熱鍍鋅汽車外板鋅渣缺陷分析

冼玲標(biāo)　左融

摘 要：結(jié)合廣州JFE鋼板的熱鍍鋅產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝和設(shè)備，對熱浸鍍鋅帶鋼鍍層鋅渣缺陷形成機(jī)理進(jìn)行了分析。此外，還提出了提高熱鍍鋅帶材鍍層質(zhì)量的工藝技術(shù)。

關(guān)鍵詞：鋅渣；熱鍍鋅；鍍層

中圖分類號：TG174.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0250-01

1 前 言

21世紀(jì)以來，國內(nèi)汽車的產(chǎn)銷發(fā)生了巨大的變化，基于成本、效率需要的需要，外資的汽車廠家的鋼板采購也從國外進(jìn)口轉(zhuǎn)向國內(nèi)廠家。但是對于高端汽車板的表面品質(zhì)，卻沒有發(fā)生改變。只有生產(chǎn)表面品質(zhì)優(yōu)秀、性能穩(wěn)定的產(chǎn)品被客戶和市場接受并認(rèn)可。在汽車板覆蓋件中，發(fā)動機(jī)罩外板、頂棚及行李箱外板，由于可視面積大，缺陷特別容易顯現(xiàn)，因此表面的品質(zhì)要求是最高的。鋅渣經(jīng)過沖壓后出現(xiàn)亮點(diǎn)、鼓點(diǎn)等缺陷，將會造成返修或報廢，既造成生產(chǎn)效率降低，又會更造成浪費(fèi)。

2 缺陷特點(diǎn)

鋅渣是一種鋅鐵相合金，主要成分是Zn、Fe。鋅渣的形成可視為是鐵在鋅液中的溶解或者說是熔融鋅對鐵的腐蝕作用，鐵與鋅擴(kuò)散反應(yīng)形成多孔疏松的低熔點(diǎn)合金轉(zhuǎn)移到液鋅中，逐漸使金屬鐵“溶解”于鋅液的過程。

缺陷形貌：

鋅渣缺陷經(jīng)過沖壓后，打磨檢查時，缺陷位置發(fā)亮，形貌為直徑約10mm的圓形。亮點(diǎn)缺陷背面對應(yīng)位置，有直徑約0.3mm的發(fā)亮的白點(diǎn)。

3 缺陷分析

3.1 3D表面分析

通過基恩士3D數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)VHX-5000（一種類似顯微鏡通過鏡頭，在放大觀察樣品的同時，可測量分析觀察樣品表面的凹凸情況，并具有顯微鏡和輪廓形狀測量儀的放大觀察測量裝置）對亮點(diǎn)缺陷進(jìn)行了表面觀察。缺陷高出鋅層17μm，長度約365μm。

3.2 SEM及EDS分析

為了進(jìn)一步了解缺陷的表面結(jié)構(gòu)、截面的形貌與缺陷的成分構(gòu)成。對缺陷的表面及截面SEM及EDS分析分析。

表面缺陷處的與正常位置對比，顆粒較大而集中正常處顆粒較小及平均分布。另外從截面分析，與正常的鍍鋅層（約7μm）對比，缺陷處的厚度為正常的幾倍之多。從成分分析，缺陷處的主要成分為Zn，以及少量的Al、Fe，因此判斷為鋅渣。

4 鋅渣的產(chǎn)生原因

經(jīng)過多年的生產(chǎn)中實(shí)踐，鋅渣的形成主要與以下幾點(diǎn)有關(guān)。

4.1 鋅鍋溫度

鋅渣首先在鐵濃度較高處，鋅液溫度較低處首先形成，反應(yīng)如下：Fe+7Zn→FeZn7（下沉）。經(jīng)過鋅鍋內(nèi)鋅液的流動、碰撞與鋅液中的鋁發(fā)生發(fā)應(yīng)：2FeZn7+5Al？壙Fe2Al5+14Zn（上?。ｄ\渣[1]的浮力與自重的作用下密度較大的FeZn7下沉成為底渣，密度較小的Fe2Al5Znx則上浮或懸浮在鋅液中，繼續(xù)進(jìn)行著反應(yīng)，見圖1。但是隨著鋅液的溫度升高，鐵的溶解度會上升如圖2所示，根據(jù)反應(yīng)趨勢會增加鋅渣的形成。

4.2 帶鋼運(yùn)動速度的影響

帶鋼運(yùn)動速度[3]主要表現(xiàn)在表面形成的黏附力不強(qiáng)的化合物、帶鋼附近的鐵在鋅液中的溶解梯度及帶鋼附近鋅液的流動速度的影響。穩(wěn)定生產(chǎn)時，鋅鍋內(nèi)的反應(yīng)處于平衡階段，如果鋼帶運(yùn)動速度變化較快會導(dǎo)致平衡被打破。當(dāng)帶鋼的運(yùn)動速度增加后，會導(dǎo)致黏附力不強(qiáng)的化合物優(yōu)先脫落形成鋅渣，也會導(dǎo)致鐵在鋅液中的溶解量增大；但是隨著帶鋼速度的增加帶鋼在鋅液中的停留時間減少，會減少鐵的溶解。

4.3 鋅液流動速度的影響

鋅液在鋅鍋內(nèi)的流動如圖1所示，鋅液的對流對溶解速度的影響很大，增大鋅液的對流將使鐵與鋅液的接觸加大，在鋅液中的溶解速度加快。由于帶鋼連續(xù)不斷的運(yùn)行，必然會造成鋅液的不斷流動，使鋅液對流加劇，這必然會增加鐵的溶解量，從而鋅渣也會更多的產(chǎn)生。

4.4 鋅液中鋁含量的影響

鋁含量對鐵在鋅液中的溶解量有極限，當(dāng)鋁含量接近0.20%時，鐵的溶解量處于較低的水平，隨著鋁含量的增加或減少，鐵的溶解量均呈現(xiàn)上升的趨勢，因此鋅鍋內(nèi)的鋁含量必須進(jìn)行嚴(yán)格管控。

5 對 策

為了抑制鋅渣缺陷的形成，一般可進(jìn)行以下對策：①鋅液的溫度在控制在455～465℃；②帶鋼進(jìn)入鋅鍋后，溫度調(diào)整要平緩，防止影響鋅液內(nèi)部的動態(tài)平衡破壞；③控制鋅液中鋁含量在0.12～0.13%，抑制鐵的溶解。

參考文獻(xiàn)

[1]許秀飛.鋼帶熱鍍鋅技術(shù)問答[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007，7.

[2]苗立賢，苗 瀛.實(shí)用熱鍍鋅技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014，9.

收稿日期：2018-10-8