科技新进展：高品质热镀铝锌板关键工艺技术研究及系列产品开发

一、研究的背景与问题

热镀铝锌板具有优异的高耐蚀性、成形性、高反射性、耐高温性和高表面装饰性、防电磁干扰性，基于节约材料、减少资源浪费和环保安全的考虑，热镀铝锌板在国外建筑、家电、机械、化工、交通运输等行业获得了广泛应用。

我国对热镀铝锌板的开发及生产应用较晚。直到2004年，攀钢、宝钢等才建成国内首批热镀铝锌生产线。宝钢凭借机组装备优势，热铝锌板在国内电气柜制造业的市场占有率曾一度达到30%左右，攀钢产量由每年几千吨增加到几万吨，逐渐打破了韩国东部、烨辉（台湾地区）等垄断供应的局面。

攀钢热镀铝锌专用生产线于2011年正式投入使用，市场定位主要面向电控柜、家电和高端建筑市场，但攀钢热镀铝锌钢板性能水平和表面质量与韩国东部、烨辉（台湾地区）相比还有一定差距，特别是镀层表面沟槽印和锌花不均等缺陷率高，表面合格率仅有75%，与国内外知名品牌的90%存在较大差距，是急需解决的技术瓶颈问题。由于热铝锌板的厚度规格（0.4~2.4mm）跨度大，锌花尺寸控制一直是热镀铝锌板共性技术难题。沿海的高湿高盐环境促使一些用户对镀层耐蚀性提出了更高的要求，如镀层耐蚀性由150g/m2在NSS下出红绣时间1500h提升到120g/m2试样在NSS下出红绣时间≥2000h，实现镀层的高耐蚀性和高表面质量控制是项目研究的关键目标。

电控柜面板需单面喷涂，施耐德等知名品牌要求热镀铝锌板可涂装及直接裸用一体化使用。在沿海，由于环境中湿度大且盐离子浓度高，热镀铝锌板更易腐蚀，需不断提高涂层的耐蚀性，ABB要求热镀铝锌板涂层耐蚀性满足NSST/72h评级为10（S9）级；热镀铝锌板易出现冲压发黑，在家电用户使用时需提高涂层润滑性。环保性、涂装性、高耐蚀性、自润滑性是热镀铝锌板表面处理的个性化发展方向。但由于国内热镀铝锌板表面处理技术尚不成熟，暂无法满足要求，因此，开发可涂装、高耐蚀性、自润滑性的三种个性化环保表面处理技术也是项目的关键指标。此外，热镀铝锌板在运输和使用过程中普遍存在大量的黑斑缺陷和零星的折弯开裂缺陷，亟待解决。

为进一步提升热镀铝锌板品质，消除黑斑等典型缺陷，打造攀钢高端品牌战略，攀钢立项开展了高品质热镀铝锌板关键工艺技术研究及系列产品开发。

二、解决问题的思路与技术方案

本项目的主要研究目标：形成高品质热镀铝锌板关键工艺技术，沟槽印、锌花不均、折弯开裂、黑斑等缺陷得到有效控制，热镀铝锌板表面锌花控制均匀，镀层具有高耐蚀性和成形性，涂层满足用户的冲压成型、高耐蚀性和可涂装性的个性化要求，开发出满足电控柜、家电、高端建筑用户要求的热镀铝锌板，实现在施耐德、ABB、松下等国际知名品牌的批量应用。

项目先后开展了热镀铝锌板表面沟槽印、锌花不均（小/无锌花）缺陷和储运过程中的黑斑缺陷的原因分析及预防措施研究。针对缺陷问题，通过试验跟踪调查分析缺陷的典型特征和规律，采用扫描电镜、辉光光谱等分析了缺陷的微观特征，查明缺陷形成机理，确定缺陷的产生原因；开展了高耐蚀性及高表面镀层集成控制技术的基础研究工作。开展了冷却速度等工艺对镀层钢板锌花尺寸的研究，进行了锌花尺寸对镀层质量性能的影响及作用机理研究，完成了Ti、RE、B微合金化镀层技术探索，确定了均匀的细小锌花有助于提升热镀铝锌板镀层耐蚀性和成形性的技术优化方向；开展了家电用热镀铝锌板环保表面处理技术研究，通过无铬涂层中赋予润滑物质及涂层厚度的精确控制，通过了家电用户认证，在国内率先实现了热镀铝锌板对热镀锌喷涂板的替代；开展了高耐蚀性及高表面镀层集成控制技术工业试验研究高耐蚀性和可涂装性表面处理技术研究。通过镀层Ti-RE的微合金化和冷却等关键工艺装备的协同作用，实现了不同厚度钢板锌花同等尺寸控制的目标，镀层的耐蚀性也得到较明显提升。针对电控柜和高端建筑用户要求，通过提升钝化膜层的封闭性、优化涂层表面极性和膜厚控制技术等试验研究，开发出了高耐蚀性环保耐指纹涂层和可涂装性环保高耐蚀涂层。

