热镀锌质量缺陷的研究

摘要：本文结合镀锌工作经验， 详细介绍和分析了在热镀锌过程中常见的镀锌层缺陷， 并对出现的质量缺陷提出了相应的解决方法。

关键词：热镀锌 缺陷 解决方法

1、前言

近年来，随着热镀锌基板表面质量的不断提高，热镀锌钢板的镀层表面质量也得到了很大的改善。但是，要生产汽车面板用表面无缺陷的热镀锌钢板仍有较大的难度。机械划伤等基板表面缺陷很容易透过镀层显现出来；基板表面的污染如果不清洗干净，也会影响镀层反应，并形成漏镀点等镀层缺陷。本文主要分析各种镀层质量缺陷的起因，并提出解决方法。

2、划伤缺陷

2.1　基板划伤

基板划伤是指由于轧机卷取等原因引起的冷轧基板表面划伤。由于基板划伤处的锌铁反应速度明显高于正常表面，带钢经热镀锌后，基板上的缺陷将更为明显。通过加强上道工序对来料质量的检查，完全可以杜绝有划伤的基板进入镀锌线。

2.2沉没辊划伤

沉没辊划伤是带钢出锌锅后在上板面出现断续或连续的条状辊印印痕，若辊印较轻无手感可降级处理，如有手感则为划伤只能做废品处理，必须停机换辊。分析认为：出现这种故障的直接原因是带钢与沉没辊之间相互接触运动中两者速度不同，辊系出现不转或转动不良，从而使带钢与辊体接触时产生相对滑动，使带钢表面被辊面划伤。造成这一现象的原因是多方面的，由于沉没辊处于锌锅锌液中这一特殊位置，无传动设备，只是一个从动转向辊，完全靠工艺段的张力及摩擦力转动。因此，它是由机械结构特殊性、生产工艺控制、沉没辊的安装与使用等因素共同或单一影响的结果。

解决方法：工艺方面的改进：(1)锌锅锌液温度控制在(460±5)℃，以增加锌液的流动性。(2)随时控制和调整锌液的化学成分含量，一般铁含量控制在0.05%以下，铝含量应控制在0.15%~0.22%之间。在生产薄带钢时由于张力较小，板面易出沉没辊划伤。此时可适量加入铝锭以降低铁的含量，这样有利于降低锌液粘度，增加锌液流动性。(3)控制速度与张力变化不能过快。

设备安装与使用的改进：(1)辊子加工后在安装前检查表面粗糙度及沟槽是否倒角，有无毛刺、有无硌伤。(2)校验辊子静平衡，适当增加配重(3)安装预紧后吊运至检验平台(仿锌锅平台)，校验水平度、平行度至符合图纸安装要求。(4)沉没辊在使用投入锌锅前，必须先放入烘箱预热，温度以接近锌液温度为宜。预热目的：一是通过缓慢预热减少入锌锅时温差过大导致轴套炸裂及各部件骤热变形，提高使用寿命；二是防止辊面粘上浮渣不易去除，造成硌窝划伤。(5)辊子放入锌锅时一定要将锌锅表面浮渣捞净，轴承位置及轴孔处不能粘渣，防止辊子卡死不转。

2.3其他辊划伤

其他辊划伤是指全线托辊、转向辊、张紧辊、纠偏辊造成的划伤，它又分为驱动辊划伤和非驱动辊划伤。这类划伤产生的主要原因是接触板带的辊子转速和板带运行速度不一致，带钢和辊子产生相对滑动而产生的划伤。

解决方法：如果发现有划伤，应立即确认是镀前划伤还是镀后划伤，然后确定划伤区域。由驱动辊造成的划伤，可以通过速度的匹配来解决；由非驱动辊造成的划伤，则通知机械维护人员检查辊子轴承，如果轴承没有问题可以通过增加本区域的张力、增加辊子和板带的传动摩擦力来减少划伤产生。

3、镀层质量缺陷

3.1表面污染

基板热镀锌后，一些镀层上有细小的表面瑕疵，粗看像嵌入镀层的锌渣颗粒，在扫描电镜下用二次电子或背散射电子观察，发现为斑迹或小片氧化膜。这些斑迹和氧化膜造成镀层局部表面污染变色。

