供稿|王明順，艾厚波，張倩

內(nèi)容 導 讀

隨著全球鋅金屬儲量的逐年減少，全球范圍內(nèi)總儲量只夠開采15 a，但鍍鋅產(chǎn)品在我們生活中已經(jīng)有著不可替代的地位，近年來，人們開始著眼高耐腐蝕性的金屬制品作為鍍鋅產(chǎn)品的替代品。本文從涂層鋼板耐腐蝕性能角度對鋅鋁鎂產(chǎn)品與傳統(tǒng)鍍鋅產(chǎn)品進行對比，進一步分析鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品制造行業(yè)的宏觀、微觀以及行業(yè)競爭環(huán)境，對產(chǎn)品應用及未來發(fā)展方向進行展望，使讀者更加清晰的了解鋅鋁鎂產(chǎn)品。

前言

鋼鐵材料在國民發(fā)展占有不可替代的地位，其中涂層類產(chǎn)品更是因其優(yōu)越的耐腐蝕性能得到各行業(yè)的青睞。隨著用戶對材料使用壽命要求的逐步提高，針對鍍層產(chǎn)品的研究和更新也在逐漸開展，自20世紀90年代至今，各知名鋼鐵公司相繼開發(fā)出比以前鋅鋁合金鍍層具有更高耐蝕性的鍍層鋼板—鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品[1]。如日新制鋼開發(fā)的ZAM(Zn-6%Al-3%Mg)產(chǎn)品；新日鐵開發(fā)的Super Dyma(Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si)；塔塔集團歐洲公司的Magzic (Zn-1.6%Al-1.6%Mg)等。其產(chǎn)品越來越多的被國內(nèi)汽車、家電、建筑、光伏發(fā)電、畜牧業(yè)、5G基建、公路、鐵路等行業(yè)所接受并迅速推廣，成為一種熱門的新型鋼鐵材料。

鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品種類

國內(nèi)外主要標準及成分

我國暫時沒有推出對應的國家強制(推薦)標準，目前由行業(yè)內(nèi)各相關的標桿企業(yè)擬定的行業(yè)標準，供國內(nèi)鋼廠進行參考。

鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品分類及應用

根據(jù)國際鋅協(xié)會的系統(tǒng)研究，隨著Al、Mg含量的增加，鍍層耐蝕性顯著提高。一般商業(yè)化鋅鋁鎂鍍層的鎂質(zhì)量分數(shù)≤3%，這是因為當Mg含量過高時，鋅液表面會形成比較嚴重的Mg氧化物，這不僅增加了撈渣的量，而且鍍液表面的氧化物會帶到帶鋼表面，影響帶鋼的表面質(zhì)量，從而使得生產(chǎn)難度加大；而且鍍層硬度會隨著Mg含量增加而提高，這對鍍層的成形是不利的；現(xiàn)有商業(yè)化鋅鋁鎂鍍層的Al、Mg含量，發(fā)現(xiàn)除浦項外，所有鍍層Al含量都大于或等于Mg含量，且多數(shù)鍍層的Al、Mg沿質(zhì)量分數(shù)比為w(Al)/w(Mg)=1或鎂的質(zhì)量分數(shù)為3%分布。這是因為，控制鋁鎂質(zhì)量分數(shù)比值≥1能有效地減少Mg加入鋅液時產(chǎn)生的大量面渣，從而提高鍍層的表面質(zhì)量和可制造性。

表2 鋅鋁鎂產(chǎn)品與其他涂層產(chǎn)品主要性能對比

1) 低鋁體系：w(Al)＜5%，代表企業(yè)：蒂森、奧鋼聯(lián)、塔塔、浦項、首鋼、唐鋼等；主要用途：因表面質(zhì)量好，面向汽車產(chǎn)品的應用；

2) 中鋁體系：5%≤w(Al)≤13%，代表企業(yè)：新日鐵住金、日新制鋼、寶鋼、首鋼京唐、酒鋼、燁輝等；主要用途：兼顧耐蝕性和表面質(zhì)量，重點面向建筑和部分家電；

3) 高鋁體系：47%≤w(Al)≤57%，代表企業(yè)：博思格、東國制鋼、首鋼京唐、寶鋼黃石等；主要用途：因高耐蝕，主要面向建筑等方面的應用。

鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品性能優(yōu)勢

從產(chǎn)品特性上看，鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品除焊接性能與純鋅鍍層產(chǎn)品(GI)相當外，其他的各方面性能均優(yōu)于GI和鋁鋅鍍層(Galvalume)產(chǎn)品，最重要一點，鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品可實現(xiàn)鍍層大幅度減薄。

