钢的金属涂层

钢的金属涂层

金属镀层钢定义为在钢基材上镀有一层锌、Zn/Al（锌/铝）合金、Zn/Si（锌/硅）合金或纯Al等。未经钝化如图1所示，

图1有钝化和无钝化的金属涂层结构

钢的金属涂层提高了钢的寿命和性能。它们提供了保护钢材免受腐蚀的最有效和最经济的方法。金属涂层钢具有独特的性能组合，包括高强度、可成型性、重量轻、耐腐蚀、美观、可回收和低成本。

钢的金属镀层有以下几种工艺。

• 热浸镀工艺，将钢带浸入熔融金属浴中。熔融金属（锌、锌/铝、铝/硅或纯铝等）的成分决定了金属涂层的性质。​​
• 电镀锌工艺，将金属电解沉积在冷钢带上。
• 真空镀膜，如 PVD（物理气相沉积）、CVD（化学气相沉积）等。

热浸镀工艺是钢带金属镀层最流行的工艺。金属涂层钢制品的生产通常采用连续涂装线。

在连续涂层生产线上生产的金属涂层钢经历了显着的增长，并继续用于越来越多样化的新领域。这是由于它们突出的经济、技术和环境优势。

.当今可用的各种金属涂层钢产品满足所有行业的要求。以下是决定金属涂层钢材选择的参数。

钢基材的质量或等级

• 金属涂层的类型
• 金属涂层的质量或厚度
• 表面方面
• 表面质量
• 表面处理
• 尺寸和形状的公差

金属涂层提高了钢材的耐腐蚀性，延长了产品的使用寿命。合适的金属涂层可以改善钢的成型和电阻焊接性能以及可涂性。

涂层产品的类型

  以下是金属涂层产品的主要类型。

• 热浸镀锌钢板 - 这些钢板的 ASTM 标准是 A653M 和 A1063M。镀锌涂层本质上是钢板上的锌涂层。镀锌这个词来自锌在暴露于腐蚀环境时为钢提供的电流保护。到目前为止，它是应用范围最广的最常见的热浸涂产品。锌提供电流和屏障保护。电流保护比钢上任何其他类型的热浸涂层都要好。涂层包含通常在 0.20% 至 0.30% 范围内的 Al。将铝添加到熔融锌浴中以控制合金层（钢和锌涂层之间的结合区）的生长速率。它显着提高了涂层的附着力，使涂层片材能够剧烈成型。涂层可能含有少量的铅 (Pb) 和/或锑 (Sb) 用于锌花的形成。几乎所有镀锌涂层钢都不含铅，如果含铅，铅含量低于 0.03%。 A653M 的涂层重量（质量）通常在 90 到 1200 克/平方米的范围内，A1063M 的涂层重量（质量）通常在 90 到 600 克/平方米的范围内。
• 热浸镀锌钢板 - 这些钢板的 ASTM 规范为 A653M。在镀锌钢板的生产中，热浸镀锌涂层通过在镀浴上方的塔中额外加热而与钢扩散合金化。典型的金属涂层含有 8% 到 11% 的铁。这些板材通常用于为大多数应用上漆。这些板材的特点是在成型过程中具有高硬度和脆性。镀锌板比镀锌板更容易点焊和涂漆。由于油漆和涂层表面之间形成了良好的结合，因此与油漆的性能协同提高。与镀锌钢相比，镀锌钢板通常在暴露的边缘、划痕或油漆中的其他缺陷处在油漆下方表现出较少的咬边腐蚀。这些钢板用于汽车车身面板。两面总涂层重量（质量）通常在 90 至 180 克/平方米的范围内。
• 热浸 55% 铝 - 锌合金涂层钢板 - 这些涂层钢板也称为镀铝锌板。这些板材的 ASTM 标准是 A792M。该涂层是一种 Al-Zn 合金涂层，包含大约 55% 的铝、43.5% 的锌和 1.5% 的硅。这种涂层提供了出色的屏障保护和一些电流保护。保持电流保护是这种涂层的一个重要特征。 Al 和 Zn 的这种特殊组合会影响涂层微观结构的形成，这对于良好的性能非常重要。这种涂层在电流保护和屏障保护之间提供了非常好的平衡。添加Si是为了控制合金层的生长速度。该涂层提高了成型过程中的附着力。在大多数环境中，该涂层的耐腐蚀性比镀锌涂层高得多。它的长期耐用性已得到证明。两面的涂层重量（质量）通常在 100 – 210 克/平方米的范围内。
• 热浸锌 -5 % 铝合金涂层钢板 - 这些涂层钢板也称为 Galfan 钢板。这些板材的 ASTM 标准是 A875M。电镀涂层含有大约 95% 的锌和 5% 的铝。这种涂层提供与镀锌大致相同的电流保护，并在大多数环境中提高了耐腐蚀性。该涂层通常主要用于需要良好涂层延展性（如深冲零件和预涂板）和优异耐腐蚀性的应用。两面总涂层重量（质量）通常在 90 – 700 克/平方米的范围内。
• 热浸锌 - 铝 - 镁（镁）合金涂层钢板 - 这些钢板的 ASTM 标准是 A1046M。该涂层是一种电镀涂层，包含 Zn、Al（5 % 至 11 %）和 Mg（2 % 至 4 %）。这种涂层在许多腐蚀性环境中提供了卓越的耐腐蚀性。该涂料用于交通、基础设施、建筑、农业、电力和汽车等领域。两面的涂层重量（质量）通常在 60 – 600 克/平方米的范围内。
• 热浸镀铝钢板 - 这些钢板的 ASTM 规范为 A463M。有两种类型的镀铝涂层，即 (i) 类型 1 – 铝以及 5% 至 11% 的硅，以及 (ii) 类型 2 – 纯铝涂层。最常见的形式是 1 型涂层；用于要求耐热氧化的应用，如炉部件、小家电、排气系统等。镀铝涂层是钢板上耐热氧化性能最好的涂层。它可以应用在不锈钢上，以提供更好的高温性能。纯铝 2 型涂层用于外部应用。这种涂层的腐蚀性能基于屏障保护，在大多数环境中没有电流保护。在这种情况下，屏障腐蚀保护非常好，因为涂层的Al在涂层表面形成了稳定的氧化铝膜。类型 1 的涂层重量（质量）通常在 75 至 300 克/平方米的范围内，类型 2 的涂层重量（质量）通常在 200 至 300 克/平方米的范围内。
• Terne 涂层钢板 - 这些钢板的 ASTM 标准是 A308M。该涂层是含有 3% 至 15% Sn（锡）的 Pb 合金涂层。添加 Sn 以在涂层和钢之间形成结合。该涂层非常可成型并改善了深拉性能。此外，涂层板可以很容易地焊接。涂层板具有非常好的耐汽油性，尽管燃料箱的使用正在减少（与铅相关的环境问题有关，与涂层板的性能无关）。两面总涂层重量（质量）通常在 75 – 335 克/平方米的范围内。

