连续热镀锌产品表面亮点缺陷研究

陈 忠，陈 斌，余修全，张喜秋，姚玉华，左 岳

(1. 马钢股份公司制造部 安徽马鞍山 243000；2.马钢股份公司冷轧总厂 安徽马鞍山 243000)

镀锌线是国内先进的具有国际竞争力的纯锌(GI)产品生产线之一，它引进国外先进工艺技术和部分关键设备，于2007年9月建成投产，产品定位于具有高附加值的高档汽车外板和内板、高档家电面板，兼顾重点建筑板产品[1]。生产线设计年产量为40万t，产品规格为0.30 mm-1.60 mm*800 mm-1650 mm，客户有长安汽车股份有限公司、东风汽车股份有限公司、格力集团、美的集团、志高空调、德国舒驰容器公司等国内外知名企业。

1 亮点缺陷概述

化学成分、力学性能、表面质量和外形尺寸是影响镀锌产品质量的决定性因素。亮点缺陷[2]-[5]是镀锌线产品常见的表面质量缺陷[5]，如图1所示。2017年总产量为343562.12 t，亮点缺陷产品为39721.71 t，占总产量的11.56%；单面镀层规格40 g/m2产品为35421.29 t，占亮点缺陷产品总量的89.17%；单面镀层规格50 g/m2产品为4183.40 t，占亮点缺陷产品总量的10.53%。为消除亮点缺陷，实际生产时加厚镀层所增加的经济成本至少为160.75 t纯锌。

2 试验材料及方法

试验材料为实际生产带有亮点缺陷的产品样板，单面镀层规格40 g/m2，实际生产取样时，镀层表面吹扫介质为压缩空气。采用金相显微镜和扫描电子显微镜观察亮点缺陷镀层和正常镀层显微形貌特征，运用能谱仪对亮点缺陷镀层和正常镀层化学成分进行表征；用添加适量缓蚀剂的25%HCl溶液将表层镀层溶解[3]，然后采用扫描电子显微镜观察抑制层显微形貌特征。

3 试验结果及分析

3.1 亮点缺陷的金相显微形貌

如图2(a)和(b)所示，采用金相显微镜对亮点缺陷镀层进行观察，亮点缺陷镀层表面呈浅凹坑状，凹坑内表面较光滑，反光性较强，呈现发亮的视觉效果，生产线称为亮点缺陷。

图2 亮点缺陷镀层表面金相形貌

3.2 亮点缺陷的扫描显微形貌

如图3(a)和(b)所示，亮点缺陷呈椭圆形，平均直径约为0.50-0.90 mm，实际生产时，亮点缺陷大多分布在产品上下板面边部。图3(c)和(d)能谱图显示，亮点缺陷镀层和正常镀层化学成分均为Fe和Zn，亮点缺陷镀层Fe含量高于正常镀层Fe含量，表明亮点缺陷镀层较薄，脆性Fe-Zn相较多，镀层和基板间的附着力较小。

图3 亮点缺陷扫描形貌和能谱图

如图4所示，亮点缺陷镀层厚度约为2 μm，正常镀层厚度约为10 μm，亮点缺陷镀层厚度明显小于正常镀层厚度，这是由于镀层表面吹扫介质压缩气体含有杂质，吹扫气流不细腻，所得镀层均匀致密性不够好。

为了进一步观察亮点缺陷抑制层和正常抑制层的显微形貌特征，试验时用添加适量缓蚀剂的25%HCl溶液将表层镀层溶解，然后采用扫描电子显微镜观察抑制层显微形貌特征，如图5所示。

图4 亮点缺陷镀层和正常镀层截面扫描形貌

图5 亮点缺陷抑制层和正常抑制层扫描形貌

图5(a)和(c)扫描形貌表明，正常抑制层的均匀致密性好于亮点缺陷抑制层。图5(b)和(d)能谱图表明，亮点缺陷抑制层Fe含量高于正常抑制层。亮点缺陷抑制层和正常抑制层均检测出O元素，这来源于镀层表面吹扫介质压缩气体。

4 工艺优化

2018年2月6日至2月10日，生产线采用高纯度氮气[2]代替压缩空气吹扫镀层表面，吹扫时气流更纯净细腻，所得镀层均匀致密性明显提高，如图6所示，马钢连续热镀锌产品表面亮点缺陷得到了有效消除，产品表面质量得到了进一步提高，同时降低了生产成本。

5 结论

采用高纯度氮气代替压缩空气吹扫镀层表面所制得的纯锌镀层均匀致密性更好，能有效消除马钢连续热镀锌产品表面亮点缺陷，进一步提高了产品表面质量，降低了生产成本，为国内其它钢铁企业消除热镀锌产品表面亮点缺陷提供了可借鉴的工艺改进方法。