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金属涂镀层产品及说明(Galvainfo)-1.4 55%铝锌合金涂层钢板

时间: 2009-9-29 点击:18838

55铝锌合金涂层钢板

前言

最广泛用于钢铁金属防腐涂料是一种锌(镀锌)涂层。它很好的将电流和屏障的保护结合起来。它许多应用上的出色表现是有据可查的。然而,为了寻求到更好的产品,研究人员试图不断改善可商业应用的钢铁涂料。通常,目标是要找到一个具有特定用途的改进产品,例如:一个具有卓越的耐蚀性,成形性或更好的涂层。大多数情况下这些尝试收效甚微,因为要么是产品的性能不满足,要么因为它太昂贵或难以生产。

其中有一种热镀锌产品被研制成功,它是55铝锌合金涂层钢板。该产品在世界各地有各种各样的名称,也就是: Galvalume(它是一个BIEC国际股份有限公司的注册商标,和这个公司的一些生产许可产品,以及在加拿大多法斯科公司的商标)Z-NAL(一个Steelscape公司的注册商标),ZINCALUMEBHP钢铁公司的注册商标)(JLA Pty Ltd.), ZINTRO-ALUMTM (ndustrias蒙特雷S.A.公司的商标), GALVALTM (GalvakS.A.公司德董事的商标) 。继1972年问世以来,它很受市场欢迎,尤其是在金属屋面的建造方面。全球累计生产现在已经超过7000万吨,年均产量目前接近700万吨的水平。55铝锌合金(55铝锌)涂层,是由55铝,43.5锌和1.5硅。钢板为55铝锌涂层已被证明是一种长寿命屋顶板的优良产品,特别是适合低斜坡工业建筑屋顶。它被广泛应用的方式是将被涂层板直接暴露在大气中。该产品还用作深度装饰的彩涂基板,这种用途最近已表现出强烈的增长趋势。

当在低斜坡工业建筑屋顶上使用时,55铝锌涂层板用表现极佳,它一般能保持30多年,在某些情况下超过35年也仍然有效。

在本文章中,解释了55铝锌涂层板优异的耐蚀性能。更多有关该产品的信息可在www.galvalume.com查询。

请记住,55铝锌涂层的精确成分含量是55的铝,锌43.51.5的硅。虽然腐蚀性能主要是与铝锌合金有关,但约1.5的硅也起了至关重要的作用。硅的作用是控制在制备过程中出现的脆性金属间化合物的长大。(本文的2.4节有一个类似的讨论,不过在热浸镀锌时是产生比较薄的脆性金属间化合物)

在热浸镀锌板时,在生产时控制基板和镀液的相互作用对于用户得到附着力好的涂层是非常重要的. 即便如此,金属合金层是硬而脆,因此对于这一层重要的是要尽可能保持薄。这就是硅在55Al-Zn锌浴中的作用。它极大地限制了合金层生长,使产品在制造后易于加工处理。添加的硅并不能提高抗腐蚀性能。

在一些应用中,尤其是那些涉及深拉伸,普通镀锌产品的附着力比55% Al-Zn涂层的要好。55% Al-Zn中添加硅后抑制合金层生长比未添加时要好。这是由于这个原因,同时也为了减少摩擦,普通镀锌板往往是拉伸时的首选产品。其中也包含双向轴向变形。但是,最近在涂层方面技术的进步,特别是丙烯酸涂料的使用,55% Al-Zn也可用于一些深度拉伸。

 

涂层的微观结构

55% Al-Zn涂层的微观结构如图1所示。在微观结构中有2个重要相。一个是在凝固阶段最先生成的富Al树枝相。另外一个是在凝固过程中Zn含量富集程度高的区域出现的枝晶间富锌区域。这些相产生的原因是参考了铝锌相图,这些内容是超出本文所要讨论的范围。这种微观组织:富Al树枝相中加入网状的枝晶富锌组织,注定要得到所需的耐腐蚀性。涂层还包含其他相,有一些分离的针状硅元素和在涂层的界面层上的金属化合物层。

         图一55% Al-Zn涂层的微观结构(枝晶间富锌区)

