热浸镀铝板材料市场发展Word文件下载.docx

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　　美国、欧洲和日本对镀铝钢材都有越来越多的应用，取代部分镀锡、镀锌钢板用材，我国的应用相对很少，基本处于空白状态，发展这需要对这种材料有正确认识，从技术上、思想上作些分析。

　　一、镀铝板的发展与特点

　　铝是一种柔韧性很强、结合粘附性很好的材料，带银白色光泽的金属，合金硬度、耐磨性、基体结合性都很好、耐热性也较高，电位又比铁正。

镀铝的专利报道于1893年,1931年起以耐热性为目的,德、英、法国开始进行实用化研究，1939年美国ArmcoSteel.公司用Sendzimir法进行带钢热镀铝—硅（7.5%～9.0%）合金的工业试验,拉开了工业化生产的序幕。

为了提高镀铝钢材的耐蚀性,1955年钢材热镀纯铝问世,汽车工业的发展刺激了钢板热镀铝的开发,50年代末、60年代初美国、日本、英国数条带钢热镀铝生产线相继投产，早在上世纪30年代镀铝工艺用于工业生产，美国于1936年开始研究镀铝板，先后用森吉米尔法镀锌生产线改造进行生产热镀铝钢带，并转入大量生产。

日本1955年以来后起居上，研究热镀铝方法，取得许多成果。

随着汽车工业的发展，欧洲各国也都在上世纪70年代相继生产镀铝板。

我国在1967年天津轧一从日本引进第一条镀铝钢带生产线，1976年在上海冶金轧辊厂，在上海冶金厅的支持下自主研发了双面、单面镀纯铝钢带生产线，主应用于做热水壶壳体。

其后钢铁研究总院在镀涂基础上，由1996年张广宏教授主持开发，研究出了铝硅、热镀铝锌硅钢带共用生产线，成功应用在湖北黄石生产上，是我国第一条以1000mm宽带板厚0.3～1.5mm的镀铝板生产线，试生产了6000吨铝硅钢带和铝锌硅钢带，经检测各项技术指标达到国际水平；

2008年无锡新大中投资，新建了国内第一条1250宽带镀铝硅生产线，2010年成功投产；

江阴2009年双良集团经过三年多的不断努力，自主研究开发，成功生产出热轧钢板宽1000mm、板厚2mm～4.5mm的单面热浸镀铝钢带,形成国内第一条宽带板生产线，年产5000吨的热喷淋涂镀,浸铝扩散热轻轧烧结致密改性镀铝钢材，主用于自身制造电厂空冷设备。

　　镀铝生产具有多种生产工艺技术，有热浸镀、电镀电泳、气相真空沉积热喷涂镀、超声波渗铝、包覆等方法。

各种工艺技术各有自身特点，在实践中，以热浸镀铝法生产工艺技术是最经济，应用范围最广，可在许多情况下取代不锈钢和高镍铬合金钢，节约大量社会钢铁资源和贵重合金原料资源。

