涂镀产品 我国涂镀技术发展现状及趋势

1涂料产品的现状

1.1中国涂料产品的现状

国内涂料产品主要是在镀锌或镀锌合金基材上涂上底漆，再进一步涂上不同功能的面漆，形成不同用途的涂层板。除了普通的建筑、家电用的涂层板，还有一些功能性的涂层板。比如自洁板、防静电板、家电环保彩涂板、抗菌板、电磁噪声屏蔽板、热辐射板等。彩涂板的类型和用途见图1。

1.2中国涂料产品现状

经过20多年的发展，中国的电镀产品已经形成了一个相对完整的产品系列。国内镀锌及锌合金涂装产品包括热镀锌GI、GL、GF、AlSi及镀锌EG产品，以及热镀锌合金外板、热镀锌高级高强度钢材、汽车家电用自润滑及磷化板等。，已形成批量供货能力，热镀锌产品最高抗拉强度达到1180兆帕。但是合金涂层产品的比例还是很低的，主要是GI和GA。

我国涂层高强度钢材的等级和强度见表1。

2涂层技术现状

2.1中国涂料技术现状

涂装技术是指通过热喷涂、电镀、有机和无机涂层以及各种后处理工艺生产高附加值钢材的生产技术。涂层技术在节约资源和能源、减少排放、保护环境、促进人与自然和谐发展方面发挥着重要作用。目前我国彩涂主要采用辊涂+烘干的形式，主要有三种工艺类型。详见图2和表2。

2.2中国涂料技术现状

1)热镀锌技术现状

热镀锌技术主要分为三种:森吉米尔法、改进的森吉米尔法和美国钢铁联盟法。森吉米尔法和改进的森吉米尔法工艺简单，成品率低。但由于火焰直接加热，钢板表面的轧制油虽然可以烧掉，但影响带钢表面质量，不利于薄规格产品的生产。清洗段设置在退火炉前，用电解脱脂去除钢带表面的所有油污。此外，该工艺采用全辐射管退火炉，镀锌层表面质量较好。虽然工艺复杂，热效率低，但可以生产出表面质量更好、厚度更薄的热镀锌钢板。

目前国内热镀锌技术主要集中在汽车高强度钢和合金化涂装技术，如先进的高强度钢DP和Q & amp；磷退火技术、镓合金涂层技术、AlSi热成型型钢技术等。

2)电镀锌技术的现状

目前国内有近20条EGL生产线，大部分采用重力工艺，主要技术有锌镍合金电镀、锌基复合电镀、锌镍合金基复合电镀、锌铁合金基复合电镀、锌钴合金基复合电镀等。从阳极板的选择上，可分为可溶性阳极和不溶性阳极。电镀锌工艺类型见表3和图3。

3涂层技术发展趋势

随着社会的进步和发展以及人们对环境和资源可持续发展的更高要求，开发新型节能、环保、功能性高性能涂料产品已成为未来钢铁行业的发展趋势。

3.1连续涂层技术的发展趋势

1)功能涂层

涂层产品通常根据客户的要求具有特殊的质量和性能，如成型性、可焊性、可涂覆性、耐腐蚀性或装饰性。这些特殊性能是通过对涂层钢板进行有机或无机处理来实现或增强的。

韩国钢铁企业在家用电器和建筑领域开发了各种功能先进的涂层钢板，如黑色树脂涂层、紫外光固化材料(UV)、彩色涂层钢板等。，它们正陆续被推向市场，并在铝、镁、塑料和复合材料的竞争中表现良好。国外很多公司和研究机构都致力于拓展镀膜板的应用领域，比如将彩色镀膜板应用到太阳能电池领域。

2)连续粉末涂装技术

粉末涂装技术主要是去除传统涂料的有机溶剂，降低VOC。粉末涂装工艺分为静电法、云室法和电磁刷涂法，其中电磁刷涂法尚未用于商业生产，见表4。采用粉末涂装技术生产的产品膜厚均匀、色调光泽、耐刮擦性、耐腐蚀性、抗粉化性、耐褪色性好。涂料中无溶剂或热固性粘合剂，无爆炸和火灾危险。是一种环保安全的彩涂工艺。

3.2连续热镀锌技术的发展趋势

3.2.1高耐腐蚀性合金涂层的减少

为了降低锌的消耗，提高产品的耐腐蚀性，延长涂层产品的使用寿命，开发新型锌铝合金涂层成为新的研究热点。采用热浸镀铝硅产品、热浸镀锌铝镁合金镀层板等其他镀层产品，是继热镀锌板、热浸镀铝锌板之后的新一代锌基合金镀层钢板。世界上铝硅、锌铝镁硅、锌铝镁锰等热浸镀产品的研发和工业应用取得了很大进展。例如，欧洲和北美对热冲压钢的使用正在迅速增加。热镀铝硅产品因其较好的热冲压匹配性能而被用于汽车零部件的热冲压制造。未来，这种汽车板在汽车上的应用比例将大大增加。中国吕林燕安赛乐米塔尔汽车板有限公司(VAMA)、马鞍山钢铁有限公司、唐山钢铁有限公司生产热浸镀铝硅产品。

锌铝镁钢板在日本和欧洲已经商业化多年。这种镀锌板耐腐蚀性高，不仅适用于建筑装饰，而且在汽车车身零部件制造中具有优异的冲压性和耐腐蚀性，具有良好的市场应用前景。我国锌、铝、镁产品刚刚起步，只有酒钢、鞍钢新轧-蒂森克虏伯镀锌钢板有限公司等少数企业生产。世界主要钢铁公司开发的锌、铝、镁产品见表5。锌、铝、镁产品主要用于家电、建筑、汽车行业，如图4所示。

