1 涂鍍產品現狀

    1.1 我國涂層產品現狀

    國內涂層產品主要是鍍鋅或者鍍鋅合金基板涂以底漆，然后進一步涂覆具有不同功能的面漆形成不同用途的涂層板。除了普通的建筑、家電用涂層板外，還有部分功能性涂層板。譬如自潔板、抗靜電板、家電環保彩涂板、抗菌板、電磁噪聲屏蔽板、熱輻射板等。彩涂板類型及用途見圖1。

    1.2 我國鍍層產品現狀

    我國鍍層產品經過20多年的發展，形成了比較齊全的產品系列。國內鍍鋅和鋅合金鍍層產品包括熱鍍鋅GI、GL、GF、AlSi和電鍍鋅EG產品，以及代表熱鍍鋅技術水平的熱鍍鋅合金外板、熱鍍鋅先進高強鋼產品、汽車家電用自潤滑和磷化板等已經形成批量供貨能力，熱鍍鋅產品最高抗拉強度已達到1180MPa。但是合金鍍層產品比例仍然很低，主要是GI和GA為主。

    我國鍍層高強鋼產品等級及強度見表1。

    2 涂鍍技術現狀

    2.1 我國涂層技術現狀

    涂鍍技術是指采用熱涂鍍、電鍍、有機、無機涂層和多種后處理工藝生產高附加值鋼鐵產品的生產技術。涂鍍技術在節省資源和能源、減少排放和保護環境、促進人類和自然和諧發展等方面起到了重要的作用。目前我國彩涂主要采用輥涂+烘干的形式，主要有三種工藝類型，具體情況見圖2和表2。

    2.2 我國鍍層技術現狀

    1）熱鍍鋅技術現狀

    熱鍍鋅工藝技術主要分為：森吉米爾法、改良的森吉米爾法和美鋼聯法3種。森吉米爾法和改良的森吉米爾法工藝簡單，產品成品低，但是由于采用火焰直接加熱，雖然能燒掉鋼板表面的軋制油，但影響帶鋼表面質量，也不利于生產薄規格產品。美鋼聯法在退火爐前設置清洗段，采用電解脫脂，可將鋼帶表面油污全部除掉，另外該工藝采用全輻射管退火爐，鍍鋅層表面質量較好。該工藝雖然復雜，熱效率低，但是可以生產表面質量更好、厚度更薄的熱鍍鋅鋼板。

    目前國內熱鍍鋅技術主要集中在汽車高強鋼和合金化鍍層技術，如先進高強鋼DP和Q&P退火技術、GA合金鍍層技術、AlSi熱成型鋼技術等。

    2）電鍍鋅技術現狀

    目前國內有近20條EGL生產線，其中大部分采用重力法生產工藝，主要技術為Zn-Ni合金電鍍、鋅基復合電鍍、 Zn-Ni合金基復合電鍍、 Zn-Fe合金基復合電鍍、 Zn-Co合金基復合電鍍等。從陽極板的選擇來分，又分為可溶性陽極和不溶性陽極。電鍍鋅工藝類型見表3和圖3。

    3）涂鍍技術發展趨勢

    隨著社會的進步和發展以及人們對于環境、資源等可持續發展的要求越來越高，開發新型節能、環保、功能化的高性能涂鍍產品已經成為未來鋼鐵行業發展的趨勢。

    3.1 連續涂層技術發展趨勢

    1）功能化涂層

    涂層產品通常會根據客戶的要求具有特殊的質量、性能，如可成形性、可焊接性、可涂覆性、耐腐蝕性或者裝飾性等。這些特殊的性能是通過對鍍層鋼板再進行有機或者無機的處理后實現或者得以加強的。

    韓國鋼鐵企業在家電和建筑領域，開發了如黑色樹脂涂層、紫外光固化材料（UV）、彩色鍍層鋼板等各種具有高級功能的涂鍍層鋼板，正在陸續推向市場，很好地應對了來自鋁、鎂、塑料、復合材料的競爭。國外許多的公司和研究機構正在致力于擴大涂層板應用領域，如將彩涂板應用到太陽能電池領域。

