涂層鋼板

　　涂層鋼板又稱鍍層鋼板。在具有良好深沖性能的低碳鋼板表面涂覆Sn，Zn，Al，Cr，Pb-Sn合金，有機涂料和塑料等的制品的統(tǒng)稱。常用的涂(鍍)層鋼板包括鍍錫薄板，無錫鋼板，鍍鋅鋼板，鍍鋁鋼板，鍍鉛-錫合金鋼板和有機涂層鋼板等。
　　簡介
　　涂層鋼板 coated steel sheet 　　在具有良好深沖性能的低碳鋼板表面涂覆錫、鋅、鋁、鉻、鉛－錫合金、有機涂料和塑料等的制品。常用的涂層鋼板有以下幾種。
鍍錫薄板
　　(tin plate)
概述
　　在厚度0.1～0.32mm的鋼板表面鍍純錫的制品。鍍錫薄板表面光亮，耐腐蝕，有深沖成型的潤滑性，錫焊性良好，能進行精美的印刷和涂飾，廣泛用于食品罐頭工業(yè)和制作輕便耐蝕器皿。14世紀，歐洲出現(xiàn)手工鍍錫板。1730年英國首先實現(xiàn)了熱鍍錫鋼板的工業(yè)生產(chǎn)。1934年德國開始進行電鍍錫板的工業(yè)生產(chǎn)試驗。1937年美國建成第一條帶鋼連續(xù)電鍍錫作業(yè)線。1962年中國開始生產(chǎn)熱鍍錫板，1972年開始生產(chǎn)電鍍錫板。1979年中國第一條大型連續(xù)快速電鍍錫作業(yè)線在武漢投產(chǎn)。鍍錫薄板在中國長期稱為“馬口鐵”。1973年在中國鍍錫薄板會議上正式改稱現(xiàn)名。生產(chǎn)方法有熱鍍和電鍍兩種：
熱鍍
　　有連續(xù)鍍和單張鍍兩種方式。經(jīng)過脫脂、退火和平整的冷軋板,酸洗凈化后,通過ZnCl2和NH4Cl組成的熔劑，再通過熔融的錫鍋，制成熱鍍錫板。
電鍍
　　全采用連續(xù)鍍方式，按所用鍍液成分分為堿性法和酸性法。①堿性法,鍍液的主要成分為錫酸鈉,已較少應(yīng)用。②酸性法，為電鍍錫的主要方法。有硫酸亞錫型又稱弗洛斯坦(Ferostan)型、鹵素型和硼氟酸亞錫型三種，以硫酸亞錫型應(yīng)用最多。這種工藝在鍍槽內(nèi)以錫棒作陽極,帶鋼為陰極。錫陽極溶解成Sn2+進入鍍液中，Sn2+在陰極還原成金屬錫,沉積在帶鋼表面。電鍍的錫層需加熱到錫的熔點(231.9℃)以上,使其軟熔以達到鍍層結(jié)構(gòu)致密，表面光亮。最后經(jīng)以鉻酸為主的溶液鈍化處理，并涂油。 電鍍錫生產(chǎn)效率高，成本低，鍍層薄而均勻，質(zhì)量穩(wěn)定。鍍層有不同的厚度（通常有 5.6、11.2、16.8和22.4g/m2四種厚度），有單面鍍或雙面鍍，可根據(jù)不同用途生產(chǎn)。因此，電鍍錫法幾乎全部取代了熱鍍錫法。 無錫鋼板(tin-free steel) 它的表面鍍膜的下層是金屬鉻，上層是鉻的水合氧化物。鍍膜結(jié)構(gòu)見圖；這種鋼板生產(chǎn)成本低，可代替鍍錫薄板，多用作啤灑、碳酸飲料等的罐頭包裝材料。1953年美國用浸漬鉻酸處理法制成名為 “Hinac”的無錫鋼板和用電解鉻酸鹽-磷酸鹽處理法制成名為“TFS-210”的無錫鋼板。1961～1966年日本研制成Hitop、Can Super、Super Coat等鉻型無錫鋼板，從此開始生產(chǎn)多種無錫鋼板。1967年美國研究成在電鍍錫作業(yè)線上生產(chǎn)鉻型無錫鋼板。 　　無錫鋼板的前處理工序和裝置與電鍍錫完全相同。電解鉻酸鹽處理作業(yè)線有一步法和二步法（又稱一液方式和二液方式）。一步法是帶鋼通過含CrO3·H2SO4和氟化物的電解液，析出金屬鉻和鉻的水合氧化物；二步法是帶鋼鍍鉻后，再重新通過鉻酸處理，析出鉻的水合氧化物。
鍍鋅鋼板
