1涂料產(chǎn)品的現(xiàn)狀

1.1中國涂料產(chǎn)品的現(xiàn)狀

國內(nèi)涂料產(chǎn)品主要是在鍍鋅或鍍鋅合金基材上涂上底漆，再進一步涂上不同功能的面漆，形成不同用途的涂層板。除了普通的建筑、家電用的涂層板，還有一些功能性的涂層板。比如自潔板、防靜電板、家電環(huán)保彩涂板、抗菌板、電磁噪聲屏蔽板、熱輻射板等。彩涂板的類型和用途見圖1。

1.2中國涂料產(chǎn)品現(xiàn)狀

經(jīng)過20多年的發(fā)展，中國的電鍍產(chǎn)品已經(jīng)形成了一個相對完整的產(chǎn)品系列。國內(nèi)鍍鋅及鋅合金涂裝產(chǎn)品包括熱鍍鋅GI、GL、GF、AlSi及鍍鋅EG產(chǎn)品，以及熱鍍鋅合金外板、熱鍍鋅高級高強度鋼材、汽車家電用自潤滑及磷化板等。，已形成批量供貨能力，熱鍍鋅產(chǎn)品最高抗拉強度達到1180兆帕。但是合金涂層產(chǎn)品的比例還是很低的，主要是GI和GA。

我國涂層高強度鋼材的等級和強度見表1。

2涂層技術(shù)現(xiàn)狀

2.1中國涂料技術(shù)現(xiàn)狀

涂裝技術(shù)是指通過熱噴涂、電鍍、有機和無機涂層以及各種后處理工藝生產(chǎn)高附加值鋼材的生產(chǎn)技術(shù)。涂層技術(shù)在節(jié)約資源和能源、減少排放、保護環(huán)境、促進人與自然和諧發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用。目前我國彩涂主要采用輥涂+烘干的形式，主要有三種工藝類型。詳見圖2和表2。

2.2中國涂料技術(shù)現(xiàn)狀

1)熱鍍鋅技術(shù)現(xiàn)狀

熱鍍鋅技術(shù)主要分為三種:森吉米爾法、改進的森吉米爾法和美國鋼鐵聯(lián)盟法。森吉米爾法和改進的森吉米爾法工藝簡單，成品率低。但由于火焰直接加熱，鋼板表面的軋制油雖然可以燒掉，但影響帶鋼表面質(zhì)量，不利于薄規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)。清洗段設(shè)置在退火爐前，用電解脫脂去除鋼帶表面的所有油污。此外，該工藝采用全輻射管退火爐，鍍鋅層表面質(zhì)量較好。雖然工藝復(fù)雜，熱效率低，但可以生產(chǎn)出表面質(zhì)量更好、厚度更薄的熱鍍鋅鋼板。

目前國內(nèi)熱鍍鋅技術(shù)主要集中在汽車高強度鋼和合金化涂裝技術(shù)，如先進的高強度鋼DP和Q & amp；磷退火技術(shù)、鎵合金涂層技術(shù)、AlSi熱成型型鋼技術(shù)等。

2)電鍍鋅技術(shù)的現(xiàn)狀

目前國內(nèi)有近20條EGL生產(chǎn)線，大部分采用重力工藝，主要技術(shù)有鋅鎳合金電鍍、鋅基復(fù)合電鍍、鋅鎳合金基復(fù)合電鍍、鋅鐵合金基復(fù)合電鍍、鋅鈷合金基復(fù)合電鍍等。從陽極板的選擇上，可分為可溶性陽極和不溶性陽極。電鍍鋅工藝類型見表3和圖3。

3涂層技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著社會的進步和發(fā)展以及人們對環(huán)境和資源可持續(xù)發(fā)展的更高要求，開發(fā)新型節(jié)能、環(huán)保、功能性高性能涂料產(chǎn)品已成為未來鋼鐵行業(yè)的發(fā)展趨勢。

3.1連續(xù)涂層技術(shù)的發(fā)展趨勢

1)功能涂層

涂層產(chǎn)品通常根據(jù)客戶的要求具有特殊的質(zhì)量和性能，如成型性、可焊性、可涂覆性、耐腐蝕性或裝飾性。這些特殊性能是通過對涂層鋼板進行有機或無機處理來實現(xiàn)或增強的。

韓國鋼鐵企業(yè)在家用電器和建筑領(lǐng)域開發(fā)了各種功能先進的涂層鋼板，如黑色樹脂涂層、紫外光固化材料(UV)、彩色涂層鋼板等。，它們正陸續(xù)被推向市場，并在鋁、鎂、塑料和復(fù)合材料的競爭中表現(xiàn)良好。國外很多公司和研究機構(gòu)都致力于拓展鍍膜板的應(yīng)用領(lǐng)域，比如將彩色鍍膜板應(yīng)用到太陽能電池領(lǐng)域。

