钢板表面镀锌及其合金是防止腐蚀最普遍、最有效的生产工艺方法之一,广泛应用于建筑、装备制造、家电、汽车等领域,是国民经济建设中最常用、最基础的材料。
随着时代和技术的不断发展,下游用户对镀层钢板的耐蚀性提出了更高要求,传统的热镀锌、镀铝锌等镀层钢板已经不能完全满足使用要求。锌-铝-镁合金镀层板应运而生(图1),由于其具有更高的耐蚀性和切口自修复等特点,使其成为目前镀层钢板的发展方向和最优选择。
图1 锌铝镁产品的应用
近几年来,全国掀起了锌-铝-镁合金镀层板研究开发的热潮,很多企业纷纷涉足其中,市场上出现了不同锌-铝-镁合金含量的镀层板产品,造成了扑朔迷离的市场环境。那么,到底该如何正确选择锌-铝-镁镀层板产品呢?
一、 不同锌-铝-镁合金含量镀层产品的分类
在YB/T4457-2022《建筑用连续热镀层钢板及钢带》行业标准中,将不同锌-铝-镁合金含量的镀层板产品按照铝含量不同分为镀锌铝镁合金I型、锌铝镁合金Ⅱ型和铝锌镁合计板三大类,又根据镁含量不同分为低镁、高镁两级,共计6种类别的产品,详见表1,这是非常科学合理的,对生产企业和客户的选择具有很重要的意义。
表1 锌-铝-镁合金镀层产品的分类
事实上,在三大类不同锌-铝-镁合金含量的镀层产品中,中镁类的锌-铝-镁产品是于1985年~2000年最早被研究出来的,也是与原有的镀层产品差距最大的,可以说是与镀锌、镀铝锌在成分和性能方面都完全不同的新产品,有质的飞跃,所以最早被定义为锌铝镁产品。国内外锌铝镁产品各生产企业采用了不同的商标。如:日铁采用了锌-铝-镁三个元素的第一个字母ZAM作为商标、酒钢用SCS作为商标,宝钢用ZXM作为商标。为了与日铁的ZAM商标有所区别,在YB/T4457-2022《建筑用连续热镀层钢板及钢带》中定义为锌铝镁合金Ⅱ型,镀层代号为ZM Ⅱ。
在中镁类锌铝镁获得成功,得到市场认可以后,欧洲一些以生产镀锌板为见长的企业受到启发,于2006年~2012年在锌锅内加铝、加镁,研发成功了各种成分的低铝类的锌镁合金镀层产品,由于与镀锌板的成分差异很小,含铝量较低,主要影响使用性能的是锌和镁两个元素,因此在国外普遍称之为镀锌镁产品,用ZM来表示,可见与最早研发出来的锌铝镁产品是有很大差异的。所以,镀锌镁板是镀锌板的改良产品,只有量的提升,不能说是超脱镀锌板的全新的镀层产品。在YB/T4457-2022《建筑用连续热镀层钢板及钢带》中定义为锌铝镁合金I型,镀层代号为ZM I。
在镀锌铝镁板和镀锌镁板大量商业化生产以后,2013年以生产镀铝锌硅板为见长的澳洲企业也尝试在铝锌硅合金内加入镁,也使性能得到了改善,于是定义为镀铝锌镁板,用铝-锌-镁三个元素的第一个字母AZM来表示,行业标准YB/T 4634—2017 《连续热镀铝锌镁合金镀层钢板及钢带》也是这样定义和表示的。也可以说,镀铝锌镁板是镀铝锌硅板的改良产品,只有量的提升,不能说是超脱镀铝锌硅板的全新产品。
由此可以看出,镀锌镁板、镀锌铝镁板、镀铝锌镁板是三种完全不同的产品,不能笼统地称为镀锌铝镁板,混为一谈。
二、 不同锌-铝-镁合金含量镀层产品的特性
镀锌镁板、镀锌铝镁板、镀铝锌镁板三种镀层产品的差异主要在含铝量和含镁量两个维度,下面分别进行对比。
在含铝量方面,一是在平面耐中性介质腐蚀性能方面,基本上是按照低铝、中铝的顺序逐渐提升的;二是耐碱性介质的腐蚀性能方面,镀锌铝镁板具有明显的优势。三是在镀层变形开裂方面,低铝的最好,其次是高铝的。此外,低铝、中铝的产品表面没有晶花,只有高铝的产品与铝锌硅板一样有晶花。
