一、研究的背景與問題

熱鍍鋁鋅板具有優(yōu)異的高耐蝕性、成形性、高反射性、耐高溫性和高表面裝飾性、防電磁干擾性，基于節(jié)約材料、減少資源浪費和環(huán)保安全的考慮，熱鍍鋁鋅板在國外建筑、家電、機械、化工、交通運輸?shù)刃袠I(yè)獲得了廣泛應用。

我國對熱鍍鋁鋅板的開發(fā)及生產(chǎn)應用較晚。直到2004年，攀鋼、寶鋼等才建成國內(nèi)首批熱鍍鋁鋅生產(chǎn)線。寶鋼憑借機組裝備優(yōu)勢，熱鋁鋅板在國內(nèi)電氣柜制造業(yè)的市場占有率曾一度達到30%左右，攀鋼產(chǎn)量由每年幾千噸增加到幾萬噸，逐漸打破了韓國東部、燁輝（臺灣地區(qū)）等壟斷供應的局面。

攀鋼熱鍍鋁鋅專用生產(chǎn)線于2011年正式投入使用，市場定位主要面向電控柜、家電和高端建筑市場，但攀鋼熱鍍鋁鋅鋼板性能水平和表面質(zhì)量與韓國東部、燁輝（臺灣地區(qū)）相比還有一定差距，特別是鍍層表面溝槽印和鋅花不均等缺陷率高，表面合格率僅有75%，與國內(nèi)外知名品牌的90%存在較大差距，是急需解決的技術(shù)瓶頸問題。由于熱鋁鋅板的厚度規(guī)格（0.4~2.4mm）跨度大，鋅花尺寸控制一直是熱鍍鋁鋅板共性技術(shù)難題。沿海的高濕高鹽環(huán)境促使一些用戶對鍍層耐蝕性提出了更高的要求，如鍍層耐蝕性由150g/m2在NSS下出紅繡時間1500h提升到120g/m2試樣在NSS下出紅繡時間≥2000h，實現(xiàn)鍍層的高耐蝕性和高表面質(zhì)量控制是項目研究的關鍵目標。

電控柜面板需單面噴涂，施耐德等知名品牌要求熱鍍鋁鋅板可涂裝及直接裸用一體化使用。在沿海，由于環(huán)境中濕度大且鹽離子濃度高，熱鍍鋁鋅板更易腐蝕，需不斷提高涂層的耐蝕性，ABB要求熱鍍鋁鋅板涂層耐蝕性滿足NSST/72h評級為10（S9）級；熱鍍鋁鋅板易出現(xiàn)沖壓發(fā)黑，在家電用戶使用時需提高涂層潤滑性。環(huán)保性、涂裝性、高耐蝕性、自潤滑性是熱鍍鋁鋅板表面處理的個性化發(fā)展方向。但由于國內(nèi)熱鍍鋁鋅板表面處理技術(shù)尚不成熟，暫無法滿足要求，因此，開發(fā)可涂裝、高耐蝕性、自潤滑性的三種個性化環(huán)保表面處理技術(shù)也是項目的關鍵指標。此外，熱鍍鋁鋅板在運輸和使用過程中普遍存在大量的黑斑缺陷和零星的折彎開裂缺陷，亟待解決。

為進一步提升熱鍍鋁鋅板品質(zhì)，消除黑斑等典型缺陷，打造攀鋼高端品牌戰(zhàn)略，攀鋼立項開展了高品質(zhì)熱鍍鋁鋅板關鍵工藝技術(shù)研究及系列產(chǎn)品開發(fā)。

二、解決問題的思路與技術(shù)方案

本項目的主要研究目標：形成高品質(zhì)熱鍍鋁鋅板關鍵工藝技術(shù)，溝槽印、鋅花不均、折彎開裂、黑斑等缺陷得到有效控制，熱鍍鋁鋅板表面鋅花控制均勻，鍍層具有高耐蝕性和成形性，涂層滿足用戶的沖壓成型、高耐蝕性和可涂裝性的個性化要求，開發(fā)出滿足電控柜、家電、高端建筑用戶要求的熱鍍鋁鋅板，實現(xiàn)在施耐德、ABB、松下等國際知名品牌的批量應用。

項目先后開展了熱鍍鋁鋅板表面溝槽印、鋅花不均（小/無鋅花）缺陷和儲運過程中的黑斑缺陷的原因分析及預防措施研究。針對缺陷問題，通過試驗跟蹤調(diào)查分析缺陷的典型特征和規(guī)律，采用掃描電鏡、輝光光譜等分析了缺陷的微觀特征，查明缺陷形成機理，確定缺陷的產(chǎn)生原因；開展了高耐蝕性及高表面鍍層集成控制技術(shù)的基礎研究工作。開展了冷卻速度等工藝對鍍層鋼板鋅花尺寸的研究，進行了鋅花尺寸對鍍層質(zhì)量性能的影響及作用機理研究，完成了Ti、RE、B微合金化鍍層技術(shù)探索，確定了均勻的細小鋅花有助于提升熱鍍鋁鋅板鍍層耐蝕性和成形性的技術(shù)優(yōu)化方向；開展了家電用熱鍍鋁鋅板環(huán)保表面處理技術(shù)研究，通過無鉻涂層中賦予潤滑物質(zhì)及涂層厚度的精確控制，通過了家電用戶認證，在國內(nèi)率先實現(xiàn)了熱鍍鋁鋅板對熱鍍鋅噴涂板的替代；開展了高耐蝕性及高表面鍍層集成控制技術(shù)工業(yè)試驗研究高耐蝕性和可涂裝性表面處理技術(shù)研究。通過鍍層Ti-RE的微合金化和冷卻等關鍵工藝裝備的協(xié)同作用，實現(xiàn)了不同厚度鋼板鋅花同等尺寸控制的目標，鍍層的耐蝕性也得到較明顯提升。針對電控柜和高端建筑用戶要求，通過提升鈍化膜層的封閉性、優(yōu)化涂層表面極性和膜厚控制技術(shù)等試驗研究，開發(fā)出了高耐蝕性環(huán)保耐指紋涂層和可涂裝性環(huán)保高耐蝕涂層。