    2）連續粉末涂層技術

    粉末涂層技術主要是為了去除傳統涂料的有機溶劑，降低VOC。粉末涂層工藝分為靜電法、云霧室法和電磁刷法，其中電磁刷法還未用于商業生產，見表4。粉末涂層技術生產的產品涂膜厚度、色調、光澤均勻，耐劃傷、抗腐蝕、抗粉化、抗褪色性好，涂料中沒有溶劑，也沒有熱固黏結劑，無爆炸及火災隱患，是環保安全的彩涂工藝。

    3.2 連續熱鍍鋅技術發展趨勢

    3.2.1減量化高耐蝕合金鍍層

    為了減少鋅的消耗，提高產品耐腐蝕性以延長涂鍍產品的使用壽命，開發新的鋅鋁合金鍍層已成為新的研究熱點。采用其他鍍層產品，譬如熱鍍鋁硅產品、熱鍍鋅鋁鎂合金鍍層板是繼熱鍍鋅板、熱鍍鋁鋅板之后全新的一代鋅基合金鍍層鋼板。國際上熱鍍Al-Si、Zn-Al-Mg-Si、Zn-Al-Mg-Mn等鍍層產品研發與工業應用已取得較大進展。如歐洲、北美熱沖壓用鋼使用迅速增加，熱鍍Al-Si產品以其較好的熱沖壓匹配性能已經用于汽車零件熱沖壓制造，未來這種汽車板在汽車上的應用比例將大幅提高。我國華菱安賽樂米塔爾汽車板有限公司（VAMA）、馬鋼和唐鋼等已生產出熱鍍鋁硅產品。

    鋅鋁鎂鋼板在日本和歐洲已經商用多年，這種鍍鋅板具有較高的耐蝕性能，除了適合建筑裝飾用外，在汽車車身構件制造中也能發揮鍍層優異的沖壓和耐蝕性能，市場應用前景較好。我國鋅鋁鎂產品剛剛起步，僅酒鋼和鞍鋼新軋-蒂森克虜伯鍍鋅鋼板有限公司等少量企業生產。世界主要鋼鐵公司開發的鋅鋁鎂產品見表5。鋅鋁鎂產品主要用于家電、建筑以及汽車行業，見圖4。

    3.2.2先進高強鋼可鍍性技術

    先進高強鋼鍍鋅產品中合金元素含量相比普通高強鋼高很多，尤其是Mn、Si等。在連續熱鍍鋅生產線再結晶退火過程中，這些合金元素優先發生氧化，鋅液與氧化部分的浸潤性變差，在鍍鋅時容易出現漏鍍，降低涂層質量。為了解決這一問題，一般采用預氧化、閃鍍鎳、內部氧化等生產工藝（圖5）。

    預氧化：在退火爐的預熱段（或加熱段）設置預氧化段，讓鋼板在氧化性氣氛中加熱，表面形成200-300nm厚的氧化層，抑制易氧化的合金元素過度氧化。然后在還原性氣氛中利用氫將氧化物還原，保證帶鋼表面沒有氧化物。

    閃鍍鎳：在清洗段和退火爐之間設置鍍鎳段，防止在退火爐中合金元素析出和氧化，提高基體和鋅液的浸潤性。

    3.2.3鍍層精確控制技術

    為了實現鍍層精確控制，國內外研究機構在氣刀技術上進行了很多實驗室嘗試并取得了一定的研究成果。在鍍鋅生產線氣刀上方安裝電磁穩定系統，除了能有效減少鍍層過厚和改善鍍層均勻性外，還可以獲得更薄的鍍層，例如35-40g/m2（單面）的GA鍍層，或者更高的生產速度。對于連續熱鍍鋅生產線，通過安裝電磁穩定系統，一年可以節省15%的鋅。

    另外，為了提高熱鍍鋅機組生產效率，在高速生產時獲得更低的鍍層重量，國外開發了多縫氣刀。這種氣刀有一個主噴嘴和兩個傾斜的輔助噴嘴，在帶鋼和氣刀間距比較大時，輔助噴嘴可以幫助主噴嘴在帶鋼上保持穩定的流量。

