徐志隆

摘要：合金化热镀锌钢板的耐腐蚀与焊接性能十分良好，是一种十分受市场青睐的汽车防锈钢板材料。但在生产时，这种钢板可能会出现表面缺陷。基于此，本文对IF钢合金化热镀锌钢带表面的缺陷进行了探究。利用扫描电镜、X射线衍射等方法对钢带表面缺陷产生的原因进行了分析。

关键词：IF钢;合金化热镀锌;表面缺陷

前言：在IF钢的生产过程中，需将钢从锌锅取出后，将其放入合金化炉。经过适当温度的加热后，钢板中的铁锌会出现扩散，然后就形成了合金热镀锌IF钢板。如果带钢的表面出现了缺陷，那么在后期加工时会进一步放大这种缺陷，因此，生产人员需要明确钢板缺陷产生的原因，并优化工作方法降低缺陷。

1 IF钢与合金化热镀锌工艺

IF钢板就是无间隙原子钢。这是一种深冲性能极强的超低碳钢。目前，IF钢的伸长率可以达到50%，而其r值则可以达到2.0以上。在IF钢的炼钢环节，需要注意保持超低碳，并使其具有微合金化，得到纯净度高的钢板。其生产工艺流程还包括热轧、冷轧以及退火。为了保证钢板的深冲性能，钢中的碳、氮以及硅的含量都很低;而且为了保持IF刚良好的表面质量，生产单位应该要保证IF刚的冷轧钢板中非金属杂物的尺寸不能超过100μm。

合金化热镀锌钢板是一种使用热浸镀锌工艺制造出的钢板。在生产时需要将薄钢板浸入熔解的锌槽之中，使其变成表面附有锌的钢板;在出槽以后，还需要将钢板加热至500℃左右，这样就可以让锌和铁生成合金薄膜，对钢板进行保护[1]。经过合金化热镀锌工艺加工的钢板具有极强的涂料密着性以及焊接性，其抗腐蚀能力也非常良好。

2 IF钢合金化热镀锌钢带表面缺陷的研究

2.1 研究材料及方法

此次，实验人员准备采用化学成分如表1所示的IF钢来进行实验。实验中，会使用扫描电子显微镜来分析钢板表面的缺陷形貌以及其断面组织的状态。然后会采用电子能谱分析法对钢带表面缺陷的成分进行分析。同时，还会采用X射线衍射分析镀锌层的组织。最后，将采用辉光放电光谱仪对镀锌层的深度结构及物质组成进行分析。

2.2 实验IF钢板的外貌形态

通过观察此次实验所用的钢板可知，经合金化处理的镀锌钢带表面形貌特征不统一。部分区域的镀层表面外观呈暗色，而且有黑色和暗灰色斑点，斑点分布并不均匀。同時，一些区域的镀层表面的黑色和暗灰色斑点还呈现出断续分布状态，形成了长度为几毫米的条纹。

2.3 黑斑缺陷实验

实验人员以IF钢合金化热镀锌钢带表面缺陷中的一个直径为0.6毫米的黑斑缺陷为观察对象开展实验。利用夹杂物电子能谱分析方法，分析出这个位于钢带镀锌层表面的黑斑缺陷中心位置的夹杂物成分主要为氧化硅行夹杂和氧化锌-氧化铝型夹杂。而后，实验人员又对这一黑斑缺陷进行了断面能谱分析，其中最靠近合金化热镀锌IF钢基板的断面测试点成分为：铝含量0.53%、铁含量16.88%，锌含量82.59%;而最靠近镀层表面的测试点成分为：铝含量4.15%、硅含量1.8%、铁含量8.9%、锌含量85.15%。在分析了不同的合金化镀锌板测试点的成分之后，我们发现越靠近镀锌表层，则铝含量越高;有黑斑缺陷的合金化镀锌钢板表层铝含量明显高于正常合金化镀锌板中的铝含量[2]。因此，我们可以根据试验结果判定，当锌液中包含悬浮渣以及面渣，且它们沉积在钢带的表面时，IF钢合金化热镀锌钢带的表面就会存在黑斑缺陷。而且，在试验中我们发现，只有缺陷断面的表层才会出现硅元素。这表示，出现在此的硅元素是一种外来的氧化物。所以，从以上的黑斑缺陷实验之中，我们可以确定，悬浮渣、面渣以及外来的硅氧化物夹杂是产生IF钢合金热镀锌钢带表面黑斑的主因。