三、主要創(chuàng)新性成果

1、發(fā)現(xiàn)了細化鋅花尺寸可提升鋁鋅鍍層耐蝕性、成形性等性能的作用機理，闡明了儲運過程熱鍍鋁鋅板表面黑斑的形成機理，奠定了熱鍍鋁鋅板表面質(zhì)量和性能同時提升的理論基礎，為保障熱鍍鋁鋅板遠距離儲運過程的良好表面狀態(tài)提供了理論支撐。

2、針對熱鍍鋁鋅板表面溝槽印等典型表面缺陷、不同板厚鋅花一致性控制及鍍層高耐蝕性要求的行業(yè)共性難題，結(jié)合經(jīng)典形核理論，通過自主設計的光輥沉沒輥+刮輥器+預熔鍋+專業(yè)排風裝備的聯(lián)合投用，采用鋅花大小分級控制及提高乳化效果、匹配快冷及Ti-RE微合金化鍍層等關鍵工藝技術(shù)，形成了高耐蝕性及高表面鍍層的集成控制技術(shù)，確保了攀鋼熱鍍鋁鋅板不同板厚（0.4~2.4mm）、不同位置、上下表面的鋅花尺寸一致，1.5-2.5#的鋅花比例在95%以上，成品Ⅰ組品率提升到95%以上，120g/m2鍍層在中性鹽霧試驗條件下出紅繡時間超過2000h。

3、針對用戶涂裝性、高耐蝕性和沖壓成型等個性化要求，采用無鉻或微鉻表面處理技術(shù)，引入極性物質(zhì)、潤滑劑、封閉劑等物質(zhì)，通過膜厚精準控制，形成了可涂裝性表面處理技術(shù)、高耐蝕性環(huán)保耐指紋表面處理技術(shù)和無鉻自潤滑表面處理技術(shù)，環(huán)保性滿足RoHS指令、REACH法規(guī)要求。

四、應用情況與效果

項目形成了高耐蝕性及高表面的鍍層集成控制技術(shù)、個性化環(huán)保表面處理技術(shù)等關鍵技術(shù)，實現(xiàn)了表面質(zhì)量和性能優(yōu)異的電控柜、家電等系列熱鍍鋁鋅板開發(fā)。項目技術(shù)在2018年應用，截止到2021年，累計生產(chǎn)184.16萬噸高品質(zhì)熱鍍鋁鋅板，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，性能優(yōu)良，在施耐德、萬控、ABB、松下、日立、格力等國際知名企業(yè)應用，完全滿足用戶在電控柜內(nèi)外板、空調(diào)底盤、建筑結(jié)構(gòu)件、彩涂基板的使用要求。

攀鋼熱鍍鋁鋅板憑借優(yōu)良的品質(zhì)和齊全的規(guī)格，深受國內(nèi)外客戶青睞，市場占有率35.2%，持續(xù)保持全國第一，其用戶已覆蓋了國內(nèi)外知名的制造企業(yè)。攀鋼高品質(zhì)熱鍍鋁鋅板表面質(zhì)量良好，涂鍍層性能優(yōu)良，即可涂裝也可直接裸用，制作成品廣泛應用于沿海、內(nèi)地等多種復雜環(huán)境中；攀鋼的熱鍍鋁鋅板應用區(qū)域廣，東北、華北、華東、華南、華中、西南和西北均有用戶，滿足各種環(huán)境下使用要求。

項目實現(xiàn)了高品質(zhì)熱鍍鋁鋅板的產(chǎn)業(yè)化應用，攻克了熱鍍鋁鋅板鋅花均一性控制和性能提升的行業(yè)共性技術(shù)難題，解決了鋁鋅板儲運黑斑缺陷和折彎開裂缺陷，引領了熱鍍鋁鋅板涂鍍層技術(shù)的發(fā)展方向，在國內(nèi)率先實現(xiàn)了熱鍍鋁鋅板對熱鍍鋅噴涂板的替代，實現(xiàn)了對進口料全方位替代，使攀鋼成為最大熱鍍鋁鋅板生產(chǎn)企業(yè)，創(chuàng)效3.93億元，不僅在電控柜領域廣泛應用，也應用于家電和建筑等領域，有力的支撐了國家經(jīng)濟建設。近年來，國家加快了光伏、風電等新能源發(fā)展，與其配套的電控柜需求將快速增加，這有助于提高熱鍍鋁鋅板的需求量，因此，項目具有廣闊的推廣應用前景。

圖1 均勻立體感的熱鍍鋁鋅板

圖2 為空調(diào)底盤零部件

圖3 噴涂裸用一體化使用的攀鋼熱鍍鋁鋅板

圖4 攀鋼自主知識產(chǎn)權(quán)的熱鍍鋁鋅板立卷運輸方式