3.2.2先进高强度钢的可镀性技术

与普通高强度钢相比，先进高强度钢镀锌产品中合金元素的含量要高得多，尤其是锰和硅。在连续热镀锌线的再结晶退火过程中，这些合金元素被优先氧化，锌液与氧化部位的润湿性变差，镀锌时容易漏镀，降低镀层质量。为了解决这个问题，一般采用预氧化、闪镀镍和内氧化(图5)。

预氧化:在退火炉的预热段(或加热段)设置预氧化段，使钢板在氧化气氛中加热，表面形成厚度为200-300纳米的氧化层，从而抑制易氧化合金元素的过氧化。然后，氧化物在还原气氛中被氢气还原，以确保带钢表面没有氧化物。

闪镀镍:在清洗段和退火炉之间设置镀镍段，防止退火炉内合金元素的沉淀和氧化，提高基体和锌液的润湿性。

3.2.3涂层精确控制技术

为了实现涂层的精确控制，国内外研究机构在气刀技术方面进行了许多实验室尝试，并取得了一些研究成果。镀锌生产线在气刀上方安装电磁稳定系统，不仅可以有效降低镀层厚度，提高镀层均匀性，还可以获得更薄的镀层，如35-40g/m2(单面)GA镀层，或者更高的生产速度。对于连续热镀锌生产线，通过安装电磁稳定系统，一年可节约15%的锌。

此外，为了提高热镀锌生产线的生产效率，在高速生产中获得较低的镀层重量，国外已经开发了多狭缝气刀。这把气刀有一个主喷嘴和两个倾斜的辅助喷嘴。当带钢与气刀之间的距离比较大时，辅助喷嘴可以帮助主喷嘴在带钢上保持稳定的流动。

3.2.4环保钝化技术

为了满足环保要求，国内钢厂越来越多地采用无铬钝化技术。无铬钝化主要包括无机钝化(用过渡元素、稀土和硅酸盐代替铬酸盐钝化)和有机钝化(用腐殖酸、单宁酸、环氧树脂、丙烯酸树脂、二氨基三氮烯及其衍生物代替铬酸盐钝化)。其中有单一功能优良的有机/无机复合钝化和有机钝化两种。

3.2.5气相沉积技术

与热镀锌工艺相比，气相沉积工艺镀层更薄，表面质量更好。与电镀锌工艺相比，能耗低，无废水废气排放。气相沉积技术分为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(化学气相沉积)，如图6所示。2005年，韩国POSCO采用磁悬浮PVD技术开发锌镁涂层产品。2012年建成一条采用EML-PVD(电磁悬浮物理气相沉积)技术的1550毫米宽生产线，产品可满足80%以上的汽车、家电、建材板材的要求。

欧洲安赛乐米塔尔公司也在比利时新建了一条镀锌生产线，该生产线采用了由安赛乐米塔尔公司开发了近八年并首次应用于商业镀锌生产的喷射气相沉积(JVD)。

在不同PVD和化学气相沉积工艺的基础上，通过开发和复合许多新工艺和新设备，如IBAD、PCVD和空心阴极多弧复合离子镀膜装置、离子注入和油溅射或蒸发复合装置、等离子浸没离子注入装置等。，这种技术被不断推向一个新的高度。

3.2.6热轧带钢无酸洗镀锌技术

无酸洗镀锌技术可以避免酸洗带来的环境污染、成本投入等诸多问题。韩国浦项钢铁有限公司开发了无酸洗还原热镀锌技术。这项新技术要求热轧后层流冷却过程的精确控制，使带钢在室温下最终表面的氧化皮含有20%以上的FeO。退火过程中，将还原段的温度升至550-700℃，在20%-100% H2的条件下，降温30-300秒，使带钢表面的氧化铁表层部分还原为纯铁层。将还原后的带钢浸入铝含量为0.2%-5.0%的锌锅中，得到高表面质量的镀锌产品。

对于高强度钢和合金钢中所含的合金元素，采用无酸洗镀锌工艺。在氧化过程中，铝、硅和锰会在内层形成内氧化，在外层形成氧化铁。H2还原后，钢板表面只有纯铁，然后在锌锅内热浸镀可以消除热浸镀中经常出现的缺陷。

3.3连续镀锌的技术趋势

由于污染严重，连续电镀工艺近年来受到限制。未来发展的主要趋势是发展清洁电镀工艺，提高产品的耐腐蚀性。它具体包括三个方向:

1)提高运行效率:改进电镀液配方，开发新的电镀槽结构和阳极系统，提高电流密度和电镀效率。

2)清洁电镀工艺:开发无毒或低毒的电镀液配方和新的废液处理技术。

3)合金涂层技术:通过发展合金涂层沉积技术，开发多种涂层，增加产品的耐腐蚀性、耐磨性或其他性能。

总的来说，除了上述“高强化”、“高耐蚀”的趋势外，我国的涂装技术将逐步向绿色智能方向发展。

本摘要选自本报2018年第14期B04。欲详细了解相关行业和技术信息，请关注本报每期A、B版，或访问本报手机APP客户端，或在本网站新地址:http://www.worldmetals.com.cn/电子新闻阅读全文。转载请注明出处。

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