2)連續(xù)粉末涂裝技術(shù)

粉末涂裝技術(shù)主要是去除傳統(tǒng)涂料的有機溶劑，降低VOC。粉末涂裝工藝分為靜電法、云室法和電磁刷涂法，其中電磁刷涂法尚未用于商業(yè)生產(chǎn)，見表4。采用粉末涂裝技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品膜厚均勻、色調(diào)光澤、耐刮擦性、耐腐蝕性、抗粉化性、耐褪色性好。涂料中無溶劑或熱固性粘合劑，無爆炸和火災(zāi)危險。是一種環(huán)保安全的彩涂工藝。

3.2連續(xù)熱鍍鋅技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.2.1高耐腐蝕性合金涂層的減少

為了降低鋅的消耗，提高產(chǎn)品的耐腐蝕性，延長涂層產(chǎn)品的使用壽命，開發(fā)新型鋅鋁合金涂層成為新的研究熱點。采用熱浸鍍鋁硅產(chǎn)品、熱浸鍍鋅鋁鎂合金鍍層板等其他鍍層產(chǎn)品，是繼熱鍍鋅板、熱浸鍍鋁鋅板之后的新一代鋅基合金鍍層鋼板。世界上鋁硅、鋅鋁鎂硅、鋅鋁鎂錳等熱浸鍍產(chǎn)品的研發(fā)和工業(yè)應(yīng)用取得了很大進展。例如，歐洲和北美對熱沖壓鋼的使用正在迅速增加。熱鍍鋁硅產(chǎn)品因其較好的熱沖壓匹配性能而被用于汽車零部件的熱沖壓制造。未來，這種汽車板在汽車上的應(yīng)用比例將大大增加。中國呂林燕安賽樂米塔爾汽車板有限公司(VAMA)、馬鞍山鋼鐵有限公司、唐山鋼鐵有限公司生產(chǎn)熱浸鍍鋁硅產(chǎn)品。

鋅鋁鎂鋼板在日本和歐洲已經(jīng)商業(yè)化多年。這種鍍鋅板耐腐蝕性高，不僅適用于建筑裝飾，而且在汽車車身零部件制造中具有優(yōu)異的沖壓性和耐腐蝕性，具有良好的市場應(yīng)用前景。我國鋅、鋁、鎂產(chǎn)品剛剛起步，只有酒鋼、鞍鋼新軋-蒂森克虜伯鍍鋅鋼板有限公司等少數(shù)企業(yè)生產(chǎn)。世界主要鋼鐵公司開發(fā)的鋅、鋁、鎂產(chǎn)品見表5。鋅、鋁、鎂產(chǎn)品主要用于家電、建筑、汽車行業(yè)，如圖4所示。

3.2.2先進高強度鋼的可鍍性技術(shù)

與普通高強度鋼相比，先進高強度鋼鍍鋅產(chǎn)品中合金元素的含量要高得多，尤其是錳和硅。在連續(xù)熱鍍鋅線的再結(jié)晶退火過程中，這些合金元素被優(yōu)先氧化，鋅液與氧化部位的潤濕性變差，鍍鋅時容易漏鍍，降低鍍層質(zhì)量。為了解決這個問題，一般采用預(yù)氧化、閃鍍鎳和內(nèi)氧化(圖5)。

預(yù)氧化:在退火爐的預(yù)熱段(或加熱段)設(shè)置預(yù)氧化段，使鋼板在氧化氣氛中加熱，表面形成厚度為200-300納米的氧化層，從而抑制易氧化合金元素的過氧化。然后，氧化物在還原氣氛中被氫氣還原，以確保帶鋼表面沒有氧化物。

閃鍍鎳:在清洗段和退火爐之間設(shè)置鍍鎳段，防止退火爐內(nèi)合金元素的沉淀和氧化，提高基體和鋅液的潤濕性。

3.2.3涂層精確控制技術(shù)

為了實現(xiàn)涂層的精確控制，國內(nèi)外研究機構(gòu)在氣刀技術(shù)方面進行了許多實驗室嘗試，并取得了一些研究成果。鍍鋅生產(chǎn)線在氣刀上方安裝電磁穩(wěn)定系統(tǒng)，不僅可以有效降低鍍層厚度，提高鍍層均勻性，還可以獲得更薄的鍍層，如35-40g/m2(單面)GA鍍層，或者更高的生產(chǎn)速度。對于連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線，通過安裝電磁穩(wěn)定系統(tǒng)，一年可節(jié)約15%的鋅。