　　镀铝板采用的基板和镀锡、镀锌板、镀铝锌硅是一样的，都是低碳结构薄钢板，其工艺和镀锡、镀锌板大致相同。

因此一般原有镀锡、镀锌生产线只需略加改造或新建，就可实现镀铝或镀锡、镀锌、镀铝锌四用。

镀铝板的结构有四层：

钢基板、合金铝铁过渡层、氧化纯铝层和保护油膜。

由于基板相同，机械性能和镀锡、镀锌、镀铝锌硅板一样，但在应用上有一些自己的特点：

　　1、因质量轻，热镀成本比镀锡等板约低15%～55%，外观光泽与镀锡、镀锌、镀铝锌硅板一样看好，带银白色光泽。

　　2、耐蚀性,抗硫化腐蚀能力也比镀锡、镀锌、镀铝锌硅板强,可取代部分不锈钢成品。

比镀锡、镀锌板优，镀层薄均匀而针孔率低（经时效处理致密后），因此使用范围比镀锡、镀锌、镀铝锌硅板广泛。

　　3、镀铝板附着力强，耐光合作用，对有机涂料的附着力比镀锡、镀锌板强30~50倍，应用在建筑房顶20多年光亮如新，产品耐腐寿命高达100年。

　　4、镀铝板能焊接，能采用搭接电阻焊或粘合，并有对划伤具有自修复功能。

　　5、镀层薄而柔韧性高强，刚强度与基板一样，宜冲拨罐，可用于深冲罐、盖，可进行拉伸、冲压、拉管等成形加工。

　　6、镀铝板耐高温性强，一般在500°

颜色和硬度均无明显变化，至700°

时才开始变软，与不锈钢板几乎相同，而比冷轧钢板优秀20倍以上。

。

　　7、散热性好，可用于制作空调、冰箱、电厂空冷设备等。

　　8、反辐射功能，摄氏500度以下可反射80%的入射热量，红外线下的反射率达到95%，可用于制作建筑板、液晶背板和冰箱及保温板等

　　二、镀铝板在应用的主要问题

　　从上述了解，镀铝板在食品制罐业上应用的技术问题主要有二：

其一是耐蚀性问题。

这种问题可从镀铝技术的改进和镀后涂料的改进去研究。

提醒注意的是任何技术上的改进都要考虑成本，才能保持镀铝板的优势。

就当前而言，镀铝板耐蚀性虽比镀锡、镀锌、镀铝锌硅板优，也有一定的耐蚀性和耐高温性，用于弱酸性食品，包装还是适合的。

　　这类食品市场很大，如肉、鱼、禽、乳制品、蔬菜、胡萝卜、腕豆、甜菜、土豆以及各种饮料、汤类等。

如果对涂料严格技术保证，一些PH在3.7~4.5的酸性食物也是可以用镀铝板包装的，如水果、泡菜等之类。

值得提出的是研究镀铝板的耐蚀性方面，不能流于铝对铁来说有好的耐蚀保护作用一般概念，镀铝板属阴极性镀层，电位比铁低，能起到电化学保护作用，在孔隙率多的情况下，钢基板和铝层之间的合金结合致密效应处理值得研究，有人在海水中试验铝钢的耐蚀性，发现短期（8年内）浸泡无变化，铝对碳钢耐蚀性有改善作用；

在长期（超过23年后）户外建筑顶上不腐蚀而且光亮如新（而镀锌材料在8年内就开始腐蚀老化发灰黑），镀铝层在空气中50年都无问题，因此可用来制造海洋工程设备和建筑装饰板及汽车家电板等等。