鋅鋁鎂系列產(chǎn)品分為低鋁、中鋁和高鋁三種類型的合金鍍層產(chǎn)品，其耐腐蝕性為純鋅鍍層的6～15倍。特別是低鋁合金，由于工藝溫度降低，不僅使三輥六臂等鋅鍋設備的使用壽命更長，而且還可以達到降低能耗，降低成本的目的。實踐已經(jīng)證明，熱鍍鋅線改做鋅鋁鎂合金鍍層線，無需對熱鍍鋅生產(chǎn)線中的設備做任何改造，完全可以按照熱鍍鋅工藝組織生產(chǎn)。由于鋅鋁鎂合金鍍層板的耐腐蝕性比熱鍍鋅板高幾倍到十幾倍，因此可以大幅度減薄鍍層厚度，為節(jié)約鋅資源開辟了新的途徑(以下試驗數(shù)據(jù)出自先進金屬材料涂鍍國家工程實驗室)。

耐鹽霧性能

目前，根據(jù)部分產(chǎn)線獲得的數(shù)據(jù)如表1所示：

表1 國內(nèi)外相關標準

純鋅鍍層產(chǎn)品中性鹽霧試驗可保證1500 h紅銹面積小于5%。同樣鋅層總量的鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品鹽霧試驗達到2000 h，紅銹面積為0。

耐氨水腐蝕性能

相同浸泡時間下鋅鋁鎂鍍層鋼板的單位面積腐蝕質(zhì)量損失小于鍍鋅層鋼板，如圖2所示，表明其耐5%(質(zhì)量分數(shù))氨水侵蝕性優(yōu)于鍍鋅鋼板。

圖1 鋅鋁鎂產(chǎn)品與純鋅產(chǎn)品耐氨水腐蝕對比

耐酸堿性腐蝕性能

從圖2中可以看出，鍍鋅鋁鎂鋼板耐酸堿性能與鍍鋅產(chǎn)品相當，優(yōu)于鍍鋁(55%)鋅產(chǎn)品和鍍鋅鋁(5%)產(chǎn)品。

圖2 不同產(chǎn)品的耐酸堿性能對比

鋅鋁鎂產(chǎn)品市場展望

1) 鋅鋁鎂鍍層具有高耐蝕性的特點，逐漸形成了低鋁、中鋁和高鋁3種成分體系。在同等腐蝕條件下，低鋁鋅鎂鍍層替代純鋅鍍層可實現(xiàn)鍍層減薄30%～50%，高鋁鋅鎂鍍層替代鋁鋅鍍層可實現(xiàn)鍍層減薄15%～33%。

2) 鋅鋁鎂鍍層鋼板已經(jīng)部分替代現(xiàn)有的純鋅，鋁鋅鍍層鋼板用于生產(chǎn)彩涂板，不但提高了彩涂板的耐蝕性，降低了膜下擴蝕速率，而且保護了切口，預計未來鋅鋁鎂鍍層彩涂板的產(chǎn)量越來越大。

3) 鋅鋁鎂鍍層的耐蝕性高，摩擦因數(shù)低且穩(wěn)定，以及鍍層磨損量少等特性將有助于推動其在汽車上的應用。

4) 目前，國內(nèi)市場主要以酒鋼、唐鋼、首鋼京唐、東國制鋼生產(chǎn)的鋅鋁鎂鍍層鋼板為主，其中東國制鋼累計已生產(chǎn)達10萬t，預計將來鋅鋁鎂板市場的競爭將越來越激烈。

結(jié)束語

隨著國內(nèi)鋼鐵業(yè)設備工藝和生產(chǎn)技術的飛速提升，關鍵基礎鋼鐵新材料的質(zhì)量、性能、綠色化水平與國外高端裝備材料相比正在逐步縮小，鋼鐵新材料的發(fā)展方向和趨勢正在向高潔凈度、高均勻性、超細組織、高精度和高附加值的方向努力，更多地將體現(xiàn)在鋼鐵新材料先進制造工藝和用戶應用技術的提升上。未來，鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品便是其中非常重要的鋼鐵新材料。