那么，为了降低黑斑产生的几率，生产人员需要根据黑斑缺陷产生的原因和条件对相关的生产材料和生产工艺进行控制。通常，生产单位会消除局部低温区并降低电磁感加热器的加热效率，进而使锌锅的搅拌速率变慢;这样一来，搅动锌液时就不会产生大量的悬浮渣或者面渣，会减少夹杂沉积现象出现的几率，进而达到防止黑斑缺陷出现的目的。

2.4 灰斑缺陷实验

本次实验所用的IF钢合金化热镀锌钢带表面也存在部分的暗灰色斑点和波纹。相比较而言，钢带表面的灰色斑点更为分散，而且经过电子能谱分析之后发现，灰色斑点的主要成分是锌铁合金型化合物。同样，实验人员在灰斑缺陷的断面中选择了不同点位，对其中所包含的锌、铁元素含量进行了测算。经过分析发现，IF钢合金化热镀锌钢带表面上的灰斑缺陷断面中，越靠近基板的测试点，其铁含量越低、锌含量越高。在对镀层表面的测试点进行测试时发现，这一区域的铁含量达到20.55%，说明在这种锌铁合金之中，铁的质量分数过高。也就是说，测试点所在的镀层区域存在合金化过度的问题。

经过上述实验发现，IF钢合金化热镀锌钢带表面的灰斑缺陷是锌铁合金型化合物。在工业领域之中这种物质被称为锌渣，是一种由于锌液之中的铁含量过高且超出了锌液的饱和极限后与锌产生反应而生成的物质。一般来说，这种物质主要出现在锌锅之中。在实际作业过程中，进入锌液中的钢板内的铁会不断地熔于锌液，使得锌液的成分以及其温度具有不均匀特性;所以，产生锌渣不可避免。但是，生产人员还是可以通过优化生产工艺，降低锌渣的产量。比如，可以选择使用预熔锅法来操作;或者，操作人员也可以将锌液之中的铝含量控制在最佳质量分数，并控制好锌液的温度和使用时间，这样就可以尽量减少锌渣生成，进而减少IF钢合金化热镀锌钢带表面的灰斑缺陷生成[3]。

2.5 波纹缺陷实验

实验人员需要借助扫描电子显微镜来观察IF钢合金化热镀新钢带表面的波纹缺陷。经过观察发现，实验所用材料中的波纹缺陷分布不均匀，波纹粗细不一但相互贯通。而在对这些波纹进行电子能谱分析后发现，波纹缺陷的主要成分是含铁化合物，也有部分波纹是由锌以及锌铁化合物组成的。根据这一结果，我们可以推断，波纹缺陷的主要成因可能是镀层合金化过度。为此，实验人员使用了X射线衍射检测法以及辉光放电光谱法对波纹缺陷的特征进行了深度分析。经过分析，实验人员发现，IF钢合金化热镀锌钢带表面的波纹缺陷确实存在合金化过度的问题。当实验人员利用辉光放电光谱法对波纹缺陷的镀层和合金层定量进行分析时发现，越靠近表层铁元素的质量比例就越大，镀层表面的铁质量比例最大。而且，在锌铁互渗区域的锌线和铁线交界的位置，会出现铝峰，且此处的合金化层则会完全消失。所以，经过上述实验，我们可以确定，IF钢合金化热镀锌钢带表面的波纹缺陷的成因是镀层合金化过度。

那么，在生产环节，生产人员可以通过提高合金化处理的均匀性的方式来减少波纹缺陷的产生。比如，他们可以控制合金化的时间，或者降低合金化温度，都可以达到提高生产质量的效果。

结论：综上所述，IF钢合金化热镀锌钢带表面产生缺陷的主要原因是锌渣。一般来说可能会出现黑斑缺陷，这种缺陷主要因物质残渣而产生。也可能出现灰斑，当镀锌金属化合物底渣处理不完善时，就十分容易出灰斑缺陷。此外，还有可能因为施工工艺不当而出现波纹缺陷，这是最为常见的钢表面缺陷类型。

参考文献：

[1]崔磊.合金化热镀锌IF钢表面条纹缺陷分析[J].安徽冶金科技职业学院学报，2019，29（01）：10-13.

[2]张彦文.合金化镀锌板镀层抗粉化性能及相关工艺研究[D].武汉理工大学，2015.