　　其二是制罐工艺问题。

镀铝镀层薄而柔韧性强，具有如锡一样的冲制洞滑剂，因此冲拨工艺需要完全满足。

就目前看，用于二片罐采用深冲工艺是可行的。

由于能焊接，制作三片罐时，采用电阻熔焊或粘合即可。

如果采用镀锡板镀铝板组合使用，罐身用镀锡板，罐底盖用镀铝板亦是一种应用。

　　三、镀铝板应用的思想认识问题

　　上述分析说明镀铝板在食品包装中应用性和建筑装饰性及家电等等，有其特点和优势，有比较广阔的市场，因此是可以值得推广和发展的。

但就我国当前的现实看还存在几个属于发展过程中的认识问题。

　　其一我国镀铝钢板制造业基本几乎处于空白状态。

　　改革开放以来，我国钢铁工业高速发展，上世纪末，我国已成为世界四大钢铁生产国，2000年钢产量达1.27亿吨薄板，钢材4.3亿吨。

但是就其品种和质量说，和世界发达国家比相差较大。

能满足品种和质量需要的产品大约只占40%，有30%的品种数量不够，20%的品种质量不行，10%的品种不能生产。

实际上我国钢材品种以线材和型材为主，板材、管材较缺。

而钢的生产厂家有25%是中小企业，钢材生产有33%是小企业，他们设备陈旧，工艺落后，原料成份不稳。

大型国有企业也面临体制改革和技术更新改造时期。

因此整体看我国钢材质量差距仍较大、化学成分波动大、性能不稳定、成品尺寸精度不高、表面缺陷多，显然给用户使用造成废品率高。

许多企业进口了国外先进设备，但由于国产原材料不适用，还要进口材料。

从薄钢板材料看，虽然每年增长很快，2000年国产涂镀钢材1903.81万吨，同比增长10.20%，但表观消费量达3923万吨。

　　因此，薄钢板材在我国缺口非常大。

可以想象，在这种背景下，包装及其它行业想使用镀铝钢板，只能依靠进口。

值得提出的是，目前我国镀锡板的生产能力有富余，遗憾的是多是低挡生产线，产品只能用于干态食品包装。

要满足罐头、饮料包装的高档镀锡板仍然也有赖于进口。

由此可见，原材料本身制约着食品包装的发展和进步，这涉及到我们前进中的许多科学管理，协调发展问题。

　　其二我国食品罐头企业如何认识他们的包装容器。

　　目前食品罐头加工企业以使用镀锡板为主，他们的食品工艺，罐品销售，相应设备和机制，均建立在镀锡板罐头基础上，任何技术改造和革新都涉及企业的效益关注，也关系到市场的信誉。

因此镀铝板材的应用对他们说是一种风险，必须有科学的经济分析，可靠的条件保证，加上有改革精神的企业家，才有胆略一试。

国内外有现成的经验、设备，是否适应我国经济发展现状，都须谨慎探讨。

　　据了解，由于国家在面临新兴事物市场，及对企业激励机制管制的局限，国有企业单位不敢承担风险，因为这是较大的改造创新材料推广应用。

由此可见，我国企业在新事物的接纳上有条件问题，也有思想认识的问题。

关键还是要建立企业不断探索、不断改进的机制，特别是我国进入WTO以后，面临市场国际化，这是必须加强的，刻不容缓的。

　　四、镀铝板的生产应用详细说明

　　钢的热浸铝方法和镀层特性

　　钢材镀铝后表面复合为铝或铝合金薄层成为铁铝复合材料,这属于层状金属复合材料的一类。

层状金属复合材料是利用复合技术，使两种或者两种以上物理、化学、力学性能不同的金属，在界面上实现牢固的冶金结合而制备的一种新型材料,尽管金属基本保持各自原有的特性,但其综合性能比单一金属优越。

钢铁表面镀铝是提高钢材使用性能的一类方法,其中包括热浸铝、热喷铝、渗铝和真空镀铝等。

主要分为三大类:

液态镀铝、固态镀铝、气态镀铝，其中液态镀铝方法得到了普遍关注。

自1939年美国公司进行了钢热浸铝森吉米尔法的工业化生产后,各国材料科学工作者，开始对热浸铝工艺镀层分子结合生长理论，及工程应用进行多层次的深入研究。

根据镀前镀后处理方法把热浸铝工艺分为如下几类,即:

　　热浸铝

　　气体法

　　森吉米尔（Sendzimir）法

　　保护气体法英国涂层金属公司法

　　美国Sharon法改良森吉米尔法

　　溶剂法

　　熔盐预热法

　　熔剂法二浴法

　　水溶液助镀法

　　其它

　　超声镀铝法

　　预镀金属法

　　表面钝化法

　　早期钢材热浸铝的方法是将脱脂、除锈后的工件，先施加金属底镀层（预镀法和钝化法镀铜、锡、锌、铬）,然后再浸入熔融铝液中热浸铝。

但基板底层的金属会熔入铝液,从而改变镀液成分,影响镀层性能。

由于工艺过程复杂,不适于工业化生产。

随着研究的深入,冷轧钢基板热浸镀铝在工艺上已发展为三大体系:

一是以森吉米尔法无氧炉为代表的保护气体法热浸镀铝法；

一种为美钢联溶剂法为代表的保护气体热浸镀铝硅法；

一种为无氧炉（或电解脱脂）后经磷化酸洗出光处理，以纳化盐助剂助镀为代表的、保护气体连退、镀后时效改性热镀纯铝及铝硅法。

　　浅述国内外成功应用生产的镀铝硅法，热浸镀铝硅合金钢板的生产工艺：

　　I型法是一种连续热浸镀铝硅合金钢板的生产工艺，其特征是：

采用以下工艺步骤：

其组成配比按重量份数计算：

铝硅合金溶液的配置：

取铝锭：

８５～９０份、硅锭：

５～１０份放在陶瓷感应加热锅中熔化，加热温度：

６８０～７2０℃，熔化时间１２～１８天，铝硅合金溶液温度为：

５５０～６8０℃，加入防结渣溶剂覆盖后待用；

连续热浸镀铝硅合金钢板的生产：

基板为冷轧钢板，冷轧钢板的宽度为１０００～１２５０ｍｍ；

厚度为０．５～２．０ｍｍ；

将冷轧钢板经开卷机，剪带头带尾，压毛刺，张紧机，储料机构，进入溶液槽内进行化学脱脂刷洗处理，溶液槽内放入水和固碱制成水碱溶液，水碱溶液中固碱的重量百分浓度为：

１～２％，溶液温度为：

７０～９０℃，脱脂时间为：

１２０－１５０米／分；

经清洗挤干后，将上述经化学脱脂处理的冷轧钢板放在溶液槽内进行电解脱脂，溶液槽内放入水和固碱制成水碱溶液，水碱溶液中固碱的重量百分浓度为：

２～３％，溶液温度为：

１２０～１５０米／分、经清洗挤干烘干后，将上述经化学脱脂和电解脱脂，处理后的冷轧钢板在无氧连续还原退火炉中，在氢、氮气氛下进行还原热处理：

先进行预热处理，预热温度为：

４５０～５５０℃，预热时间为：

３０～１２０米／分；

再进行快热处理，快热处理温度为６８０～７８０℃，快热时间为：

进入还原温度800℃温度，炉温最高处为900℃，将上述热处理过的冷轧钢板在经炉鼻子进入铝锅，在埋入式三辊六臂沉没辊和稳定辊的控制下，钢带在融溶铝液内产生反应生成FeAl合金层，在钢带基板正反两面均匀浸镀润湿铝硅合金溶液，机速为：

