁的锌系镀层腐蚀产物具有优异的抑制阴极反响的效果。ZAM合金镀层钢板主要用于建筑行业。五、镀锌板耐腐蚀原理腐蚀根本原理金属腐蚀的定义是金属和其环境发生物理化学作用，导致金属性能的变更，并常使金属功能环境或制作产品的工艺系统遭到破坏。金属腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀。A化学腐蚀金属及四周介质干脆发生化学反响而引起破坏，没有电流产生。它在枯燥气氛中或在无水有机液体中发生。包括高温氧化、高温硫化、高温渗碳、脱碳、高温氢腐蚀等。B电化学腐蚀电化学腐蚀是金属在潮湿环境中通过电极反响进展的腐蚀，此过程中有电子得失并有电流产生。绝大多数金属，在绝大多数自然环境中的腐蚀都属电化学腐蚀。镀锌钢板的耐腐蚀性能在中性或弱酸性〔〕的大气环境下钢板镀锌层经腐蚀后形成的腐蚀产物为非溶性化合物〔氢氧化锌、氧化锌和碳酸锌〕，这些产物将以沉淀形式析出，形成致密的薄层，一般可达8µm，这种薄膜既有确定厚度又不简洁溶解于水，附着性又很强，因此它能起到隔离大气和镀锌板的屏障作用，防止腐蚀进一步开展。在疼惜镀锌层遭到破坏，钢铁部特别表暴露于大气环境中，此时锌及铁形成微电池，锌的电位明显低于铁的电位，锌则作为阳极对钢铁基板起到牺牲阳极的疼惜作用，防止钢板的腐蚀发生。如假设钢板外表暴露太大，以致电解液覆盖不了被损伤的外表时，这时铁就好像未受到任何疼惜一样，将很快被腐蚀。连续热镀锌的消费工艺流程典型连续热镀锌钢带消费工艺〔美钢联法〕热镀锌对原板的质量要求a〕、退火：热镀锌原板通常为冷轧钢带，冷轧钢带通过退火完成以下功能：一是使钢带在退火炉内消退轧制应力，改善力学性能；二是清洁带钢外表，将钢带外表上的轧制油等污物通过加热过程中的挥发，燃烧而去除，使钢带具有一个清洁的外表，并使钢带密封地进入锌锅进展热镀锌；三是在完成退火过程的同时，钢带外表的一层微氧化膜被炉内氢气复原成纯铁层，为热镀锌打算好附着力极强的外表状态；四是完成退火和复原后的钢带在退火炉通过快冷和缓冷精确地限制进入锌锅时的温度，使钢带在最正确镀锌温度下完成镀层工艺；五是保持或改善镀锌钢带板形。镀锌板常见缺陷基板缺陷：钢带在热轧和冷轧过程中，钢带外表会产生一些缺陷，在后续热镀锌时会影响镀锌层的外表质量。常见基板缺陷有以下类型。夹层〔Shell〕——沿轧制方向〔WR表示轧向〕分布，锌以皮层状覆盖于钢板外表，未形成合金层，锌层下面往往有非金属夹杂物或者氧化铁皮存在于钢板基体上；气孔〔Blowholes〕——外观呈隆起的直线条状镀层，是钢带内部不连续性的表现；孔洞〔Holes〕——不连续的孔洞，是材料裂开的结果，钢带越薄，这种状况越明显。主要是因为钢中的气孔、粗大的夹杂或者轧制前钢带外表存在着严峻机械损伤造成；氧化皮缺陷〔Scaledefects〕——此种缺陷外观呈镀层下陷的细小的凹坑或小凸起。缘由有两种：热轧时氧化铁皮坑和疤遗留，经冷轧时未能消退，或者冷轧时酸洗缺乏造成氧化皮压入，两者的形态和分布密度不一样；原板擦伤〔Startingmaterialscratches〕——板面擦伤外观有两种形态，〔1〕热轧、酸洗、冷轧划痕，此缺陷多为沿轧制方向的沟状条纹，划痕处镀锌层往往因合金层生长较快而导致该处镀层较厚；〔2〕热擦伤，表现为在钢带运行方向上短小、密集的条纹状隆起；锈斑和乳化液残渣〔Rustandcoolantstain〕——原料上的锈斑会导致镀锌层外表粗糙的麻点状外表。乳化液残渣是冷轧钢带外表上乳化液的热分解残渣，呈不规则形态的暗斑。此种缺陷出现于冷轧钢带上的红锈或乳化液的残留处。乳化液残留物是因钢带未被擦净或在冷轧阶段未被吹