　　(galvanized sheets)
概述
　　鍍鋅是一種經(jīng)濟而有效的防止鋼材腐蝕的方法,鍍鋅鋼板厚度一般為0.35～3mm。英文“galvanizing”意指鍍鋅層可對鋼板有電化學(xué)保護作用。1742年法國人梅洛曼 (Melomin) 研究熱鍍鋅法取得成功。1836年法國人索雷爾 (Sorel)將熱鍍鋅方法應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。 1837年英國人格勞福德 (H. W.Grawford)取得熔劑法熱鍍鋅專利。1935年美國人森吉米爾 (T.Sendzimir)提出用保護氣體還原法進行帶鋼連續(xù)熱鍍鋅，通稱“森吉米爾法”。1937年美國建成第一條森吉米爾法連續(xù)熱鍍鋅作業(yè)線。中國于40年代在鞍山開始生產(chǎn)熱鍍鋅板，1979年在武漢建成第一條帶鋼連續(xù)熱鍍鋅作業(yè)線。
熱鍍法
　　薄板鍍鋅有熱鍍法和電鍍法兩種。熱鍍的鋅層厚度一般為60～300g/m2（單面）,用于要求抗蝕性較強的部件。電鍍的鋅層為10～50g/m2（單面），多用于涂漆部件或?qū)δ臀g性要求不高的不涂漆部件。 熱鍍法 按前處理方式分熔劑法和保護氣體還原法。熔劑法是把經(jīng)過退火處理的鋼板酸洗，清除表面的氧化物，再通過含有ZnCl2和NH4Cl的熔劑槽，然后進入熔融的鋅槽鍍鋅。保護氣體還原法廣泛用于帶鋼連續(xù)熱鍍鋅。帶鋼先通過火焰加熱的預(yù)熱爐，燒掉表面殘油，同時在表面生成氧化鐵膜;再進入含有H2、N2混合氣體的還原退火爐加熱到710～920℃，使氧化鐵膜還原成海綿鐵。表面凈化和活化了的帶鋼冷卻到稍高于熔鋅的溫度后，進入450～460℃的鋅鍋，利用氣刀控制鋅層厚度。最后經(jīng)鉻酸鹽溶液鈍化處理，以提高耐白銹性。
電鍍法
　　按所用鍍液分堿性法和酸性法。堿性法的鍍液價格高，污染環(huán)境，生產(chǎn)效率低，鍍層質(zhì)量差，實際上已不采用。酸性法的鍍液的主要組成為ZnSO4·7H2O、NH4Cl和Al2(SO4)3·18H2O等。以純鋅為陽極，帶鋼為陰極，在電流作用下，鋅陽極板被溶解成Zn2+進入鍍液，而Zn2+在陰極被還原成金屬鋅沉積在帶鋼表面。鍍層經(jīng)磷酸鹽和鉻酸鹽混合溶液處理，可提高涂飾性，電鍍鋅鋼板的表面光亮平滑，過去主要用于汽車工業(yè)。近年來應(yīng)用范圍擴大到電器工業(yè)及其他方面，促進了電鍍鋅板工業(yè)的發(fā)展。70年代還發(fā)展出單面鍍鋅板。
鍍鋁鋼板
　　(aluminium coated sheets) 鍍純鋁或含硅5～10％的鋁合金的鋼板能抗SO2、H2S和NO2等氣體的腐蝕，抗氧化性和熱反射性也很好。多用于制造汽車排氣系統(tǒng)、加熱爐的部件和用作建筑材料等。 　　工業(yè)生產(chǎn)鍍鋁鋼板有熱鍍法和電泳法兩種。1930年美國首先采用熱鍍鋁工藝，生產(chǎn)鍍鋁鋼板，其工藝同森吉米爾熱鍍鋅法基本相似。由于鋁的化學(xué)活性大，熔點(660℃)高于鋅(419.45℃)，因而使操作溫度增高,工序復(fù)雜。熱鍍鋁時，槽溫保持在670～710℃，這時鐵與鋁迅速反應(yīng)生成浮渣，所以需用鑲有陶瓷襯里的容器，而不可用鐵鍋熔鋁。熔融鋁和鋼基接觸很快形成Fe－Al系金屬化合物。合金層性脆，影響塑性加工的成形性，所以多在鋁鍋中加入約 5～10％的硅，以減小合金層厚度。普通的熱鍍鋁板按添加硅的Ⅰ型板和不加硅的Ⅱ型板兩種鍍層成分生產(chǎn)。