三、主要创新性成果

1、发现了细化锌花尺寸可提升铝锌镀层耐蚀性、成形性等性能的作用机理，阐明了储运过程热镀铝锌板表面黑斑的形成机理，奠定了热镀铝锌板表面质量和性能同时提升的理论基础，为保障热镀铝锌板远距离储运过程的良好表面状态提供了理论支撑。

2、针对热镀铝锌板表面沟槽印等典型表面缺陷、不同板厚锌花一致性控制及镀层高耐蚀性要求的行业共性难题，结合经典形核理论，通过自主设计的光辊沉没辊+刮辊器+预熔锅+专业排风装备的联合投用，采用锌花大小分级控制及提高乳化效果、匹配快冷及Ti-RE微合金化镀层等关键工艺技术，形成了高耐蚀性及高表面镀层的集成控制技术，确保了攀钢热镀铝锌板不同板厚（0.4~2.4mm）、不同位置、上下表面的锌花尺寸一致，1.5~2.5#的锌花比例在95%以上，成品Ⅰ组品率提升到95%以上，120g/m2镀层在中性盐雾试验条件下出红绣时间超过2000h。

3、针对用户涂装性、高耐蚀性和冲压成型等个性化要求，采用无铬或微铬表面处理技术，引入极性物质、润滑剂、封闭剂等物质，通过膜厚精准控制，形成了可涂装性表面处理技术、高耐蚀性环保耐指纹表面处理技术和无铬自润滑表面处理技术，环保性满足RoHS指令、REACH法规要求。

四、应用情况与效果

项目形成了高耐蚀性及高表面的镀层集成控制技术、个性化环保表面处理技术等关键技术，实现了表面质量和性能优异的电控柜、家电等系列热镀铝锌板开发。项目技术在2018年应用，截止到2021年，累计生产184.16万吨高品质热镀铝锌板，生产工艺稳定，性能优良，在施耐德、万控、ABB、松下、日立、格力等国际知名企业应用，完全满足用户在电控柜内外板、空调底盘、建筑结构件、彩涂基板的使用要求。

攀钢热镀铝锌板凭借优良的品质和齐全的规格，深受国内外客户青睐，市场占有率35.2%，持续保持全国第一，其用户已覆盖了国内外知名的制造企业。攀钢高品质热镀铝锌板表面质量良好，涂镀层性能优良，即可涂装也可直接裸用，制作成品广泛应用于沿海、内地等多种复杂环境中；攀钢的热镀铝锌板应用区域广，东北、华北、华东、华南、华中、西南和西北均有用户，满足各种环境下使用要求。

项目实现了高品质热镀铝锌板的产业化应用，攻克了热镀铝锌板锌花均一性控制和性能提升的行业共性技术难题，解决了铝锌板储运黑斑缺陷和折弯开裂缺陷，引领了热镀铝锌板涂镀层技术的发展方向，在国内率先实现了热镀铝锌板对热镀锌喷涂板的替代，实现了对进口料全方位替代，使攀钢成为最大热镀铝锌板生产企业，创效3.93亿元，不仅在电控柜领域广泛应用，也应用于家电和建筑等领域，有力的支撑了国家经济建设。近年来，国家加快了光伏、风电等新能源发展，与其配套的电控柜需求将快速增加，这有助于提高热镀铝锌板的需求量，因此，项目具有广阔的推广应用前景。

图1 均匀立体感的热镀铝锌板

图2为空调底盘零部件

图3喷涂裸用一体化使用的攀钢热镀铝锌板

图4 攀钢自主知识产权的热镀铝锌板立卷运输方式

来自：中国金属学会