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【新刊速览】李伟刚:不同工艺对热浸镀铝锌钢板形貌及组织的影响分析

时间:2023-08-22 来源: 浏览:

【新刊速览】李伟刚:不同工艺对热浸镀铝锌钢板形貌及组织的影响分析

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不同工艺对热浸镀铝锌钢板形貌及组织的影响分析
李伟刚,柴立涛,王伟峰
(马鞍山钢铁股份有限公司技术中心, 安徽 马鞍山 243000)

01

摘 要  

热浸镀铝锌钢板以优异的耐腐蚀性、耐热性、抗高温氧化性等优点而广泛应用于建筑、家电等行业。但是厚规格钢板在热浸镀铝锌时,存在表面质量及加工性能控制较为困难的问题。为研究热浸镀工艺、镀后冷却工艺对上述问题的影响,在不同热浸镀温度、热浸镀时间、入锌锅温度、镀后冷却速率条件下,利用CAG-III热浸镀锌模拟试验机对低碳钢板开展了试验,并通过扫描电镜及能谱仪对试样的表面形貌及组织进行了分析。试验结果表明,不同的工艺下,热浸镀铝锌镀层均由浅灰色的富Al相、亮白色的富Zn相、黑色的富Si相和深灰色的Fe-Al-Zn-Si四元合金相组成;热浸镀温度为600 ℃、热浸镀时间为3 s、入锌锅温度为610 ℃、镀后冷却速率为25 ℃/s时,镀层表面最为平整、锌花较小且合金层厚度较薄,该条件为最合适的工艺参数。研究结果可为企业在生产热浸镀铝锌钢板时的工艺控制提供一定参考。

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关 键 词  

热浸镀铝锌;工艺参数;表面形貌;组织;锌花

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引 言 

近年来,随着锌资源的日益匮乏及价格不断上涨,热浸镀锌的成本不断提升。而随着产品使用材料的标准对耐腐蚀要求的提高,普通的热镀锌钢板已无法满足用户需求,可在镀液中添加一定含量的铝来提高其耐腐蚀性能。热浸镀铝锌钢板含有质量分数为55%的Al,由于其具有优异的耐大气腐蚀和耐潮湿气体腐蚀性、焊接性能、抗高温氧化性等,被广泛应用于内外建筑材料、家电和汽车行业零部件等领域。
然而,在实际生产中,热浸镀铝锌钢板的生产比热浸镀锌钢板困难得多,一是由于铝锌溶液与钢板的浸润性差、附着力差,容易产生漏镀缺陷,进而影响钢板的表面质量及耐腐蚀性;二是铝锌镀层存在明显的锌花,且基板厚度越厚,锌花尺寸越难控制,而锌花的形貌及尺寸对热镀铝锌镀层的质量及性能有重要影响。文献研究了铝锌镀液对带钢性能的影响及腐蚀机理,提出强度随浸镀时间的延长呈下降的趋势;文献研究了热镀铝锌钢板的耐腐蚀性能,提出表面缺陷导致了钢板耐腐蚀性能的下降;文献研究了热浸镀铝锌钢板的冲压性能,提出镀层及合金层偏厚是冲压开裂的主要原因;文献研究提出了添加Ti元素控制锌花的方法。但上述文献均未对具体的工艺控制开展研究,而在生产中控制入锌锅温度、浸镀温度、浸镀时间、镀后冷却等工艺,可使钢板获得良好的表面质量、加工性能及耐腐蚀性。本研究利用CAG-III热浸镀锌模拟试验机开展热浸镀模拟试验,以确定合适的工艺参数,为企业生产提供参考。

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精 选 图 表  

    

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结  论

1)铝锌镀层为典型的枝晶状形貌,Al元素密集分布在镀层表面,形成富铝相枝晶;Zn元素在晶臂及枝晶间隙中均匀分布,形成富锌相;Si元素主要分布在四元合金层中,并在镀层中存在块状不规则的富硅相。
2)从实际生产出发,热浸镀温度应控制在590 ℃以上,从590 ℃增加至610 ℃时,表面锌花尺寸减小,镀层和合金层厚度明显增加,合金层形态从不清晰变得连续而后出现断裂,厚度最大达到3.4 μm。
3)入锌锅温度从590 ℃增加至620 ℃时,表面锌花尺寸减小,合金层厚度无明显变化,但变得致密。热浸镀时间从1 s增加到7 s,表面锌花变化无明显规律,镀层厚度和合金层厚度分别急剧增加到42.3 μm和4.3 μm;当生产线出现异常而缓慢降速时,热浸镀时间延长至7 s,合金层出现断裂,应将入锌锅温度提高至610~620 ℃。
4)镀后冷却速率从5 ℃/s增加到50 ℃/s,表面锌花尺寸明显减小,合金层厚度先减小再增大,趋势较为平缓,在25 ℃/s时达到最小值2.5 μm;当客户需要极小锌花产品时,应将镀后冷却速率提升至25~35 ℃/s。
5)从对镀层表面质量、加工性能的综合影响以及一般客户的需求来看,热浸镀温度为600 ℃、热浸镀时间为3 s、入锌锅温度为610 ℃、镀后冷却速率为25 ℃/s为最合适的工艺参数。

来源:《中国冶金》2023年第7期

END

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