锌铝镁产品特点、应用及未来展望

供稿|王明顺，艾厚波，张倩

内容 导 读

随着全球锌金属储量的逐年减少，全球范围内总储量只够开采15 a，但镀锌产品在我们生活中已经有着不可替代的地位，近年来，人们开始着眼高耐腐蚀性的金属制品作为镀锌产品的替代品。本文从涂层钢板耐腐蚀性能角度对锌铝镁产品与传统镀锌产品进行对比，进一步分析锌铝镁镀层产品制造行业的宏观、微观以及行业竞争环境，对产品应用及未来发展方向进行展望，使读者更加清晰的了解锌铝镁产品。

前言

钢铁材料在国民发展占有不可替代的地位，其中涂层类产品更是因其优越的耐腐蚀性能得到各行业的青睐。随着用户对材料使用寿命要求的逐步提高，针对镀层产品的研究和更新也在逐渐开展，自20世纪90年代至今，各知名钢铁公司相继开发出比以前锌铝合金镀层具有更高耐蚀性的镀层钢板—锌铝镁镀层产品[1]。如日新制钢开发的ZAM(Zn-6%Al-3%Mg)产品；新日铁开发的Super Dyma(Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si)；塔塔集团欧洲公司的Magzic (Zn-1.6%Al-1.6%Mg)等。其产品越来越多的被国内汽车、家电、建筑、光伏发电、畜牧业、5G基建、公路、铁路等行业所接受并迅速推广，成为一种热门的新型钢铁材料。

锌铝镁镀层产品种类

国内外主要标准及成分

我国暂时没有推出对应的国家强制(推荐)标准，目前由行业内各相关的标杆企业拟定的行业标准，供国内钢厂进行参考。

锌铝镁镀层产品分类及应用

根据国际锌协会的系统研究，随着Al、Mg含量的增加，镀层耐蚀性显著提高。一般商业化锌铝镁镀层的镁质量分数≤3%，这是因为当Mg含量过高时，锌液表面会形成比较严重的Mg氧化物，这不仅增加了捞渣的量，而且镀液表面的氧化物会带到带钢表面，影响带钢的表面质量，从而使得生产难度加大；而且镀层硬度会随着Mg含量增加而提高，这对镀层的成形是不利的；现有商业化锌铝镁镀层的Al、Mg含量，发现除浦项外，所有镀层Al含量都大于或等于Mg含量，且多数镀层的Al、Mg沿质量分数比为w(Al)/w(Mg)=1或镁的质量分数为3%分布。这是因为，控制铝镁质量分数比值≥1能有效地减少Mg加入锌液时产生的大量面渣，从而提高镀层的表面质量和可制造性。

表2 锌铝镁产品与其他涂层产品主要性能对比

1) 低铝体系：w(Al)＜5%，代表企业：蒂森、奥钢联、塔塔、浦项、首钢、唐钢等；主要用途：因表面质量好，面向汽车产品的应用；

2) 中铝体系：5%≤w(Al)≤13%，代表企业：新日铁住金、日新制钢、宝钢、首钢京唐、酒钢、烨辉等；主要用途：兼顾耐蚀性和表面质量，重点面向建筑和部分家电；

3) 高铝体系：47%≤w(Al)≤57%，代表企业：博思格、东国制钢、首钢京唐、宝钢黄石等；主要用途：因高耐蚀，主要面向建筑等方面的应用。

锌铝镁镀层产品性能优势

从产品特性上看，锌铝镁镀层产品除焊接性能与纯锌镀层产品(GI)相当外，其他的各方面性能均优于GI和铝锌镀层(Galvalume)产品，最重要一点，锌铝镁镀层产品可实现镀层大幅度减薄。

锌铝镁系列产品分为低铝、中铝和高铝三种类型的合金镀层产品，其耐腐蚀性为纯锌镀层的6～15倍。特别是低铝合金，由于工艺温度降低，不仅使三辊六臂等锌锅设备的使用寿命更长，而且还可以达到降低能耗，降低成本的目的。实践已经证明，热镀锌线改做锌铝镁合金镀层线，无需对热镀锌生产线中的设备做任何改造，完全可以按照热镀锌工艺组织生产。由于锌铝镁合金镀层板的耐腐蚀性比热镀锌板高几倍到十几倍，因此可以大幅度减薄镀层厚度，为节约锌资源开辟了新的途径(以下试验数据出自先进金属材料涂镀国家工程实验室)。

耐盐雾性能

目前，根据部分产线获得的数据如表1所示：

表1 国内外相关标准

纯锌镀层产品中性盐雾试验可保证1500 h红锈面积小于5%。同样锌层总量的锌铝镁镀层产品盐雾试验达到2000 h，红锈面积为0。

耐氨水腐蚀性能

相同浸泡时间下锌铝镁镀层钢板的单位面积腐蚀质量损失小于镀锌层钢板，如图2所示，表明其耐5%(质量分数)氨水侵蚀性优于镀锌钢板。

图1 锌铝镁产品与纯锌产品耐氨水腐蚀对比

耐酸碱性腐蚀性能

从图2中可以看出，镀锌铝镁钢板耐酸碱性能与镀锌产品相当，优于镀铝(55%)锌产品和镀锌铝(5%)产品。

图2 不同产品的耐酸碱性能对比

锌铝镁产品市场展望

1) 锌铝镁镀层具有高耐蚀性的特点，逐渐形成了低铝、中铝和高铝3种成分体系。在同等腐蚀条件下，低铝锌镁镀层替代纯锌镀层可实现镀层减薄30%～50%，高铝锌镁镀层替代铝锌镀层可实现镀层减薄15%～33%。

2) 锌铝镁镀层钢板已经部分替代现有的纯锌，铝锌镀层钢板用于生产彩涂板，不但提高了彩涂板的耐蚀性，降低了膜下扩蚀速率，而且保护了切口，预计未来锌铝镁镀层彩涂板的产量越来越大。

3) 锌铝镁镀层的耐蚀性高，摩擦因数低且稳定，以及镀层磨损量少等特性将有助于推动其在汽车上的应用。

4) 目前，国内市场主要以酒钢、唐钢、首钢京唐、东国制钢生产的锌铝镁镀层钢板为主，其中东国制钢累计已生产达10万t，预计将来锌铝镁板市场的竞争将越来越激烈。

结束语

随着国内钢铁业设备工艺和生产技术的飞速提升，关键基础钢铁新材料的质量、性能、绿色化水平与国外高端装备材料相比正在逐步缩小，钢铁新材料的发展方向和趋势正在向高洁净度、高均匀性、超细组织、高精度和高附加值的方向努力，更多地将体现在钢铁新材料先进制造工艺和用户应用技术的提升上。未来，锌铝镁镀层产品便是其中非常重要的钢铁新材料。