鎂含量對于高鋁鋅鋁鎂板工藝性能的影響

孫 霖

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司技術中心，安徽 馬鞍山 243000)

0 引言

隨著鋼鐵材料和涂鍍技術的發展，用戶對于鍍層鋼鐵材料的耐蝕等性能提出了更高的要求，傳統的熱鍍鋅鍍層(GI)鋼材已經不能滿足應用要求，新型鍍層材料包括鍍鋁鋅、鍍鋁硅、鋅鋁鎂等，現已被陸續開發。其中，鋅鋁鎂鍍層又分為低鋁鋅鋁鎂、中鋁鋅鋁鎂和高鋁鋅鋁鎂(AM)。高鋁鋅鋁鎂具有高表面耐蝕性和高切邊耐蝕性的特點，成為了 21 世紀新一代高耐蝕合金鍍層材料，被廣泛應用于輕工家電業、建筑業、汽車板和彩涂板生產[1-3]。其鍍層典型成分范圍主要為：WMg不大于3%，WAl為47%～57%[4-5]。其中鎂含量的變化對于鋁鎂鍍層的各項工藝性能具有非常重要的影響。

本文通過試驗室模擬的方法，分析鎂含量變化對于高鋁鋅鋁鎂板鍍層各項工藝性能的影響，并得出規律，對于高鋁鋅鋁鎂板的生產和加工使用具有實際指導意義。

1 試驗材料

試驗材料為某鋼廠鋅鋁鎂板生產線在鋅鍋成分調整不同階段所生產不同鎂含量(0.6%、1.2%、1.8%)的高鋁鋅鋁鎂板，對試驗樣品表面經酒精擦拭清洗，并對需要進行切口腐蝕中性鹽霧試驗的樣板上下邊部用膠帶進行封邊處理。

2 試驗方法及原理

2.1 耐高溫試驗

對于外界環境高溫條件下的模擬，采用的設備是箱式馬弗爐。主要試驗方法是在450℃下，放入不同鎂含量(0.6%、1.2%、1.8%)的鋅鋁鎂板加熱30 min、60 min、90 min，觀察其表面外觀變化情況，并通過掃描電鏡SEM對鍍層表面變化進行分析。

2.2 耐酸堿試驗

將試驗樣板制成50 mm×50 mm的尺寸并進行四周封邊稱重。耐酸試驗是將試驗樣板放入事先配好的1% HCl溶液中，1 h后取出清洗烘干，比較試驗前后的外觀變化和重量變化；耐酸試驗是將試驗樣板放入事先配好的5% NaOH溶液中，24 h后取出清洗烘干，比較試驗前后的外觀變化和重量變化。

2.3 切口腐蝕試驗

對于外界腐蝕環境條件下的模擬，采用的是中性鹽霧試驗，試驗設備為循環腐蝕鹽霧箱，參考標準為ASTM-B117。具體試驗條件為：鹽霧箱內部NaCl溶液pH值設定至6.5～7.2，鹽霧箱內溫度設定至(35±2)℃。將制備好的試驗樣板放入設定后的鹽霧箱進行連續噴霧試驗，待試驗每隔一定時間后分別將試驗樣板取出，表面清洗風干后拍照進行對比。

3 試驗結果與分析

3.1 鎂含量對鋅鋁鎂鍍層耐熱性的影響研究

取不同鎂含量(0.6%、1.2%、1.8%)高鋁鋅鋁鎂板，放入高溫恒溫箱在450℃下加熱30 min、60 min、90 min并進行觀察，試驗表明加熱過程0.6% Mg與1.2% Mg鋅鋁鎂板表面逐漸發黑，而1.8% Mg鋅鋁鎂板表面無明顯變化(見表1)。

表1 不同鎂含量樣板試驗后表面形貌對比

通過掃描電鏡對加熱后試樣表面進行分析，0.6% Mg與1.2% Mg鋅鋁鎂板經過加熱后鍍層微觀形貌發生改變，呈現塊狀龜裂形貌(見表2)，且成分中O含量占比升高(見表3)，表明表面已被氧化。而1.8%Mg鋅鋁鎂板鍍層形貌和成分組成均為正常鍍層狀態。

表2 不同鎂含量樣板加熱試驗后鍍層形貌對比

表3 不同鎂含量樣板加熱試驗后鍍層成分對比

3.2 鎂含量對鋅鋁鎂鍍層耐酸堿性的影響研究

將不同鎂含量(0.6%、1.2%、1.8%)的高鋁鋅鋁鎂板各3塊(編號1#、2#、3#)在5%NaOH溶液中放置24 h(見表4)。比較試驗前后樣板的外觀和失重情況，結果表明：不同鎂含量高鋁鋅鋁鎂試樣試驗后外觀和失重無明顯差異，不同鎂含量樣板24 h失重范圍在4～6 g/m2(見圖1)。

圖1 耐堿試驗前后失重對比

表4 不同鎂含量樣板耐堿試驗后外觀

將不同鎂含量(0.6%、1.2%、1.8%)的高鋁鋅鋁鎂板各3塊(編號1#、2#、3#)在1%HCl溶液中放置1 h(見表5)。比較試驗前后的樣板的失重情況，結果表明：不同鎂含量高鋁鋅鋁鎂試樣耐酸性差異明顯，隨著Mg含量提高，表面外觀腐蝕程度降低，失重量隨之減少，耐酸性隨之升高(見圖2)。

圖2 耐酸試驗前后失重對比

表5 不同鎂含量樣板耐酸試驗后外觀

3.3 鎂含量對鋅鋁鎂鍍層切口耐蝕性的影響研究

經過切口耐蝕性試驗后，各鎂含量鋅鋁鎂板的邊部均出現腐蝕區域，隨著鎂含量的提升腐蝕寬度逐步降低。對試驗時間550 h后鋅鋁鎂板腐蝕區域微觀形貌進行觀察(見表6、表7)，0.6% Mg鋅鋁鎂板鍍層表面已被破壞，腐蝕程度較高，1.2% Mg、1.8% Mg鋅鋁鎂板表面仍保留有鋅鋁鎂鍍層的相貌，腐蝕程度略低。

表6 不同鎂含量樣板切口腐蝕試驗結果

表7 不同鎂含量樣板切口區域微觀形貌(550 h)

4 結論

通過試驗室模擬的方法，分析不同鎂含量變化對于高鋁鋅鋁鎂板鍍層各項工藝性能的影響，可得出以下結論。

1)不同鎂含量鋅鋁鎂板在450℃下經過加熱，隨著鎂含量的升高，鋅鋁鎂板表面氧化程度減弱，耐熱性提高。

2)不同鎂含量高鋁鋅鋁鎂板耐堿性無明顯差異，耐酸性差異明顯，隨著鎂含量升高，失重量隨之明顯減少，耐酸性提高。

3)切口耐蝕性試驗表明：不同鎂含量高鋁鋅鋁鎂板切口耐蝕性隨著鎂含量升高，邊部腐蝕寬度逐步降低，鍍層腐蝕程度變輕，切口耐蝕性提高。