影响镀层附着力的因素分析及相应措施

程懿麒 雷党萍

（1、本钢板材有限责任公司不锈钢厂，辽宁 本溪 117000 2、辽宁冶金职业技术学院，辽宁 本溪 117000）

引言

镀锌板能抗锈主要是因为覆盖在钢板表面的锌层可以在腐蚀环境中形成耐蚀层，使钢板本身免受腐蚀，延长其使用寿命。如果钢板和镀层结合不牢，锌层脱落，裸露的钢板失去镀层的保护，也就失去了镀锌板的使用价值，所以镀层的粘附性是影响镀锌产品质量的关键问题，也是导致锌层出现裂纹、脱落的直接原因，本钢冷轧厂镀锌机组在生产厚规格产品时。会出现锌层脱落的现象，我们经过长期实践摸索，对影响镀层附着力的因素进行了分析，采用了提出了相应的有效措施取得了较好的效果。

1 锌层粘附机理及其影响因素

1.1 锌层粘附机理

首先形成的是含铁最少的ζ相（FeZn13）,在温度较低时ζ相结晶的形成速度大于长大速度，所以结晶细小致密而连续。由于ζ相的形成增加了铁分子向外扩散的阻力，使ζ相下边铁分子浓度迅速增加，达到7%时从量变到质变，晶格发生变化，形成δ1相，（FeZn7）。δ1相是六方体晶格，组织细密，对分子扩散阻力更大，当铁分子浓度升高到20.5%时，γ相（Fe5Zn10或 Fe5Zn21）开始形成。γ相结晶是体心立方晶格，组织特别细密，对铁的扩散阻力更大，所以γ相形成后，铁锌反应十分缓慢，镀锌层最外层几乎是有纯锌组织的含有微量铁的固溶体η相，因此热镀锌时所产生的相层为由铁开始后γ相、δ1相、ζ相和 η 相，其中 η、δ1相塑性较好，γ、ζ相脆性较大。

由于铝对铁比锌对铁有较大的热力学亲和力，所以在加铝法带钢热镀锌中，在温度和时间的影响下，总是优先在钢基表面形成铁－铝化合物，这个薄而均质的中 间层能够牢固地附着在钢基表面，实际上它是黏附镀层的媒介质作用。

1.2 锌层附着力的影响因素

影响锌层附着性的因素很多，但对本钢镀锌机组而言，对锌层粘附性主要的影响因素可归结为：

（1）原料表面清洁度与放置时间影响

镀锌原板表面残留物主要有轧制油、设备漏液压油、润滑脂以及铁粉等，本钢冷轧厂镀锌线采用的是改良森吉米尔法，采用了适当提高NOF炉温度，以便加大蒸发量支掉脏物。部分低分子油脂化合物在高温下分解，发生炭化现象，形成去不掉黑斑并与铁粉混合而残留在带钢表面。

正是这种黑斑浸入锌锅后使钢基与锌液分开，破坏Fe2Al5中间层形成并使Fe-Zn合金层增厚，降低锌层附着性，另外有时在带钢两侧边缘有麻点，也是造成边部脱锌的原因。

轧制后钢卷在中间库存放时间长，或轧制过程乳化液吹扫不净，都有可能使带钢表面形成氧化物，虽然前者可通过炉内H2进行还原，但后者较困难，只能降低机组速度以延长在炉内的停留时间。

（2）退火炉炉内气氛和炉温影响

镀锌机组的炉内气氛可分为两段，一段是NOF炉内的弱氧化气氛，另一段是RTF、SF和JCF炉内的还原气氛，这两部分气氛被NOF炉后的通道隔开，并靠压差保证炉气平衡，带钢在RTF炉内将带钢表面氧化铁皮还原成适合于镀锌的海棉状纯铁层，并产生水，生产中当P H2＞P H2O时发生还原反应，当P H2＜P H2O为氧化反应，因此必须将炉内露点控制在一定范围内，当破坏炉内平衡状态（炉压波动），造成RTF炉露点升高，带钢表面氧化铁皮还原不充分，使锌层附着力下降。