正是由于在微观组织中的那些不规则的富锌区域使涂层的抗腐蚀能力得到充分发挥。这种不规则分布是在冷却阶段产生的,并在制造过程中时时被监测。

耐腐蚀性能

表一将55% Al-Zn涂层和普通镀锌层的腐蚀性能进行了对比,该数据表明在如下三种环境中-海洋,工业和农业55% Al-Zn涂层都远远优于普通镀锌层。

 

表一55% Al-Zn涂层和普通镀锌层的平均腐蚀速率

地点

平均腐蚀速率比

55% Al-Zn: 普通镀锌

吴泳滩, 25米(严重海洋)

 3.8

吴泳滩, 250米(中度海洋)

 8.2

伯利恒,巴勒斯坦权力机构(工业)

 6.4

赛勒斯堡,巴勒斯坦权力机构(农村)

 18.7

上述比例是将55% Al-Zn涂层进行了一些相对的修改,从而和普通镀锌层具有大致相同的涂层厚度(G90 [Z275] galvanize and AZ50 [AZM150] GalvalumeÒ)。注:55% Al-Zn涂层的密度比普通镀锌层要小的多,所以相同厚度的涂层(20 m)55% Al-Zn涂层(150 g/m2 )的重量比普通镀锌层(275 g/m2 )要轻很多。

涂层的独特的树枝状结构,现已广泛的被认为是作为55% Al-Zn涂层高耐腐蚀性的主要原因。当暴露在环境中时,首先在富锌区进行腐蚀,因为这些区域是在镀层的不规则的枝晶间区域,腐蚀产物会填满枝晶间区域的空隙,从而使腐蚀速率降低。在大多数环境中会出现抛物线状的腐蚀速率,而在典型的电镀层中出现的是线性腐蚀速率。

55% Al-Zn涂层的腐蚀并不是简单的普通镀锌层腐蚀的减缓。因为在产品的早期,富Al树枝相区域基本上不受大多数环境影响。在某种意义上,富Al树枝相区域是作为一种屏蔽涂料,而富锌区域则提供电流保护,这种保护会使剪切边和其它暴露于环境中的钢铁尽量减少生锈的趋势。

最常见的在室外环境中使用55% Al-Zn涂料是AZ50 [AZM150], AZ55 [AZM165], AZ60 [AZM180],ASTM规则中的A 792/A 792MAZ50 [AZM150]G90 [Z275]镀层厚度差不多。AZ70 [AZM210]这种产品还用于A 929/A 929M规格的波纹钢管。此外,AZ50 [AZM150]被指定用于A 1003/A 1003M的冷成型。参照本文 1.1,页67,它充分说明这些涂层名称以及它们如何与涂层厚度相联系起来。

有几个典型事例说明55% Al-Zn涂层并不优于普通镀锌涂层。

或许,最重要的例外是在猪圈的隔离性能上。那些集中圈养富有活力的猪的猪圈给55% Al-Zn涂层提出了难题。根据猪圈的建筑设计,它将产生排泄废物分解的副产品,而这些会引起严重的腐蚀问题,从而对55% Al-Zn涂层造成很大影响。因此55% Al-Zn涂层不会用在猪圈上面。该产品可用来禁闭许多其他动物,那些紧闭设施采用现代化的设计和通风做法,防止动物排泄物分解产物沉积在55Al-Zn涂层表面。

没有复层的55% Al-Zn涂层的薄板不应长期与湿的混凝土直接接触,混凝土的高碱度会对Al造成破坏,导致涂料变得多孔且容易被侵蚀。该产品可用于硬化和恢复混凝土。

 

耐高温性能

由于55% Al-Zn涂层Al含量很高,薄板表面能够承受600 °F [315 °C]的高温而不会变色,以及在高达1250 °F [675 °C]时不会重氧化和变形。

 

总结

含量为55% Al-ZnAl-Zn合金涂层,根据环境已经被证明是普通镀锌涂层使用寿命的2-4倍。正确地设计,安装和维修保养含55% Al-Zn涂层的建筑板材那么它就将代替麻烦多年的免费服务。

 

 

      注:本文由先进金属材料涂镀国家工程实验室翻译组翻译。

        翻译组成员:郝晓东、李亚东、刘昕、李黎等。

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