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涂镀(镀锌板)技术发展现状与最新进展

来源:佛山市春厚贸易有限公司发布时间:2022.08.02 关注:138

我国镀层产品经过20多年的发展,形成了比较齐全的产品系列。国内镀锌板和锌合金镀层产品包括热镀锌GI(纯锌镀层)、GL(铝锌镀层)、GF(高尔凡镀层)、AlSi(锌硅镀层)产品和电镀锌EG产品,以及代表热镀锌技术水平的热镀锌合金外板、热镀锌先进高强钢产品、汽车家电用自润滑板和磷化板等已经形成批量供货能力,热镀锌板产品最高抗拉强度已达到1180兆帕,但是合金镀层产品所占比例仍然很低。

国内涂层产品主要是镀锌板或者镀锌合金基板涂以底漆,然后进一步涂覆具有不同功能的面漆形成不同用途的涂层板。除了普通的建筑、家电用涂层板外,还有部分功能性涂层板,譬如自洁板、抗静电板、家电环保彩涂板、抗菌板、电磁噪声屏蔽板、热辐射板等。

我国涂镀技术除了朝着高强度、高耐腐蚀性等趋势发展外,还将逐步朝绿色智能化方向发展。

涂镀技术发展现状

涂镀技术是指采用热涂镀、电镀、有机/无机涂层和多种后处理工艺生产高附加值钢材产品的生产技术。涂镀技术在节省资源和能源、减少排放和保护环境、促进人类与自然和谐发展等方面起到了重要的作用。目前,我国彩涂主要采用辊涂+烘干的形式。

热镀锌工艺技术主要分为:森吉米尔法、改良的森吉米尔法和美钢联法3种。目前国内热镀锌技术主要集中在汽车高强钢技术和合金化镀层技术,如先进高强双相钢和Q&P退火技术、GA(镀锌合金镀层)合金镀层技术、AlSi热成型钢技术等。在电镀锌技术方面,目前国内有近20条电镀锌生产线(EGL),其中大部分采用重力法生产工艺,主要技术为锌-镍合金电镀、锌基复合电镀、锌-镍合金基复合电镀、锌-铁合金基复合电镀、锌-钴合金基复合电镀等。

随着社会的进步和人们对环境、资源保护等可持续发展方面的要求越来越高,开发新型节能、环保、功能化的高性能涂镀产品已经成为未来钢铁行业发展的趋势。

涂层技术有何新进展?

根据客户的要求,涂层产品通常具有特殊的性能,如可成型性、可焊接性、可涂覆性、耐腐蚀性或者装饰性等。这些特殊的性能是通过对镀层钢板进行有机或者无机的处理后实现或者得以加强的。

韩国钢铁企业在家电和建筑领域,开发了如黑色树脂涂层、紫外光固化材料(UV)、彩色镀层钢板等各种具有高级功能的涂镀层钢板,并正在陆续将这些产品推向市场,很好地应对了来自铝、镁、塑料、复合材料的竞争。国外许多的公司和研究机构正在致力于扩大涂层板应用领域,如将彩涂板应用到太阳能电池领域。

粉末涂层技术主要是为了去除传统涂料的有机溶剂,降低挥发性有机化合物(VOC)。粉末涂层工艺分为静电法、云雾室法和电磁刷法,其中电磁刷法还未用于商业生产。粉末涂层技术生产的产品涂膜厚度、色调、光泽均匀,耐划伤、抗腐蚀、抗粉化、抗褪色性好,涂料中没有溶剂,也没有热固黏结剂,无爆炸及火灾隐患,是环保安全的彩涂工艺。

为了减少锌的消耗,提高产品耐腐蚀性以延长涂镀产品的使用寿命,开发新的锌铝合金镀层已成为新的研究热点。采用其他镀层产品,譬如热镀铝硅产品、热镀锌铝镁合金镀层板是继热镀锌板、热镀铝锌板之后全新的一代锌基合金镀层钢板。国际上热镀铝-硅、锌-铝-镁-硅、锌-铝-镁-锰等镀层的产品研发与工业应用已取得较大进展。如欧洲、北美地区的一些国家热冲压用钢的使用量迅速增加,热镀铝-硅产品以其较好的热冲压匹配性能已经用于汽车零件热冲压制造。未来,这种汽车板在汽车上的应用比例将大幅提高。我国华菱安赛乐米塔尔汽车板有限公司(VAMA)、马钢和河钢唐钢等已生产出热镀铝硅产品。