解决方法：强化清洗包括碱液刷洗和电解脱脂，可清除冷轧带钢表面上的铁屑和油污等杂质，对生产高表面质量和镀层粘附性要求高的镀锌产品至关重要。新建的热镀锌机组清洗段包括碱液浸洗、碱液刷洗、电解清洗、热水刷洗、热水漂洗、清洗挤干和清洗干燥，可将带钢表面的残油和残碳总量控制在20mg/m2(单面)以下，达到清洗质量的要求；另外采用带SiO2磨粒刷辊，清洗时对带钢表面进行研磨，也能提高GL产品镀层的附着力。

3.2漏镀点

漏镀点是指热浸镀时不完全浸润所造成的未镀区域。在热镀锌时，只有全部彻底清除基板的轧制氧化铁皮、锈、氧化物、油和清洗液，并露出清洁的基板表面，才能保证优良的浸润性。轧钢厂通常在A1含量超过0. 2%的锌液中生产汽车外覆盖件用热镀锌钢板。在这种锌锅中生产出的热镀锌钢板比较光亮，但锌液达到如此高的A1含量时，为获得优异的浸润性，对基板表面清洁度的要求更加严格。高强度钢板含有C、P、Mn和Si等合金元素，这些合金元素在热处理中可能会偏析到钢板表面，变成氧化物。因此，基板含Si会造成漏镀点多、浸润性差、镀层附着性差和表面光滑度欠佳等缺陷。

解决方法：(1)在炉温是1180℃时，控制过剩空气系数在0.9左右时，可以使无氧化段达到弱氧化气氛，减少带钢表面的氧化层深度，为还原炉的进一步还原提供便利，减少还原炉内H2通入量。

(2)降低带钢在无氧化段的出口温度也可以减少带钢表面氧化的深度。根据国内、外的生产经验，带钢的出口温度在650℃左右比较合适。最好不要超过680℃。

(3)对所有的法兰接口，重点是喷冷风机与炉壳接口、冷却器与炉壳接口使用耐高温的弹性密封垫片，可保证法兰经过热胀冷缩后不泄漏。保证炉内露点满足工艺要求。

3.3嵌入镀层的锌渣颗粒

在热镀锌板边部，镀层表面常有呈块状的暗斑。用带能谱仪(EDX)的扫描电镜(SEM)对存在暗斑缺陷的镀层试样进行观察，发现缺陷区域有大量的氧存在。暗斑是由氧化膜覆盖的区域。这些氧化膜显然是钢板出锌锅时带出来的。当气刀喷吹镀层使氧化膜破裂时，在暗斑中便会形成发亮的裂纹。用光学显微镜观察后，发现缺陷区镀层中含有大量的锌渣颗粒。这些锌渣颗粒与锌液表面的氧化膜有关，并与氧化膜一起被带出锌锅。带钢出锌锅时，附近区域的锌液表面存在浮渣。

解决方法：(1)锌液温度的控制：在镀锌生产中，由于铝自身的化学性质以及锌液的温度，决定了锌渣的产生是不可避免的，底渣的主要成分为FeZn7，浮渣的主要成分为Fe2Al5。在现代连续热镀锌生产中，一般底渣的去除不采用捞渣的方式，而采用化学方法；浮渣一般采取捞渣的方式，一定要注意锌锅中带钢出口处浮渣的捞取，因为此处的浮渣容易粘附在带钢表面。(2) 捞渣：在镀锌生产中，由于铝自身的化学性质以及锌液的温度，决定了锌渣的产生是不可避免的，底渣的主要成分为FeZn7，浮渣的主要成分为Fe2Al5。在现代连续热镀锌生产中，一般底渣的去除不采用捞渣的方式，而采用化学方法；浮渣一般采取捞渣的方式，一定要注意锌锅中带钢出口处浮渣的捞取，因为此处的浮渣容易粘附在带钢表面。

总之，热镀锌后镀件表面缺陷情况较复杂，产生的原因也较多，解决办法是多方面的，需要做大量艰若细致的工作，使热镀技木提高一步。

参考文献：

[1] 周建申，唐源亮. 热浸镀锌层质量缺陷及控制[J]. 造船技术. 2008(03)

[2] 朱久发. 热镀锌板镀层表面缺陷及其消除措施[J]. 武钢技术. 2009(06)

[3] 刘春富，贺同正，于丹. 热镀锌用沉没辊的改进[J]. 轧钢. 2009(06)