炉温控制好坏直接影响退火质量，其波动还对炉压和气氛产生影响。由于某些焦炉煤气杂质多，热值波动大，对点火枪影响较大，导致炉温控制不稳定，有时要靠NOF炉带钢高温加热来弥补RTF加热能力，其后果是NOF炉后燃烧室温度过高，稀释空气大量进入炉内氧化带钢，同时炉压产生波动，从而严重影响锌层附着性。

（3）带钢入锌锅温度的影响

实践证明，在锌液温度为455~465℃时，带钢入锌锅的温度维持在480～520℃的范围内，对形具有良好黏附性的镀层最为有利。带钢入锌锅温度增加，锌层附着力增加，因为热镀锌在反应界面上大量供热可加速Fe2Al5中间层形成，但温度过高将引起锌液超温和锌粒缺陷产生，同时带钢出锅后，铁锌继续向含铝的中间层扩散，形成富锌固溶体，粘附介质被破坏。同时由于合金层的增厚，锌层表变为暗灰色。

2 采取的相应措施

2.1 清洁原板表面

对轧钢生产中的润滑冷却系统进行改进，合理地配制浓度，并对吹扫系统进行调整，使轧制过程保证良好的润滑条件，降低轧制中铁粉的产生量。同时定期对轧机机架进行清洗，防止各类机油对钢板表面的污染。

在镀锌退火炉前增设清洗段是生产高质量镀锌板所必须具备的条件，本钢镀锌线增设清洗段设备组成为碱洗、刷洗、电解清洗、刷洗、漂洗、清洗、烘干，通过碱洗和刷洗可处理掉部分带钢表面油脂和铁粉，而电解清洗和刷洗则可将凹坑内残留物进行清理，因此通过清洗段和退火炉双重处理则为提高产品质量奠定良好的基础。

2.2 调整NOF炉工艺

适当增加NOF炉各区空燃比，使NOF炉温升高，这是生产厚规格带钢常用的方法。其主要目的是为了机组生产能力使带钢尽快进退火温度区。但在实际生产中增加空燃比使得炉内的氧化性气氛浓度升高，厚带钢在炉内停留时间比薄带钢在炉内停留时间要长得很多，这样极易造成带钢表面二次氧化层增厚，不易被还原，使得锌层附着力降低，另外由于加热速度过快，带钢退火后由于机组速度的增加使得在浸锌后核心热的作用带钢表面的锌铁继续扩散形成较厚的合金相，降低了锌层的附着性和表面光泽度。通过对实际生产中的分析，NOF炉前19米的无烧嘴区实际上是一个完全氧化区，由于稀释空气的通入量与该区的温度有关，即当该区温度高于730℃时，随着温度的升高，空气量同时加大，势必造成厚带钢氧化程度比薄带钢增大。在本钢实际生产中，通过合理调整NOF四个区的热需求来控制无烧嘴区的温度，以便降低厚带钢在该区的氧化程度。如果降低NOF各区空燃比，就会使炉内的CO含量增加，炉内的氧化挡墙前移，使得还原时间增加，缩短了带钢被氧化的机率，同时配合较低炉压和较低带钢出NOF温度的控制，这样既可以控制好带钢二次氧化层的厚度又提高了炉子的还原能力，由于在NOF炉内被加热的温度较低，带钢进入RTF后需要提高RTF辐射加热能力才能满足带钢再结晶退火的要求。

2.3 用280℃回火改善镀锌层的黏附性

通过反复实践已经证实，把镀层黏附力不合格的产品成卷放入罩式炉内，采用下列加火工艺条件，即可使镀层的黏附力得到改善：回火温度为280℃（在底板上方400mm处测量），回火时间为24小时，揭罩温度为200℃。

3 结论

综上所述，为获得良好的锌层附着性和表面光泽度，首先必须具备良好的原板条件，使其经过合理的退火炉工艺的调整，同时控制好锌液和钢基的化学成份，得到适合镀锌的海棉状纯铁层同时又不会产生带钢入锌锅温度过高的影响，以保证中间粘附层的充分形成，并抑制脆性合金层的生长，从而获得良好附着性、延展性和光泽度高的镀层。

【1】模拟拉延筋的镀锌薄钢板锌层粘附性试验方法的研究【J】.理化检验，物理手册，2004（11）.