１２０～１５０米／分；

浸镀出锅后的铝硅合金钢板，在冷却塔气刀下控制铝硅合金层的厚度，气刀压力为：

０．００８～０．０１ＭＰａ，铝硅合金层厚度为：

４０～２００克／平方米；

将上述浸镀后的铝硅合金钢板经冷却搭风机冷处理：

冷却温度为：

９５～１００℃、机速：

１２０～１５０米／分，在表面温度约150℃时进入水冷槽；

将上述经冷却处理的铝硅合金钢板在光整机下进行光整：

光整机压力为：

１００～２００吨、机速为：

将上述经光整的铝硅合金钢板在拉矫机下进行拉矫处理，张力为１０～１５吨，机速为１２０～１５０米／分；

将上述经拉矫处理的铝硅合金钢板在钝化镀敷机下进行防白蚀钝化处理；

无铬化钝化液为水中加入配料，重量百分浓度为：

３０～４０％，钝化时间为：

将上述经过钝化处理的铝硅合金钢板进行涂油后烘干处理为成品；

烘干温度为：

８０～１００℃，烘干时间为：

１２０～１５０米／分。

　　目前市场上因技术因素生产最大的，也称镀铝板的为镀铝锌硅板，镀铝锌硅钢板主要有55%的铝、43.5%～43.6%的硅、1.4%～1.5%的硅与基体结合。

　　其中铝含量为99.85％以上的称为II型纯铝复合镀层板，铝含量为90%、硅10％称为I型铝硅复合板。

轻涂油，钝化，规格（0.4-2.0）*1219*CSA1C（一般级）、SA1D（冲压级）。

特性如下1、具有极佳的耐高温性（550℃），耐热性能（500-600℃）与不锈钢板几乎相同，而比冷轧钢板优秀20倍以上。

2、摄氏500度以下可反射80%的入射热量，红外线下的反射率达到95%。

3、机械强度与其基材的机械强度一致。

4、对化学腐蚀有极强的耐蚀性。

5、可进行拉伸、冲压、拉管等成形加工。

6、涂层具有持久的光泽、更优秀的耐蚀性和抗风化性性能。

　　绿色环保：

　　经日本政府属下的一些权威机构检测证实，未化学钝化的镀铝钢板符合食品卫生法，对人体的健康无害，可直接应用于杂品食品易拉罐生产加工。

废旧的镀铝板也完全可以循环使用。

其价格为不锈钢的三分之一，是降低成本的好材料。

用途：

食品易拉罐、汽车消声器、烤箱、烧烤炉、慢炖锅、油炸锅、烤面包机、电饭煲、电子元件、食品加工机械设备、炊具、燃烧器排气机、涂装设备、隔热部件、冷藏集装箱内壁板、火车棚车箱体、高速公路防护板、空调冰箱洗衣机部件、太阳能光伏极背板、液晶背板、电厂空冷设备材料、船舶材料、海洋工程材料、冶金化工工程材料、石油工程材料、核电设备材料等等。

　　镀铝钢板：

镀II型纯铝99.85%以上或I型含铝90%硅5～10％的铝合金的钢板

　　工业生产镀铝钢板最常用成熟的技术：

有热浸镀法和喷涂法及电泳镀三种。

1930年美国首先采用热浸镀铝工艺，生产镀铝钢板，其工艺同森吉米尔热镀锌法基本相似。

由于铝的化学活性大，熔点（660℃）高于锌（419.45℃），因而使操作温度增高,工序复杂。

热镀铝时，锅温保持在670～710℃，在加有防氧化的保护剂铝融溶液内，铁与铝迅速反应生成合金层，在镶有陶瓷衬里的容器熔铝融液内钢带浸润扩散结合成镀层。

喷涂法可为海洋工程宽厚板制造专用，喷涂镀流程纯铝热浸润镀双、单面板生产技术，不同点是需在钢板还原镀前做助镀液处理，镀后需经加热炉内改性使铝铁分子二次扩散再结晶处理，实现表面致密无孔隙。

　　熔融铝和还原钢基接触很快形成Fe－Al系金属化合物，在形成结构上分基板过渡层与纯铝层，在镀层向基板过渡中，接近基体部分为Fe2Al5，接近纯铝层为FeAl3，其厚度约占整个过渡层的15%左右，过渡铝铁合金层性脆，影响塑性加工的成形性，因此II型法纯铝镀需在镀后改性处理才能使用；

而I型法一般多在铝锅中加入约5～10％的硅，以减小合金层厚度和增加铝的浸润湿反应结合能力，镀层厚度一般为50～150g/m2；

电泳镀铝法：

此法是将铝粉用电泳方法均匀地涂覆在带钢表面，然后经过小变形量的轧制，使铝粉之间、铝粉和钢基之间紧密地结合，再经500～700℃烧结处理，在表面形成无孔隙的纯铝层（此工艺已被热喷涂浸润复合法取代），由于热处理的时间短，所以电泳生成的合金纯铝层极薄，电泳法镀层（热喷涂镀层）厚度均可控制在15～50g/m2以内，改善了塑性加工的成形性。

镀铝产品的市场需求在一般公共场合和在特殊复合材料应用上，如海洋工程和核电及空冷设备等等上使用材料要求有些部位不准含硅，必须是表面纯铝含量越高越好，而且FeAl合金深入基板必须达到10～25um以上的结合层，完全结合并不得有细碎结晶的夹层影响质量，外表面纯铝层含量在99.85%以上，表面纯铝含量最高要求的是99.999%。

　　五、冷轧薄钢板镀铝板生产主要工艺流程（设备成套组合是I型、II型共同在线设计技术，含两套设计技术工艺在内，均可单独分开成套成一条生产线，主要针对用户客户需求和生产线客户投资来决定生产技术工艺）：

人工上料→开卷机组Ⅰ、Ⅱ→二辊夹送剪切机Ⅰ、Ⅱ→缝焊机→压毛→张紧机Ⅰ→入口活套→1#对中机构→张紧机Ⅱ→化学脱脂→1#喷淋刷洗→热风烘干→2#对中机构→

　　a）.无氧火焰炉或电解脱脂

　　b）.磷化酸洗出光→2#喷淋刷洗→热风烘干→助镀→对中机构

　　c）.还原炉→铝锅→气刀→冷却塔→缓冷

　　→水冷槽→热风烘干→张紧机Ⅲ→改性时效炉→张紧机Ⅳ→冷却塔→拉矫平整→涂油→烘干→张紧机→出口活套→3#对中机构→检测平台→目测镜→张紧机→剪前夹送剪切机→卷取前夹送机→伺服收卷机组→人工下料

