热镀锌汽车外板锌渣缺陷分析

冼玲标　左融

摘 要：结合广州JFE钢板的热镀锌产线的生产工艺和设备，对热浸镀锌带钢镀层锌渣缺陷形成机理进行了分析。此外，还提出了提高热镀锌带材镀层质量的工艺技术。

关键词：锌渣；热镀锌；镀层

中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）32-0250-01

1 前 言

21世纪以来，国内汽车的产销发生了巨大的变化，基于成本、效率需要的需要，外资的汽车厂家的钢板采购也从国外进口转向国内厂家。但是对于高端汽车板的表面品质，却没有发生改变。只有生产表面品质优秀、性能稳定的产品被客户和市场接受并认可。在汽车板覆盖件中，发动机罩外板、顶棚及行李箱外板，由于可视面积大，缺陷特别容易显现，因此表面的品质要求是最高的。锌渣经过冲压后出现亮点、鼓点等缺陷，将会造成返修或报废，既造成生产效率降低，又会更造成浪費。

2 缺陷特点

锌渣是一种锌铁相合金，主要成分是Zn、Fe。锌渣的形成可视为是铁在锌液中的溶解或者说是熔融锌对铁的腐蚀作用，铁与锌扩散反应形成多孔疏松的低熔点合金转移到液锌中，逐渐使金属铁“溶解”于锌液的过程。

缺陷形貌：

锌渣缺陷经过冲压后，打磨检查时，缺陷位置发亮，形貌为直径约10mm的圆形。亮点缺陷背面对应位置，有直径约0.3mm的发亮的白点。

3 缺陷分析

3.1 3D表面分析

通过基恩士3D数码显微镜系统VHX-5000（一种类似显微镜通过镜头，在放大观察样品的同时，可测量分析观察样品表面的凹凸情况，并具有显微镜和轮廓形状测量仪的放大观察测量装置）对亮点缺陷进行了表面观察。缺陷高出锌层17μm，长度约365μm。

3.2 SEM及EDS分析

为了进一步了解缺陷的表面结构、截面的形貌与缺陷的成分构成。对缺陷的表面及截面SEM及EDS分析分析。

表面缺陷处的与正常位置对比，颗粒较大而集中正常处颗粒较小及平均分布。另外从截面分析，与正常的镀锌层（约7μm）对比，缺陷处的厚度为正常的几倍之多。从成分分析，缺陷处的主要成分为Zn，以及少量的Al、Fe，因此判断为锌渣。

4 锌渣的产生原因

经过多年的生产中实践，锌渣的形成主要与以下几点有关。

4.1 锌锅温度

锌渣首先在铁浓度较高处，锌液温度较低处首先形成，反应如下：Fe+7Zn→FeZn7（下沉）。经过锌锅内锌液的流动、碰撞与锌液中的铝发生发应：2FeZn7+5Al？圹Fe2Al5+14Zn（上浮）。锌渣[1]的浮力与自重的作用下密度较大的FeZn7下沉成为底渣，密度较小的Fe2Al5Znx则上浮或悬浮在锌液中，继续进行着反应，见图1。但是随着锌液的温度升高，铁的溶解度会上升如图2所示，根据反应趋势会增加锌渣的形成。

4.2 带钢运动速度的影响

带钢运动速度[3]主要表现在表面形成的黏附力不强的化合物、带钢附近的铁在锌液中的溶解梯度及带钢附近锌液的流动速度的影响。稳定生产时，锌锅内的反应处于平衡阶段，如果钢带运动速度变化较快会导致平衡被打破。当带钢的运动速度增加后，会导致黏附力不强的化合物优先脱落形成锌渣，也会导致铁在锌液中的溶解量增大；但是随着带钢速度的增加带钢在锌液中的停留时间减少，会减少铁的溶解。

4.3 锌液流动速度的影响

锌液在锌锅内的流动如图1所示，锌液的对流对溶解速度的影响很大，增大锌液的对流将使铁与锌液的接触加大，在锌液中的溶解速度加快。由于带钢连续不断的运行，必然会造成锌液的不断流动，使锌液对流加剧，这必然会增加铁的溶解量，从而锌渣也会更多的产生。

4.4 锌液中铝含量的影响

铝含量对铁在锌液中的溶解量有极限，当铝含量接近0.20%时，铁的溶解量处于较低的水平，随着铝含量的增加或减少，铁的溶解量均呈现上升的趋势，因此锌锅内的铝含量必须进行严格管控。

5 对 策

为了抑制锌渣缺陷的形成，一般可进行以下对策：①锌液的温度在控制在455～465℃；②带钢进入锌锅后，温度调整要平缓，防止影响锌液内部的动态平衡破坏；③控制锌液中铝含量在0.12～0.13%，抑制铁的溶解。

参考文献

[1]许秀飞.钢带热镀锌技术问答[M].北京：化学工业出版社，2007，7.

[2]苗立贤，苗 瀛.实用热镀锌技术[M].北京：化学工业出版社，2014，9.

收稿日期：2018-10-8