    3.2.4環保型鈍化技術

    為滿足環保要求，采用無鉻鈍化的環保型鈍化技術已經越來越多地被國內鋼廠所采用。無鉻鈍化主要包括無機物鈍化（采用過渡元素和稀土、硅酸鹽等來代替鉻酸鹽鈍化）和有機物鈍化（采用腐植酸、單寧酸、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、二氨基三氮雜茂及其衍生物等來代替鉻酸鹽鈍化）。其中有2種目前效果比較好：多種具有優良單一功能的有機/無機復合鈍化和有機鈍化。

    3.2.5氣相沉積技術

    氣相沉積工藝相比熱鍍鋅工藝鍍層更薄，表面質量更好；相比電鍍鋅工藝，能耗低，沒有廢水廢氣排放。氣相沉積技術分為物理氣相沉積（PVD）和化學氣相沉積（CVD），見圖6。韓國POSCO于2005年已經通過電磁懸浮PVD技術開發出Zn-Mg鍍層產品。并于2012建成一條寬度1550mm、采用EML-PVD（電磁懸浮物理氣相沉積）工藝的生產線，產品能滿足80%以上汽車、家電及建材板需求。

    歐洲安賽樂米塔爾公司在比利時也新建一條新型鍍鋅生產線，該生產線采用了安賽樂米塔爾經過近八年研發并首次應用于商業化鍍鋅生產的噴射氣相沉積技術（JVD）。

    在不同PVD、CVD工藝的基礎上，通過發展和復合很多新的工藝和設備，如IBAD、PCVD與空心陰極多弧復合離子鍍膜裝置、離子注入與油濺射鍍或蒸鍍的復合裝置、等離子體浸沒式離子注入裝置等不斷將該類技術推向新的高度。

    3.2.6熱軋帶鋼免酸洗鍍鋅技術

    免酸洗鍍鋅技術可以避免酸洗所帶來的環境污染和成本投入等諸多問題。韓國浦項鋼鐵公司已開發出無酸洗還原熱鍍鋅技術。這種新型技術要求精確控制熱軋后的層流冷卻工藝，使帶鋼的最終室溫表面氧化鐵皮含有20% 以上的FeO。在退火過程中，還原段中升溫至550-700℃，在20%-100% 的H2 條件下還原30-300s，將帶鋼表面氧化鐵皮層部分還原為純鐵層。還原后的帶鋼浸入Al 含量0.2%-5.0% 的鋅鍋中，從而得到高表面質量的鍍鋅產品。

    對于高強鋼、合金鋼中含有的合金元素，采用免酸洗鍍鋅技術，在氧化過程中，Al、Si、Mn 會在內層形成內氧化，外層為鐵的氧化物，經H2 還原后，鋼板表面只有純Fe，再經過鋅鍋熱涂鍍時即可消除熱浸鍍時常出現的缺陷。

    3.3 連續電鍍鋅技術趨勢

    連續電鍍工藝由于污染嚴重，近年來發展受到限制。將來發展的主要趨勢是開發清潔電鍍工藝和提高產品耐腐蝕性。具體包括三個方向：

    1）提高作業效率：通過改進電鍍液配方，開發新型電鍍槽結構和陽極系統來提高電流密度，提高電鍍效率。

    2）清潔電鍍工藝：開發無毒或者低毒型鍍液配方和新的廢液處理技術。

    3）合金鍍層工藝技術：通過開發合金鍍層沉積技術，開發多品種鍍層，以增加產品的耐腐蝕性、耐磨性或者其他性能。

    總的來說，我國涂鍍技術除了上面所提到的朝著“高強化”、“高耐腐蝕性”等趨勢發展外，還會逐步朝綠色智能化方向發展。

    本文摘選自《世界金屬導報》2018年第14期B04部分內容，若要詳細了解更多相關行業和技術信息，請關注本報紙質報紙每期A版和B版內容，或者登陸本報手機APP客戶端，或者本報網站新址：http://www.worldmetals.com.cn/電子報閱讀全文。