中國學者將1837索利耶專利和1937森吉米爾工藝稱為熱鍍鋅歷史上兩個最重要的轉折點和裏程碑。前者在應博士報告後壹個世紀發明了溶劑熱浸鍍鋅工藝,這種方法至今仍用於批量熱浸鍍鋅。後者在溶劑法發明後100年發明了氣體還原法,從而奠定了現代連續熱鍍鋅的基礎。溶劑熱浸鍍鋅工藝在20世紀沒有顯著變化,但氣體還原工藝在不斷改進。目前主要采用改良的森吉米爾工藝,前者可生產通用鍍鋅鋼板,後者可生產優質鍍鋅鋼板。
熱浸鍍材料在過去的半個世紀裏取得了巨大的進步。20世紀50、60年代,美國、日本、英國、德國、法國、加拿大等國相繼生產出鍍鋁鋼板。70年代初,美國伯利恒鋼鐵公司發明了鋁-鋅-矽塗層材料,商品名為Galvalume,其合金成分為55% Al?-43.4% Zn-1.6% Si,耐蝕性是純鋅鍍層的2~6倍,廣泛用於生產塗層帶鋼。20世紀80年代,國際鉛鋅研究組織(ILZRO)資助比利時列日冶金研究中心(CRM)開發了壹種鋅鋁稀土塗層材料,商品名為Galfan。其合金成分為Zn-5% Al-Re,耐蝕性是純鋅鍍層的2-3倍,廣泛用於生產帶鋼和鋼絲。
20世紀60年代,加拿大率先開展了鋅中鎳對含矽活性鋼熱浸鍍鋅抑制作用的研究,得到了ILZRO的支持。20世紀80年代,熱浸鍍鋅-鎳合金工藝在歐洲、北美和澳大利亞迅速推廣,其工藝被命名為Technigalva。目前在此基礎上開發了Zn-Ni-Sn-Bi,適用於Si含量低於0.5%的鋼,並能明顯抑制熱浸鍍矽鋼時的聖林德效應。
20世紀90年代,日本日新鋼鐵公司開發了壹種鋅鋁鎂塗層材料,商品名為ZAM,化學成分為Zn?—6% Al—3% Mg,其耐蝕性是傳統鍍鋅(Zn-0.2% Al)的18倍,被稱為繼第三代高耐蝕塗層Galvalume、Galfan之後的第四代高耐蝕塗層材料。另外,Zn-4.5% Al?—0.1%毫克;鋅——0.5%鎂;鋅-15%鋁-0.5%錫;鋅—鋁—鉛;Zn-Zn—0.1 %Bi合金也有壹定程度的應用,合金鍍層的發展是20世紀下半葉熱浸鍍最重要的進步。
與其他金屬防腐方法相比,熱浸鍍鋅工藝在電化學保護、致密性、耐久性、免維護、塗層與基體的附著力、經濟性、熱浸鍍鋅工藝對鋼材形狀和尺寸的適應性、生產效率高等方面具有無可比擬的優勢。根據日本鍍鋅協會10年大氣暴露試驗,鍍層厚度為86微米的熱鍍鋅層在重工業、海洋、郊區和市區的使用壽命分別為13、50、104和30年。壹般來說,含鋅量600g/m2的鍍鋅層免維護使用壽命為20~50年,建築用鍍鋅基材彩板的使用壽命為3~5年,而鍍鋅基材彩板的使用壽命可達20~30年。
2中國熱鍍鋅現狀
熱鍍鋅鋼廣泛應用於國民經濟的基礎行業。“八五”以來,中國大力發展電力、交通、通信、能源和城市基礎設施。從65438年到0999年,中央政府提出了西部大開發的戰略。隨著“西電東送”、“全國聯網”、“西電東送”、“三峽工程”、“南水北調”、“二網改造”、“五縱七橫”、“鐵路提速”等項目的開展,隨著建築鋼結構市場的啟動和家電、汽車行業的發展。鍍鋅是鋼鐵生產的後續工序。鍍鋅工業的發展依賴於鋼和鋅的生產,鍍鋅工業的發展與鋼和鋅工業的發展基本同步。壹方面,從1996年開始,中國鋼產量連續7年超過1億噸,居世界第壹(見圖2);另壹方面,自1994以來,中國鋅產量突破百萬噸,成為全球最大的鋅生產國。在鋅的消費結構中,鍍鋅用鋅的消費量壹直占據首位,國外發達國家鍍鋅用鋅的消費量占總鋅消費量的40%~70%。據有關部門統計,我國鋅的消費結構如圖3所示,其中鍍鋅用鋅約占34%。壹般來說,鍍鋅用鋅的消耗量占各種鍍鋅的30%。
熱鍍鋅工藝廣泛應用於鋼板、鋼帶、鋼絲、鋼管、結構件、備件等產品。中國的鍍鋅企業大致可以分為兩類:壹類是專業的鍍鋅加工廠,只通過外包鋼材或帶鋼加工來從事熱鍍鋅工藝;另壹種是非專業工廠,熱鍍鋅只是整個生產過程中的壹道工序。鋼絲鋼管鍍鋅企業大部分是非專業工廠,大部分結構鋼和零件是專業工廠,其余都是。