1.前言

钢材产品的防腐蚀问题一直是钢铁企业最为关注的。随着社会经济的不断发展，我国对高质量钢材产品的需求不断增加[1]。热镀锌作为钢铁的覆盖保护材料越来越受到重视，热镀锌钢板作为防腐镀层产品，在建筑、家电、汽车等领域的应用不断扩大，是国民经济建设中常用、基础、节能环保的循环经济用材。钢带连续热镀锌工艺历经五十年的发展，已成为一种工艺成熟、技术先进的工业技术，至今，镀锌仍是钢材防腐蚀方法中应用最普遍、最有效的工艺措施。

本文通过收集、分析国内外连续镀锌钢板带方面的发明专利（数据来源：Derwent Innovations Index），应用Thomson Data Analyzer（TDA）、INNOGRAPHY等主流分析软件，对宏观研发态势（包括主要国家和地区的专利申请情况、主要研发方向等）、中观布局（包括主要企业的专利申请情况、主要研发方向、专利布局动向等）、微观研发（包括主要的镀锌工艺技术研发方向与热点研发方向等）进行分析，同时对全球范围内连续镀锌钢的核心技术及其布局以及产业走向进行分析，以期为国内连续镀锌技术研发及产业化布局提供参考。

2.全球镀锌技术总体发展态势

2.1 全球连续镀锌技术主要研发国家

分析相关专利数据得知，从上世纪70年代就有相关镀锌技术研发并进行了专利申请，截至2017年底，全球连续镀锌技术专利达到3500余件，从图1可以看出，上世纪80年代末连续镀锌专利申请急剧上升，直到本世纪初发展相对均衡，2014年专利申请158件为历年最高。

图1 1973-2017年连续镀锌技术专利年际变化 件

分析连续镀锌技术主要研发国家，其专利主要集中在日本、韩国和中国，分别占全部专利的77%、11%和9%。早在上世纪80年代，日本就针对镀锌钢开展了相关研发工作，90年代初快速发展，并一直保持很高的专利技术产出；韩国从上世纪90年代初开始有少量专利技术产出，在2010年达到峰值；世界其他国家只有极少量的专利研发。中国连续镀锌专利技术产出主要集中在2005年以来，2013年达到峰值，2013-2017年中国专利产出稳定在40件-60件，2016年开始赶超日本。

2.2 全球连续镀锌技术主要研发企业

分析连续镀锌技术主要研发企业，其专利主要集中在新日铁（1338件）、JFE（1074件）、浦项（280件）、神户制钢（212件）、中国宝武（88件）、鞍钢集团（50件）、现代钢铁（47件）、河钢唐钢（31件）、首钢集团（29件）、安赛乐米塔尔（25件）等企业。

连续镀锌钢专利技术研发方向主要分布在镀层、基板以及处理工艺技术等方面，其中镀层主要包括锌基合金和镀锌、镀锌板带材、镀锌薄板材等，基板主要包括合金钢基体、薄板材、铝合金材料、锰合金钢、硅合金钢等，工艺主要包括多层镀覆、加热后处理技术、待镀材料前处理技术、热镀后处理技术等。见图2。

图2 主要技术研发方向的专利申请数量对比图

新日铁以铁或合金钢为基体的镀锌工艺技术为主，其次是热镀的后处理技术和多镀层技术、薄板带材的镀锌工艺（C21D-002/46）以及热镀前预处理工艺技术，其它工艺技术也均有不同程度的研发。

JFE主要以镍基合金或镀锌技术、合金钢为基体镀锌技术、多层镀覆技术为主，此外还包括加热后处理技术、薄板材热处理技术、板带材镀锌技术、待镀材料前处理技术等。

近几年，中国宝武持续加大连续镀锌钢专利技术研发，并于2015年达到峰值27件专利，其研发方向主要包括用锌或镉或其合金为镀覆材料的热浸镀工艺、板带热处理工艺以及基体为铝合金或锰合金钢或硅合金钢的镀锌工艺等。

工艺方面的主要研发企业是新日铁、JFE、神户制钢等，大部分为日本钢铁企业，几乎囊括了连续镀锌线所有环节的关键技术点。

镀锌基体材料的主要研发企业同样是新日铁、JFE和神户制钢等日本钢铁企业，基体材料部分的专利技术涵盖了大部分钢铁材料。

3.全球连续镀锌核心技术发展态势

通过INNOGRAPHY专利强度、DII数据库专利高被引频次等指标筛选出连续镀锌技术核心专利154条，主要集中在日本（140件，占比91%）、韩国（5件，3.2%）、中国（3件，2%）、德国（2件，1.3%）等，核心专利研发企业主要是JFE（67件）、新日铁（66件），其它占比较小的研发公司还包括浦项、神户制钢、安赛乐米塔尔、蒂森克虏伯等钢铁公司。