  金属涂装线

  金属涂层线是在钢基材上涂有保护性的、经过验证的金属组合，可提供有效的耐腐蚀性。该生产线在生产线的入口和出口处有两个带钢收集器，每个带钢收集器可以在短时间内收集钢带。这种能力使生产线能够更换新线圈或移除成品线圈，同时生产线的其余部分继续以一致的速度运行。可以在过程的每个部分保持精度，从而获得一致的表面和均匀的涂层。以下是金属涂装线的基本组成部分。

• 卷材从冷轧机 (CRM) 通过两个放线卷轴之一进入涂装线。前一卷的尾端和新卷的头端被剪断。新的端部要么通过电缝焊机焊接在一起，要么通过机械连接在生产线的工艺部分形成连续的钢带。
• 钢通常以塔的形式进入第一个带钢蓄能器。
• 在 CRM 中冷还原后，必须在退火前去除钢材上的润滑油残留膜，以确保金属涂层完美地附着在钢材基材上。油膜在碱性脱脂罐中去除。清洗后的钢带被冲洗和干燥。
• 冷钢带进入熔炉。该炉的目的是通过在退火段的预热区用明火燃烧器烧掉钢表面上残留的油膜，对表面进行最后一次清洁。熔炉的第二个目的是加热钢以产生适当的机械性能。
• 由于钢的冷轧，钢基材显示出极端的加工硬化，通常被称为全硬钢。退火部分对钢进行热处理以恢复其机械性能并使钢适合预期用途。在热处理过程中，严重冷缩的显微组织会再结晶。
• 退火部分分为三个区域，即 (i) 预热、(ii) 保温和 (iii) 控制冷却。在退火区内，通过使用氢氮气混合物来防止钢被氧化。所有燃烧器通常都是辐射型的，以避免火焰与钢材表面直接接触。根据所需的最终机械性能管理退火周期。
• 在冷却区的末端，带钢的温度被冷却到与待镀层熔融金属的温度相适应的水平。
• 一旦钢带达到所需温度，就会将其浸入熔融金属浴中。当带材离开熔池时，它被涂上一层厚厚的熔融金属。一组位于浴槽上方的空气（或氮气）刀将涂层重量调整到所需的水平。涂层重量通常由自动测量设备永久控制和监控
• 涂层钢带通过冷却塔，使涂层钢带几乎恢复到室温。
• 如有需要，可将钢材通过表面处理机，以形成光滑的表面进行彩色涂层。
• 张力矫直机拉动金属涂层钢带，同时通过一系列辊子以提供出色的平整度。
• 不用于彩色涂层生产线的金属涂层钢带经过化学处理，可提供临时保护，防止涂层变质。这种表面处理是通过传统的喷涂或浸渍以及随后的挤压或直接使用辊涂机进行的。后处理是表面钝化或薄有机涂层。在某些情况下，它们可能会应用于出口部分。
• 涂层钢带进入出口蓄能器，等待再次卷取。
• 将涂层钢带重新卷到张力卷筒上并送去进行彩涂或包装。？

图2为金属涂装线主要设备典型示意图。

图2 主要设备金属涂装线典型示意图

  应用程序

各种金属涂层钢的使用已成为人们日常生活中不可或缺的一部分。这些钢材用于保护、遮蔽、包装和运输，同时满足对坚固、耐用和美观材料的需求。

在建筑和施工中，金属涂层钢多年来一直用于型材、覆层和屋顶，但也用于门、楼梯和天花板等应用。

金属涂层钢产品在一般工业中具有非常广泛的应用。例如家具、空调、管道、水箱和隔热罩等。

家用电器行业也是金属涂层钢的大用户。今天甚至有一种趋势是完全用金属涂层钢制造家用电器，包括白色家电（冰箱、洗衣机和烤箱等）和棕色家电（电子产品、视频和高保真音响等）。