此外，為了提高熱鍍鋅生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，在高速生產(chǎn)中獲得較低的鍍層重量，國外已經(jīng)開發(fā)了多狹縫氣刀。這把氣刀有一個主噴嘴和兩個傾斜的輔助噴嘴。當(dāng)帶鋼與氣刀之間的距離比較大時，輔助噴嘴可以幫助主噴嘴在帶鋼上保持穩(wěn)定的流動。

3.2.4環(huán)保鈍化技術(shù)

為了滿足環(huán)保要求，國內(nèi)鋼廠越來越多地采用無鉻鈍化技術(shù)。無鉻鈍化主要包括無機鈍化(用過渡元素、稀土和硅酸鹽代替鉻酸鹽鈍化)和有機鈍化(用腐殖酸、單寧酸、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、二氨基三氮烯及其衍生物代替鉻酸鹽鈍化)。其中有單一功能優(yōu)良的有機/無機復(fù)合鈍化和有機鈍化兩種。

3.2.5氣相沉積技術(shù)

與熱鍍鋅工藝相比，氣相沉積工藝鍍層更薄，表面質(zhì)量更好。與電鍍鋅工藝相比，能耗低，無廢水廢氣排放。氣相沉積技術(shù)分為物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積(化學(xué)氣相沉積)，如圖6所示。2005年，韓國POSCO采用磁懸浮PVD技術(shù)開發(fā)鋅鎂涂層產(chǎn)品。2012年建成一條采用EML-PVD(電磁懸浮物理氣相沉積)技術(shù)的1550毫米寬生產(chǎn)線，產(chǎn)品可滿足80%以上的汽車、家電、建材板材的要求。

歐洲安賽樂米塔爾公司也在比利時新建了一條鍍鋅生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線采用了由安賽樂米塔爾公司開發(fā)了近八年并首次應(yīng)用于商業(yè)鍍鋅生產(chǎn)的噴射氣相沉積(JVD)。

在不同PVD和化學(xué)氣相沉積工藝的基礎(chǔ)上，通過開發(fā)和復(fù)合許多新工藝和新設(shè)備，如IBAD、PCVD和空心陰極多弧復(fù)合離子鍍膜裝置、離子注入和油濺射或蒸發(fā)復(fù)合裝置、等離子浸沒離子注入裝置等。，這種技術(shù)被不斷推向一個新的高度。

3.2.6熱軋帶鋼無酸洗鍍鋅技術(shù)

無酸洗鍍鋅技術(shù)可以避免酸洗帶來的環(huán)境污染、成本投入等諸多問題。韓國浦項鋼鐵有限公司開發(fā)了無酸洗還原熱鍍鋅技術(shù)。這項新技術(shù)要求熱軋后層流冷卻過程的精確控制，使帶鋼在室溫下最終表面的氧化皮含有20%以上的FeO。退火過程中，將還原段的溫度升至550-700℃，在20%-100% H2的條件下，降溫30-300秒，使帶鋼表面的氧化鐵表層部分還原為純鐵層。將還原后的帶鋼浸入鋁含量為0.2%-5.0%的鋅鍋中，得到高表面質(zhì)量的鍍鋅產(chǎn)品。

對于高強度鋼和合金鋼中所含的合金元素，采用無酸洗鍍鋅工藝。在氧化過程中，鋁、硅和錳會在內(nèi)層形成內(nèi)氧化，在外層形成氧化鐵。H2還原后，鋼板表面只有純鐵，然后在鋅鍋內(nèi)熱浸鍍可以消除熱浸鍍中經(jīng)常出現(xiàn)的缺陷。

3.3連續(xù)鍍鋅的技術(shù)趨勢

由于污染嚴重，連續(xù)電鍍工藝近年來受到限制。未來發(fā)展的主要趨勢是發(fā)展清潔電鍍工藝，提高產(chǎn)品的耐腐蝕性。它具體包括三個方向:

1)提高運行效率:改進電鍍液配方，開發(fā)新的電鍍槽結(jié)構(gòu)和陽極系統(tǒng)，提高電流密度和電鍍效率。

2)清潔電鍍工藝:開發(fā)無毒或低毒的電鍍液配方和新的廢液處理技術(shù)。

3)合金涂層技術(shù):通過發(fā)展合金涂層沉積技術(shù)，開發(fā)多種涂層，增加產(chǎn)品的耐腐蝕性、耐磨性或其他性能。

總的來說，除了上述“高強化”、“高耐蝕”的趨勢外，我國的涂裝技術(shù)將逐步向綠色智能方向發(fā)展。

本摘要選自本報2018年第14期B04。欲詳細了解相關(guān)行業(yè)和技術(shù)信息，請關(guān)注本報每期A、B版，或訪問本報手機APP客戶端，或在本網(wǎng)站新地址:http://www.worldmetals.com.cn/電子新聞閱讀全文。轉(zhuǎn)載請注明出處。

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