钢材涂镀技术发展现状和趋势.doc

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1、钢材涂镀技术发展现状和趋势摘要：介绍了钢材涂镀技术的进步，主要阐述了高强汽车用钢的涂镀技术，减量化耐腐蚀的新涂层的研发，特殊的功能涂层、绿色环保涂镀工艺的开发以及涂层材料耐蚀性能的评价方法。同时指出，我国涂镀钢板的品种、类型、性质、质量与国外尚有较大差距，应大力进行技术创新，以开发出具有我国特色的涂镀技术和涂层材料。关键词：钢材；涂镀技术；涂层；耐蚀性1前言钢铁材料在使用中的一个重要问题是锈蚀，全世界每年由于腐蚀而损失的钢铁达到千万吨级。在钢铁材料抗锈蚀的技术开发过程中，人们认识到涂镀技术优于其他技术，是一种保护钢铁材料的最重

2、要、应用最广泛的技术。全世界涂镀产品的数量，从1950年的100万t，到今天的1亿多吨，增加了100多倍；在世界钢铁产品总量中，涂镀产品约占1／10。在谋求钢铁工业和人类社会可持续发展的今天，涂镀技术在节省资源和能源、减少排放和保护环境、促进人类和自然和谐发展等方面显示出日益重要的作用。目前，连续涂镀技术的开发创新主要集中在AHSS钢的可热浸镀性、新的涂层合金、新的功能化涂层、绿色化的化学表面处理、腐蚀行为评价技术等方面[1-5]，本文将对其进行阐述。2基板开发与汽车用涂镀AHSS钢减重可以有效提高车辆燃料效率，减少C02的排

3、放。为此，钢铁企业开发出了具有优良冲压成形性能的高抗拉强度汽车用钢，如用于面板的440MPa级钢，用于结构件的440～780MPa级钢，用于加强件的780～1180MPa级钢。同时，在改进轿车车体耐蚀性能方面也取得重大进展。2000年，腐蚀报废轿车的比例由25％急剧降低至5％。这主要是因为在轿车制造中采用了镀锌板。目前轿车用涂镀钢板占其钢板总量的比例已超过50％。因此，开发高强度、耐腐蚀性能优良的高强涂镀板是一个发展方向。DP钢、TRIP钢、复相钢是常用的高强钢种，为了提高钢材的强度，改善力学性能，这些钢中常添加一些合金元素，

4、其中有的与氧的亲和力很强。例如，Mn的最高添加量可达2．5％，Si可达2．2％，Cr和Mo最高添加量总和可达1.2％。这些元素比铁更易氧化。在连续热镀锌生产线的再结晶退火过程中，这些元素优先发生氧化，锌液与氧化部分的浸润性变差，在热镀锌时便会漏镀，因而会降低涂层的质量。其解决方法建议采用氧化一还原工艺，即让钢板在氧化性气氛中加热，钢板表面产生200～300nm厚的薄氧化层，从而抑制易氧化元素发生过度氧化，然后在还原气氛中利用氢将氧化物还原，保证钢板表面无氧化物存在。一般在氧化性气氛中，温度超过700℃，就会在铁的表面形成一层氧

5、化膜。由于直火式退火炉的气氛可以调节，所以可以根据需要选择性地控制炉内的气氛，使钢板表面发生氧化或者还原反应。目前新建的退火炉多为辐射管式炉，氧化一还原技术的实现有一定难度，但欧洲一些工厂在辐射管加热炉中实现了氧化一还原工艺。为控制氧化物的厚度，需用专门的传感器测量运行中的高温钢板表面的氧化层厚度。但这需要新的投资，并使工艺过程复杂化。改善热浸镀锌液与钢板表面的润湿性，也是一种防止表面氧化的可行方法。内部氧化法可改善锌液的润湿性，其是在高的氧位下实现涂层钢板表层的内部氧化。为了抑制硅和锰的内部氧化，在热轧过程中采用热处理，在再

6、结晶退火线上提高露点，以便使钢板表层内部氧化，并减少硅和锰的活度。也有人建议在基体钢板中多添加铜和镍，以进一步促进内部氧化。此外，其他一些防止表面氧化的方法还有预涂法、二次回火、去除退火时产生的氧化皮膜、调整钢板成分和合金元素(限制钢中添加容易引起漏镀的合金元素，用其他元素替代)等等。但从制造成本和制造钢板的性能要求来看，要完全解决这个问题有很大的难度，还有许多问题有待解决。即便如此，由于汽车制造商对高强度镀锌板的强烈需求，钢铁企业针对烘烤硬化型(BH)、析出强化型、组织控制型(DP、TRIP)钢板等，开发出GA高强度钢板(H

7、itenGA)并已实际应用，如北美已采用GA涂层的AHSS980高强板制造B柱内板；El本可生产功能优良、按需添加Si的高强度GA板，特别是590～780MPa的TRIP钢和980MPa的DP钢。3减量化、高耐蚀金属涂层的发展目前，锌资源已严重短缺，2006年全球共消耗锌约1100万t，在过去10年内锌的消耗量增长了约50％。在GALVATECH’98会议上，NoboruMasuko教授提出了“4倍效应”的概念，即材料寿命延长1倍，锌的消耗降低1／2。从减少锌的消耗出发，开发减量化、高耐蚀金属涂层是重要的技术发展方向。开发不依

8、赖锌的全新概念的耐腐蚀钢板也是必须的[l-5]。基于此思想，从普通的热镀锌钢板出发，已开发出了Zn一5％A1合金钢板，并进一步发展到Zn一55％Al锌铝合金钢板。热镀Zn一55％Al合金的腐蚀生成物呈一薄层，均匀覆盖在整个金属表面。该薄层比沉积在Zn镀层上的薄层(主要含有碱性