熱鍍鋅汽車外板鋅渣缺陷分析

冼玲標　左融

摘 要：結合廣州JFE鋼板的熱鍍鋅產線的生產工藝和設備，對熱浸鍍鋅帶鋼鍍層鋅渣缺陷形成機理進行了分析。此外，還提出了提高熱鍍鋅帶材鍍層質量的工藝技術。

關鍵詞：鋅渣；熱鍍鋅；鍍層

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

1 前 言

21世紀以來，國內汽車的產銷發生了巨大的變化，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口轉向國內廠家。但是對于高端汽車板的表面品質，卻沒有發生改變。只有生產表面品質優秀、性能穩定的產品被客戶和市場接受并認可。在汽車板覆蓋件中，發動機罩外板、頂棚及行李箱外板，由于可視面積大，缺陷特別容易顯現，因此表面的品質要求是最高的。鋅渣經過沖壓后出現亮點、鼓點等缺陷，將會造成返修或報廢，既造成生產效率降低，又會更造成浪費。

2 缺陷特點

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，鐵與鋅擴散反應形成多孔疏松的低熔點合金轉移到液鋅中，逐漸使金屬鐵“溶解”于鋅液的過程。

缺陷形貌：

鋅渣缺陷經過沖壓后，打磨檢查時，缺陷位置發亮，形貌為直徑約10mm的圓形。亮點缺陷背面對應位置，有直徑約0.3mm的發亮的白點。

3 缺陷分析

3.1 3D表面分析

通過基恩士3D數碼顯微鏡系統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）對亮點缺陷進行了表面觀察。缺陷高出鋅層17μm，長度約365μm。

3.2 SEM及EDS分析

為了進一步了解缺陷的表面結構、截面的形貌與缺陷的成分構成。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 鋅渣的產生原因

經過多年的生產中實踐，鋅渣的形成主要與以下幾點有關。

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，反應如下：Fe+7Zn→FeZn7（下沉）。經過鋅鍋內鋅液的流動、碰撞與鋅液中的鋁發生發應：2FeZn7+5Al？壙Fe2Al5+14Zn（上?。?。鋅渣[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，繼續進行著反應，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，根據反應趨勢會增加鋅渣的形成。

4.2 帶鋼運動速度的影響

帶鋼運動速度[3]主要表現在表面形成的黏附力不強的化合物、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。穩定生產時，鋅鍋內的反應處于平衡階段，如果鋼帶運動速度變化較快會導致平衡被打破。當帶鋼的運動速度增加后，會導致黏附力不強的化合物優先脫落形成鋅渣，也會導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。由于帶鋼連續不斷的運行，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，鐵的溶解量均呈現上升的趨勢，因此鋅鍋內的鋁含量必須進行嚴格管控。

5 對 策

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

參考文獻

[1]許秀飛.鋼帶熱鍍鋅技術問答[M].北京：化學工業出版社，2007，7.

[2]苗立賢，苗 瀛.實用熱鍍鋅技術[M].北京：化學工業出版社，2014，9.

收稿日期：2018-10-8