合金化热镀锌汽车板漏镀原因及对策

2021-10-26任建平熊涛涛

工程技术研究 2021年14期

任建平，熊涛涛

广州JFE钢板有限公司品质管理部，广东广州 511464

热镀锌钢板凭借良好的耐腐蚀能力、优越的加工性能、优良的焊接性以及卓越的涂装性能等优点，得到了越来越广泛的应用，特别是近年来随着我国汽车工业的迅猛发展，高品质的热镀锌汽车板的需求量逐年上升。汽车用热镀锌钢板其表面质量具有严格要求，虽然随着设备质量以及工艺技术水平的提高，热镀锌钢板表面质量控制得到了很大改善，但仍然存在一些难以消除的缺陷，如漏镀[1]。漏镀是热镀锌钢板较为严重的质量缺陷，应予避免[2-3]。

文章针对某钢厂生产合金化热镀锌钢板出现的漏镀缺陷，通过扫描电镜（SEM）和能谱（EDS）分析了微观形貌和成分，对漏镀的成因进行了探讨，并提出了改善建议。

1 热镀锌线的主要工艺流程

某钢厂连续热镀锌线的主要工艺流程有开卷、焊接、入口活套、清洗、退火、锌锅、气刀、合金化炉、冷却、平整机、出口活套、剪边、检查、涂油、卷取、捆包。

2 漏镀的主要原因

漏镀是指镀锌层断续出现局部斑点状或无规则的黑色区域，当带钢在镀锌前存在脏污时，妨碍了锌液浸润而影响镀锌反应[4]。漏渡的主要原因如下。

2.1 热轧工序引起的漏镀

热轧时带钢表面嵌入了氧化铁等杂质，这种情况在镀锌前很难被发现，不易控制。

2.2 冷轧工序引起的漏镀

带钢欠酸洗：带钢在酸洗时不完全，表面的残留氧化铁未被清除，当带钢进入锌液时氧化铁皮阻碍带钢表面镀锌，从而产生漏镀点（块）[5]。对欠酸洗带钢应采取延长酸洗时间的措施。带钢过酸洗：带钢长时间浸泡在酸液中，造成酸腐蚀带钢基体，产生了黏附性很强的氯化物，在钢表面很难被清洗掉，也无法镀锌。为了防止带钢过酸洗，应该控制好酸洗时间或在酸液中添加缓蚀剂。

2.3 镀锌工序引起的漏镀

（1）碱洗段。镀锌清洗段的碱洗参数设置不当，无法完全去除带钢在冷轧过程黏附的铁粉、轧制油等，也会使带钢产生漏镀缺陷。

（2）退火炉。退火炉内氧含量偏高，会导致带钢表面被氧化，产生氧化铁皮，当带钢进入锌液时氧化铁皮阻碍带钢表面镀锌，从而使带钢产生漏镀。此外，退火炉内的氢气浓度太低，未能够充分还原带钢表面的氧化铁，也会使带钢表面产生漏镀缺陷[6]。因此，必须适当地控制退火炉内氢气的浓度，特别是生产汽车外板时，充分还原处于较浅位置的表层铁质氧化物，降低表层铁质氧化物的轻度缺陷不良率。

（3）锌锅。锌锅中锌液的温度低、流动性差，会降低锌液的浸润性，从而使带钢产生漏镀。

（4）炉鼻。炉鼻位置容易产生炉鼻灰，这是由锌蒸汽凝结在炉鼻子内壁形成的锌灰。当炉鼻和其他设备产生振动时，炉鼻灰会脱落到炉鼻内的锌液表面，随着带钢与锌液的振动漂浮到炉鼻的角落处并积聚成球状，炉鼻灰粘到带钢，使带钢局部不能与锌液接触而漏镀[7]。

3 漏镀缺陷分析

采集合金化热镀锌漏镀缺陷样板，通过SEM和EDS进行分析。

3.1 漏镀缺陷的宏观形貌

漏镀缺陷样板如图1所示，从宏观形貌来看，漏镀区域呈不规则长条状。

图1 带钢漏镀表面宏观形貌

3.2 漏镀缺陷的微观形貌

采用SEM对正常部位和漏镀部位的表面微观形貌进行分析，如图2所示。图2（b）为镀锌板正常部位；图2（a）的灰色区域为漏镀部位，形状不规则，白色区域为正常部位。

3.3 漏镀缺陷的成分分析

采用SEM自带的能谱仪（EDS）对正常部位和漏镀部位进行成分分析，结果如表1所示。图2（a）中，谱图1和谱图2是漏镀区域，主要有Fe、O、Zn元素，还有少量C、Al、Mn元素，其中Al元素来自镀锌层，Mn元素与该基板成分一致，说明此区域未镀上锌，但又有少量Zn元素，且O元素比其他区域高，推断漏镀区域存在ZnO；谱图3和谱图4是正常区域与漏镀区域的过渡区域；谱图5呈白色，是没有平整机轧制后的微观形貌[8]，主要元素均为Zn、Fe、Al、O、C，根据Fe、Zn元素含量判断，说明该区域的镀锌层较薄，未能经过平整机轧制。图2（b）中，正常部位主要元素为Zn、Fe、Al、O、C，Fe含量为9.05%～ 9.25%，镀锌层表面为δ1相，其特点是具有良好的防脱锌性和冲压成形性。

表1 漏镀EDS成分分析单位：%

4 漏镀原因及对策

由表1的成分对比分析可以看出漏镀区域表面存在ZnO。由于带钢表面的镀锌层在常温状态下与空气接触只会生成微量的ZnO，说明漏镀缺陷中的ZnO是外界带入的，而炉鼻灰是ZnO和Zn的混合物，判断ZnO是由炉鼻灰带入。

炉鼻是连接退火炉和锌锅的重要设备，其内在气氛是还原性气体（HNX气体），含氧量较低，因而产生的ZnO较少。如果炉鼻伸缩节漏气，导致氧气从该处进入炉鼻内，锌液和锌蒸气迅速与氧气反应，会产生大量ZnO在液面和炉壁内壁以及其他设备上沉积。当带钢、炉鼻和其他设备产生振动时，炉鼻灰黏附到带钢上，导致带钢不能与锌液接触，炉鼻灰一直到气刀作用时被气流从带钢表面吹掉，发生氧化，产生火花，使带钢表面产生漏镀，不能满足高级汽车板的质量要求，而且一旦该情况反复发生，将产生较大影响，故应加强对炉鼻的管理，控制好炉鼻的密封性、露点和氧含量，防止大量炉鼻灰的产生。