从上世纪70年代末到90年代末，每年核心专利数量产出保持在1件-4件，本世纪初，核心专利数量骤增，一直持续到2017年，每年核心专利数量保持在4件-11件。

连续镀锌核心专利技术主要集中在待镀基体材料的生产（合金钢、低合金钢、硅合金钢、高强钢、锰合金钢等）、镀覆工艺技术（多镀层技术、热处理技术、后处理技术、酸洗技术等）。

镀锌钢板或钢带产品广泛用于轻工、家电、汽车和建筑工业。在建筑工业中，用于各类工业及民用建筑的轻钢龙骨、建筑层面板、瓦楞板、卷帘门等；在家电和轻工业方面，用于各类家用电器的外壳和底板；在汽车工业中，用于汽车车体的、外壳、内板、底板等[2]。根据用途的不同对镀锌板的性能要求也不同，一般在建筑工业、家电和轻工业的使用中要求热镀锌产品具有高强度、耐腐蚀性、成形性等，而用于汽车行业的镀锌板性能要求较高，一般以防腐蚀为目标，并综合考虑焊接性、涂敷性和成型性等性能，另外，钢板表面的轧制质量，热镀锌镀层厚度的均匀性，合金化的最佳结构及工艺控制等一系列技术，也是汽车板一个重要指标。

连续镀锌核心专利技术主要研究方向就是为了提高热镀锌板的各种性能指标，以满足各行业的使用要求。连续镀锌技术研发人员一般通过调整待镀材料成分含量、添加合金元素、调整炼钢工艺参数、调整轧制工艺参数等，在热镀锌线通过调整或添加镀层合金元素、镀覆工艺等生产出符合要求的热镀锌钢板或钢带，如为得到以弯曲性及拉伸凸缘成形性为代表的钢板的成形性和耐疲劳特性、焊接性、耐腐蚀性及镀覆密合性优异的高强度热浸镀锌钢板[3]，通过将钢板的显微组织控制在适当的组织分率而改善了拉伸凸缘性（扩孔性）；为了制造含Mn的表面外观优良，且镀层的密合性优良的高强度镀锌钢板，通过多道热处理程序中温度和时间的控制后进行进行轻度轧制，在锌浴中控制合金成分的含量来实现；调整Al含量占比，增加α-Al相的枝晶部分层叠量，从而使腐蚀越不易容易地到达基底钢板，因此耐腐蚀性提高等。因此，对连续镀锌技术核心专利的研究对国内钢铁公司提高其产品质量至关重要。

4.连续镀锌技术在华专利态势分析

在华申请连续镀锌专利技术的主要国家包括日本（359件，占在华申请专利的46%）、中国（323件，占42%）、韩国（48件，占6%）等，其他国家申请量较小。主要企业包括JFE（197件）、新日铁（137件）、中国宝武（88件）、鞍钢集团（50件）等，2014年以来，中国宝武、鞍钢集团专利申请量明显加快，2016年开始占据了在华专利申请的主导地位。

在华专利技术主要集中在热镀、涂层、双相钢、成形性、冷轧、强度、耐腐蚀、抗拉强度、聚碳酸树脂等几个方向上。其中新日铁在华专利集中在热镀、高强度、耐腐蚀等方面，JFE在华专利集中在热处理、高强度、有机膜等方面。

连续镀锌专利技术在中国区域研发力排行依次为湖北、江苏、河北、北京、四川、辽宁、上海、山东、浙江、安徽等，发明专利约占到97%。

5.结语

基于环境效应和可持续发展，经济的发展和科技的进步，钢板及钢带连续镀锌技术将越来越多的应用于钢铁材料的防护，钢铁制件镀锌镀层在性能上需具有高耐腐烛性、强粘附性和均匀光滑的外观质量，而通过向锌镀层中添加合金元素、调整工艺参数、改变镀覆工艺等措施不仅能提高镀件质量，还可降低生产成本。因此连续热镀锌合金技术的开发、合金元素的添加一直都是连续热镀锌研究的热点。从连续镀锌合金的发展趋势看，粘附性好、加工成型性好、耐蚀性强、生产成本低、符合环保要求的合金系列将是连续热镀锌的主要发展方向。