　　六、总结热镀铝的好处：

　　1．镀铝钢板的耐热性能远比镀锌钢板、冷轧钢板优越。

由于钢板基材和镀层组织的特定组合，形成一种铁铝合金,使镀铝板具有极佳的耐高温性和散热性及电化学保护性等功能。

在约450℃时,可保证极高的反射率。

在约550度以下予以长时间使用也几乎不发生变化，仍保持其美丽的光泽，但超过约600度的高温时，由于铁铝的相互扩散而合金化，表层由灰色逐渐变成深颜色，但金属层的融点很高，即或超过铝的融点，它也不融化析出。

镀铝钢板的耐热性能（500-600℃）与不锈钢板1cr13几乎相同，而比冷轧钢板优秀20倍以上。

　　2．热反射性能

　　镀铝钢板的表面，不仅加工美丽，且有优秀的反射性能，在500℃以下的温度下，具有80%左右的光反射率；

红外线下的反射率竟达到95%。

因此镀铝板可制成高效的隔热屏障或者在高温应用中的热反射器，通过有效的热反射使炉内温度迅速升高。

　　3．耐腐蚀性

　　铝在离子系列中，较Mn、Mo、Cr、W、Cd、Fe、Zn更趋于阻性。

但由于铝的氧化膜本身具有良好的稳定性，因此表层的耐蚀性，除了一部分环境条件外，要比镀锌钢板优秀很多。

在热浸镀加工过程中,表面熔融铝立即与空气中的氧反应形成一层Al2O3保护层,使钢板表面立即钝化。

这个保护层本身非常稳定且不溶于水，即使后来钢板表面被划伤，这个保护层也具有自愈功能。

因此，镀铝板对化学腐蚀有极强的耐蚀性。

　　4．绿色环保性能

　　镀铝钢板的镀铝层是由纯铝或铝、硅和铁元素组成。

经日本政府属下的一些权威机构检测证实，未化学钝化的镀铝钢板符合食品卫生法，对人体的健康无害，可直接应用于食品加工。

许多专业团体的测试报告证明其对人体无害属环保产品。

镀铝板完全可以循环利用。

　　5．加工性

　　镀铝钢板的基板与镀层之间，由于存在铁铝合金性硬脆，因此，一般被认为比冷轧钢板、镀锌钢板等的加工性差。

但就镀铝钢板的各种技术加工特性，按一定方法给予以改性处理就能获得几乎与其它钢板相同的加工结果。

　　6．焊接性

　　与冷轧钢板相比较时，在焊接条件方面有所不同。

由于铝金属比较柔韧坚硬，分子活跃因此易结合，且因电化学结合性较强，故焊接部分的散热性比冷轧钢板优秀。

另外，镀层比镀锌钢材的融点高，不易流动，溶融面积小，因此焊接不必使用镀锌钢板那么大的电流。

　　7．镀层性能

　　在镀铝钢板上镀铝层时，为使粘附着性稳定，需进行化学助镀膜生成的前处理。

　　8．表面外观

　　镀铝钢板是以表面熔融金相结合镀层技术而制成的，表层故具有持久的光泽、更优秀的耐蚀性、抗风化、耐候性、耐磨性等等。

　　9.生产线速度高

　　与镀锡、镀锌、镀铝锌硅一样能达到120m/min～150m/min线速度，产品质量控制性能稳定。

　　10.产品性价比高

　　镀铝钢带复合材料产品生产成本低，成品可应用于多个领域广泛，是一种用途广泛，耐酸、耐碱、抗湿、防腐、轻便的新型工业材料。

可代替多类全钢涂镀大模板、竹木、胶合板等传统生产材料应用工艺，具有绿色环保、节能安全、市场销售附加值高等特点。

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