锌铝镁钢板主要用于家电、建筑以及汽车行业。在日本和欧洲已经商用多年。这种镀锌板具有较强的耐蚀性能,除了适合用作建筑装饰外,在汽车车身构件制造中也能发挥镀层优异的冲压和耐蚀性能,市场应用前景较好。我国锌铝镁钢铁产品的生产刚刚起步,仅酒钢和鞍钢新轧-蒂森克虏伯镀锌钢板有限公司等少量企业生产。

连续镀锌技术有哪些进展?

先进高强钢镀锌产品中合金元素含量比普通高强钢高很多,尤其是锰、硅等。在连续热镀锌生产线再结晶退火过程中,这些合金元素优先发生氧化,锌液与被氧化部分的浸润性变差,在镀锌时容易出现漏镀,降低涂层质量。为了解决这一问题,钢厂一般采用预氧化、闪镀镍、内部氧化等生产工艺。

为了实现镀层精确控制,国内外研究机构在气刀技术上进行了很多实验室尝试,并取得了一定的研究成果。在镀锌生产线气刀上方安装电磁稳定系统,除了能有效改善镀层均匀性外,还可以获得更薄的镀层,例如35克~40克/平方米(单面)的GA镀层,或者获得更高的生产速度。对于连续热镀锌生产线,安装电磁稳定系统,一年可以节省15%的锌。另外,为了提高热镀锌机组的生产效率且在高速生产时获得更小的镀层重量,国外研究人员还开发了多缝气刀。

为满足环保要求,采用无铬钝化的环保型钝化技术已经越来越多地被国内钢厂所采用。无铬钝化主要包括无机物钝化(采用过渡元素和稀土、硅酸盐等来代替铬酸盐钝化)和有机物钝化(采用腐植酸、单宁酸、环氧树脂、丙烯酸树脂、二氨基三氮杂茂及其衍生物等来代替铬酸盐钝化)。其中,多种具有优良单一功能的有机/无机复合钝化和有机钝化效果较好。

与热镀锌工艺镀层相比,气相沉积工艺的镀层更薄,表面质量更好;与电镀锌工艺相比,气相沉积工艺更加节能环保。韩国浦项于2005年通过电磁悬浮物理气相沉积(PVD)技术开发出锌-镁镀层产品,并于2012建成一条宽度为1550毫米的生产线,产品能满足80%以上汽车、家电及建筑用钢板需求。

免酸洗镀锌技术可以避免酸洗所带来的环境污染大和成本投入高等诸多问题。目前,韩国浦项已开发出无酸洗还原热镀锌技术。该技术要求精确控制热轧后的层流冷却工艺,使带钢的最终室温表面氧化铁皮含有20%以上的氧化亚铁。对于高强钢、合金钢中含有的合金元素,采用免酸洗镀锌技术,在氧化过程中,铝、硅、锰元素会在内层形成内氧化层,外层为铁的氧化物,经氢气还原后,钢板表面只有纯铁,再经过锌锅热涂镀即可消除热浸镀时常出现的缺陷。

近年来,连续电镀工艺由于污染严重,发展受到限制。其将来发展的主要趋势是开发清洁电镀工艺和提高产品耐腐蚀性。具体包括3个方向:一是提高作业效率,通过改进电镀液配方,开发新型电镀槽结构和阳极系统来提高电流密度,提高电镀效率。二是开发清洁电镀工艺,如无毒或者低毒型镀液配方和新的废液处理技术。三是开发合金镀层工艺技术,通过开发合金镀层沉积技术,开发多品种镀层,以增加产品的耐腐蚀性、耐磨性和其他性能。

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