鍍層厚度為70～150g/m2。 1962年英國研究電泳鍍鋁法取得成功，并建成第一條帶鋼連續(xù)電泳鍍鋁生產(chǎn)工藝作業(yè)線。此法是將鋁粉用電泳方法均勻地涂覆在帶鋼表面，然后經(jīng)過小變形量的軋制，使鋁粉之間、鋁粉和鋼基之間緊密地結(jié)合，再經(jīng)500～700℃燒結(jié)處理，在表面形成無孔隙的純鋁層。由于熱處理的時間短，所以生成的合金層極薄，改善了塑性加工的成形性。 70年代世界上鍍鋁鋼板主要還是用熱鍍法生產(chǎn)，因為此法比較經(jīng)濟。為了提高鍍鋁板的耐蝕性和耐熱性，美國近年研究生產(chǎn)Al-Zn-Si合金鍍層鋼板和Al－Ti合金鍍層鋼板。后者的耐熱性相當(dāng)409型不銹鋼。 鍍鉛－錫合金鋼板(terne coated sheets) 主要是指鍍有含錫5～20％的鉛-錫合金鍍層的鋼板。這種鋼板具有優(yōu)越的耐蝕性，特別是能抗石油制品的腐蝕，還有深沖成形的潤滑性、可焊性等，廣泛用于制作汽車油箱、電視機底盤等�！皌erne”一詞來自法語,意為“暗的”，這是相對于鍍錫鋼板有光亮的外觀而言。1830年美國首先生產(chǎn)鉛－錫合金涂層鋼板。1844年英國生產(chǎn)熱鍍鉛－錫合金鋼板。1973年聯(lián)邦德國建成第一條帶鋼連續(xù)電鍍鉛－錫合金作業(yè)線。1963～1964年中國在鞍山開始生產(chǎn)熱鍍鉛－錫合金鋼板。 鉛－錫合金涂層鋼板生產(chǎn)方法有熱鍍法和電鍍法。前者與熱鍍錫法十分相似,但鍍液用添加5～20％錫的鉛熔液,溫度保持320～360℃。帶鋼連續(xù)電鍍鉛－錫合金使用含有特殊添加劑的金屬濃度很高（含Pb90％和Sn10％的合金）的硼氟酸鍍液，經(jīng)電解，金屬沉積在鋼板上。 熱鍍鉛－錫合金層的厚度一般為60～250g/m2,而電鍍的厚度則有28、55和82g/m2三種。美國對鉛－錫合金鋼板使用長鉛－錫合金鋼材(long terne)和短鉛－錫合金鋼板 (short terne)的名稱。前者主要是指鋼板厚度在0.3～2.0mm之間的,后者指鋼板厚度在0.3mm以下的。 有機涂層鋼板(organic coated steel sheets) 以有機涂料或塑料膜涂覆在冷軋帶鋼、熱鍍鋅帶鋼、電鍍鋅帶鋼或鍍鋁帶鋼上，主要是涂覆在熱鍍鋅和電鍍鋅鋼板上。有機涂層不僅具有保護金屬板和延長使用壽命的作用，而且可以制成各種彩色花紋，使鋼板具有美麗的外觀，所以也有“彩色鋼板”之稱。廣泛用作建筑材料、汽車制造、電器工業(yè)和電冰箱、洗衣機等輕工業(yè)制品的原材料。有機涂層鋼板約在1927年創(chuàng)始于美國,并于1936年建成有機涂層帶鋼生產(chǎn)線。50年代初期傳到歐洲和日本。1963年中國用熱軋板在上海開始生產(chǎn)塑料膜層壓鋼板。 有機涂層鋼板生產(chǎn)工藝有輥涂法和層壓法兩種。涂覆前的帶鋼先經(jīng)清洗，再根據(jù)原板種類選用磷酸鐵溶液、磷酸鋅溶液或以磷酸鹽和鉻酸鹽混合溶液進行表面處理，在基材表面形成易于涂飾的底層。層壓法是將前述處理后的鋼板或帶鋼用粘結(jié)劑和塑料膜熱壓粘結(jié)而成。輥涂法是將有機涂料調(diào)配成漿液，經(jīng)涂料輥涂覆于板帶表面。涂覆后的板帶進入烘烤爐,加熱到260℃,使溶劑揮發(fā),涂層固化，一般采用二次涂覆和二次烘烤的工藝。有機涂層板用的涂料品種很多，主要為醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氯乙烯和聚氟乙烯等。