热镀锌第1节基础知识

第一节热镀锌基础知识

一、热镀锌带钢的性能

热镀锌带钢是锌与冷轧钢板结合的复合材料，其兼有锌层的防腐性能和冷轧钢板的机械性能，可以大幅度提高冷轧钢板的使用寿命，是节能型经济钢材之一，广泛用于建筑、汽车、电器、容器、交通、能源、农业等行业。

除了防腐性能和机械性能的要求外，由于镀锌带钢一般要加工成制品或零件后再使用，因此对镀锌板还有锌层粘附性、焊接性能、涂漆性能、装饰性能等要求。表8-1示出了不同行业对镀锌板的性能要求。

表8-1 不同行业对镀锌板的性能要求

行业	用途	机械性能	短期防腐性能	长期防腐性能	装饰性能	涂漆性能
建筑	外覆盖板	一般强度	视运输条件	高	高	不要求
建筑	外结构件	高强度	视运输条件	高	高	不要求
建筑	彩涂板	一般强度	视运输条件	较低	不要求	低
建筑	内结构件	高强度	视运输条件	较高	较高	不要求
家电	不涂漆外板	一般强度	热镀锌合金视运输条件	较高	较高	不要求
家电	内板、内结构件	一般强度	视运输条件	视使用环境	较低	不要求
家电	涂漆外板	高成形性	视运输条件	低	不要求	低
汽车	内板	高成形性	视运输条件	较高	不要求	不要求
汽车	外板	高成形性	视运输条件	低	不要求	高

1.1锌层粘附性

指锌层与带钢的结合强度，通常以钢板的弯曲半径的倍数来衡量，0a为最好。镀锌带钢在使用过程中要经过开卷、剪切、折边或冷弯成形或冲压成形等工序，因此要求镀锌带钢要有足够的锌层附着力，保证在加工过程中锌层不脱落。由于镀锌板的加工变形条件不同，对其锌层附着力也不尽相同，复杂的深冲成形对锌层附着力的要求最高。

1.2镀锌带钢的机械性能

指带钢的强度与韧性，通常以屈服强度、抗拉强度、延伸率、硬度、n值、r值等表示。根据镀锌板的加工变形条件及最终用途，对其机械性能的要求也不尽相同。镀锌板的品种按机械性能可分为CQ、DQ、DDQ、SS、FH、DP、TRIP等。

1.3防腐性能（分短期防腐性能和长期防腐性能）

短期防腐性能指在线采用钝化、涂油、钝化+涂油等表面处理方式，保证镀锌带钢在包装后到用户使用前不发生白锈、黑斑的能力。

长期防腐性指镀锌板在使用过程中不发生红锈的时间，也称镀锌板的使用寿命。

1.4涂漆性能

指镀锌板适应不同涂漆工艺保证涂漆质量的能力。

1.5装饰性能

装饰性能主要指锌花的尺寸和形状，从广义上讲也包括无缺陷的表面质量。

1.6焊接性能

指焊接成功率、焊接电流、电极的打点次数等。

二、带钢热镀锌的工艺方法

自从1836年法国把热镀锌应用于工业以来，已开发了惠林法、森吉米尔法、改良森吉米尔法、美钢联法、赛拉斯法、莎伦法。目前主要以改良森吉米尔法和美钢联法为主。其工艺流程为：

原板准备→镀前处理→	（清洗）→明火加热→辐射管加热→保护气冷却（1）
原板准备→镀前处理→	清洗→辐射管加热→保护气冷却（2）

→热浸镀→镀后处理（含冷却→光整→拉矫→钝化→涂油等）→成品检验

(1)为改良森吉米尔法，（2）为美钢联法。

改良森吉米尔法是由森吉米尔法发展而来，其主要特点是，把森吉米尔法中各自独立的氧化炉和还原炉，由一个截面积较小的过道连接起来。与森吉米尔法相比，改良森吉米尔法工艺中，带钢出明火段的氧化膜薄，易还原，锌层粘附性好，还原炉中的氢气含量低，安全性高。

美钢联法是采用全辐射管加热，在炉前有清洗段，优点是表面质量更好，带钢受热更均匀，缺点是炉子热效率低，炉子较长，生产成本与机组投资都较高。

三、镀锌层的防护原理

1、镀锌板的防护原理

镀锌层以覆盖保护和牺牲阳极保护两种方式保护钢基。

覆盖保护指镀锌层覆盖在钢板表面，首先与腐蚀介质接触，在镀锌层被腐蚀掉前，基体钢

材不会发生腐蚀失效的保护方式。

牺牲阳极保护是指铁，当锌层钢基同时暴露在腐蚀环境中时，锌与铁可形成原电池，锌由于电极电位（-0.762V）低于铁(-0.439V)而成为原电池中的阳极首先被腐蚀，从而保护了钢基，见图8-1。

图8-1锌对铁的牺牲阳极保护作用

2、镀锌板使用寿命的影响因素

2.1锌层化学成份的影响

在锌中加入铝、镁、镍、锰、铁等可提高镀锌层的耐腐蚀性，如Zn5%Al的耐蚀性是纯锌的2~3倍，Zn55%Al1.6%Si的耐蚀性是纯锌的2~6倍，Zn10%Fe的耐蚀性是纯锌的2~4倍，Z

n10%Ni的耐蚀性是纯锌的2倍以上。而在锌中加入铅、镉等元素，则会在一定程度上降低锌层的耐蚀性，见表8-2。

表8-2 不同成份镀锌层的腐蚀损失

镀锌层结构	腐蚀时间，天
镀锌层结构	130	230	310	380
纯锌层纯锌+1.78%Fe 纯锌+1.95%Pb 纯锌+0.98%Cd 纯锌+0.88%Sb	6.69 7.20 4.80 5.37 11.70	30.53 32.08 27.43 34.10 36.73	47.58 46.50 40.92 45.88 51.92	49.91 53.63 49.91 55.80 56.73

2.2锌层重量的影响

当腐蚀时间足够长时，锌层的腐蚀速度是恒定的，因此锌层的使用寿命与锌层重量基本呈线性关系。

2.3腐蚀环境的影响

热镀锌板的使用寿命与镀层及其所处的环境有关，通过对热镀锌板进行的大气腐蚀试验，便可证实这一点，见表8-3。

表8-3 热镀锌板的大气腐蚀状况

腐蚀环境气氛	腐蚀速度 μm/a	15年的腐蚀损失（双面）		厚50微米（350g/m2）腐蚀年限
腐蚀环境气氛	腐蚀速度 μm/a	厚度，μm	重量，g/m2	厚50微米（350g/m2）腐蚀年限
据海岸100米的岛内，盐分浓度大距海岸17公里的岛内，盐分浓度较小工业城市，空气污染严重一般城市，空气较新鲜农村，空气新鲜	15 6 8 3 1	225 90 120 45 15	3150 1260 1680 630 210	3年4个月 8年4个月 6年3个月 16年8个月 50年