在含镁量方面,三类产品的规律都基本相似。一是产品的耐中性介质腐蚀性能、耐碱性介质腐蚀性能、断口保护性能等优越性都随着含镁量的增加,基本上是逐渐增加的;二是含镁量都不能超过3.5%左右;三是随着含镁量的增加,生产的浓度剧增。因此。可以说含镁量是衡量三大类锌-铝-镁系列镀层产品“成色”的一个重要指标。锌-铝-镁三个元素的第一个字按照含镁量分为低、高两级,是很有道理的。
三、 不同锌-铝-镁合金含量镀层产品的用途
从上分析可知不同锌-铝-镁合金含量的镀层产品特性不同,用途也有所不同。
从供给侧来看。镀锌镁板是镀锌板的改良产品,也是适用于原先使用镀锌板的场合,而使得性能得到提高。比如:用于汽车板,可以防止下雪时公路撒盐带来的腐蚀,提高汽车板的寿命;用于家电板,可以提高洗衣机、空调外机的使用寿命。
同样,镀铝锌镁板是镀铝锌硅板的改良产品,一样有晶花,也是适用于原先使用铝锌硅板的场合,使得性能得到提高,比如用于建筑屋面板、墙面板,使得使用寿命或耐碱性腐蚀性能得到提高。
镀锌铝镁板则是全新产品,适用于对耐腐蚀性、切口自修复性要求更高的场所,其使用寿命将大幅度提升,适用于下游新技术产品对镀层板更高性能的要求,也可以替代传统的批量镀锌工艺改善生产环保条件。比如:5G基站、太阳能支架、公路护栏、轨道交通车站、地下管廊、建筑压型钢等建筑结构件、碱性环境下使用的各种构件等等。
从需求侧来看,目前新增的畜牧业用镀层产品需求量很大,畜牧业用钢板的使用环境需要较好的耐碱性、耐氨性,虽然三种产品都比原先采用的镀锌板寿命得到大幅度提高,但还是以中镁的锌铝镁板更加合适。但是屋面、墙面所使用的彩涂板,为了包边的需要一般采用高铝的铝锌镁板作为基板。
四、 不同锌-铝-镁合金含量镀层产品质量的判断
在客户选择镀层产品时,如何判断镀层的性能是一大难题,所以才使得现有超薄镀层和不规范的劣质产品有了市场空间。不同锌-铝-镁合金含量的镀层产品的诞生,使得镀层产品市场变得更加扑朔迷离。
正如前所述,不同锌-铝-镁合金含量的镀层产品的质量主要取决于镁含量和铝含量。而在生产实际中,镁含量超过2.0%时,要保证表面质量就必须采用氮气气刀,因此可以通过制造商是否具有氮气气刀判断镁含量的大致范围,从而判定是否能够满足使用性能的需要。
另外,镀锌镁板和镀铝锌镁板分别是镀锌板和镀铝锌硅板的改良产品,与镀锌板和镀铝锌硅板的成分差异较小,因此国内就有部分企业不采用专门的锌锅,而是在两种产品之间来回切换。在镀锌成分的锌锅内加点铝和镁就当镀锌镁板卖,镁、铝低了就当镀锌板卖;在镀铝锌硅的锌锅内加点镁就当镀铝锌镁板卖,镁低了就当镀铝锌硅板卖。这种技术生产出的产品当然成分很不稳定,产品性能得不到保障。因此,也可以通过制造商是否有专用锌锅判断含铝量和含镁量的范围和稳定性。
五、 结语
总之,锌铝镁产品的生产和使用是镀层产品的一项技术进步,需要我们抱着尊重科学、合法经营的态度对待这项新产品,共同呵护这项新技术、共同开拓新用途,使其沿着科学、健康的方向发展,切不能以一己私利,扰乱市场!
供稿:中国金属学会轧钢分会
作者:许秀飞 ,中冶赛迪集团有限公司
许秀飞,教授级高级工程师,九三学社社员、重庆市涪陵区政协四届常委,获得全国钢铁工业劳动模范、重庆市有突出贡献的中青年专家、重庆市工业先进个人等荣誉称号,享受国务院特殊津贴,现任中冶赛迪高资深专家,建有重庆市组织部认定的专家工作室。多次去POSCO研修汽车板生产技术,在长期的生产实践中积累了丰富的经验,出版了《钢带热镀锌技术问答》《钢带连续涂镀和退火疑难对策》《高档钢板生产技术与控制》《汽车板生产工艺与管理》《现代薄板处理线工艺设计与运行》五本专业著作,主持起草国家标准7项、行业标准10项。主持完成的多项成果,分获省部级科技进步奖一等奖2项、二等奖3项、三等奖2项。
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