為開發耐蝕性更高的鍍層鋼板，在鍍鋅層中新增Al、Mg、Ni、Cr等合金元素，開發了鋅鋁鎂新型鍍層產品，目前主要有低鋁、中鋁和高鋁3類鋅鋁鎂鍍層板。鋅鋁鎂鍍層產品具有優異的耐平面和切口腐蝕性，而且加工性好，表面硬度高，耐摩擦性好，焊接效能和塗漆效能優異，其中耐蝕性是鍍鋅產品的5~10倍，被認為是下一代汽車用防護鍍層。鋅鋁鎂鍍層產品可用於光熱、光伏、畜牧、電器櫃、門業專用鋼、高耐蝕建築用彩塗板、家電、汽車結構件、內板和外板，且生產工藝環保、成本低，正逐步替代厚規格厚鍍鋅層的熱浸鍍鋅產品。本文對鋅鋁鎂鍍層板的發展及河鋼唐鋼的應用現狀做了簡單介紹。
1、鋅鋁鎂鍍層板國內外開發和生產情況
1。1熱塗鍍技術發展歷史
熱鍍鋅（GI）鋼板因其具有好的耐腐蝕效能而得到重視，過去的20年是中國熱鍍鋅發展最快的時期，汽車、家電和建築方面的廣泛需求是熱鍍鋅技術進步的最主要驅動力。目前熱鍍鋅鋼板年產能已達到1億t以上。然而鋅資源是一種比較貧乏的金屬資源，為了提高鍍鋅層的耐蝕性，同時減薄鍍層達到節鋅的目的，20世紀70~80年代先後發明了Galfan與Galvalume，使鍍層耐蝕性提高了3~6倍。但是Galfan表面存在龜裂紋，影響了市場的推廣，在國內市場更是無人問津；Galvalume表面存在晶花，限制了汽車、高階家電等高表面要求的應用，基本適用範圍為建材市場和電器櫃行業。為擴大GI鍍層在汽車上的應用，對GI鍍層的鋁含量進行向下調整並增加GI的退火處理，形成了GA鋅鐵鍍層，這種產品具有良好的焊接性和塗著性，廣泛應用於汽車製造業。同樣在汽車行業被廣泛應用的還有熱衝壓成形鍍鋁矽AS鍍層，主要用於汽車安全結構件，替代熱衝壓裸板和其它結構鋼。鋅鋁鎂鍍層以其優異的耐蝕性和切口自修復效能被國內外各大鋼企所大量開發和生產，同時也被廣泛應用於建材、家電和汽車三大領域。而國內鋅鋁鎂產品起步較晚，在國內市場推廣、培育過程中，在光熱、光伏、畜牧等行業得到認可並逐步上量，同時正在小批次試用於家電和汽車方面。鋅鋁鎂產品使用正在逐步興起，但距離成熟還有很大的發展空間。表1為熱塗鍍技術的發展歷史。
表1熱塗鍍技術發展歷史
1。2鋅鋁鎂鍍層產品國外開發情況
1985年，日本鋼鐵研究中心研製開發了Zn-4。5%Al-0。1%Mg鍍層鋼板，商品名為SuperZinc，在大氣中經過10個月的暴露實驗結果表明，熱鍍鋅鎂合金鋼板的耐蝕性比普通熱鍍鋅鋼板耐蝕性提高1倍以上。進入90年代，為了更好地保護電池元件，日本市場對支架的要求非常嚴格，既要實現高強度，又要達到高耐腐蝕性，因此開始大力開發Zn-Al-Mg系多元合金鍍層。日新制鋼公司率先開發出Zn-6%Al-3%Mg合金鍍層，商品命名為ZAM，其合金鍍層的耐蝕性約為純鋅鍍層的10倍。
鑑於上述優異的耐蝕性，ZAM被譽為21世紀高耐蝕熱浸鍍層，在日本同類產品中使用排名第一，覆蓋了日本的大部分產品，包括建築行業、機電行業、高速公路防護欄、汽車行業、電力行業、民用日常生活等。
2000年日本新日鐵公司開發出Zn-Al-Mg-Si高耐蝕性鍍層鋼板，其商品名為SuperDyma，其鍍層的化學成分為Al10%~12%，Mg2%~4%，Si＜0。1%，其餘為Zn。該鍍層產品的耐蝕性為普通熱鍍鋅鍍層的5倍以上。
歐洲蒂森、塔塔、奧鋼聯等也紛紛開發了自己的熱鍍鋅鋁鎂專利產品，不同於日本以建築用為主的“中鋁”熱鍍鋅鋁鎂產品，歐洲的鋅鋁鎂鍍層成分均為“低鋁”設計，以汽車用鋼為主攻方向。2013年澳大利亞博思格公司開發生產了高鋁鋅鋁鎂成分體系，並命名為“NextGenerationZINCALUME”，以建築用鋼為主。表2為國外商業化的鋅鋁鎂鍍層產品及生產線。其中，日新制鋼、新日鐵、浦項、阿賽樂米塔爾和科瑞鋼板的鋅鋁鎂成分體系以中鋁成分體系為主，主要用於光熱、光伏、畜牧和建築用途，具備良好的耐蝕性；蒂森克虜伯、奧鋼聯、塔塔鋼鐵、烏伯曼、薩爾茨吉特以低鋁成分體系為主，主要用於彩塗基板、家電和汽車高表面用途，產品實物質量較好，其中蒂森克虜伯產品表面質量達到O5標準，產品涵蓋碳素結構鋼、超深衝IF鋼、高強低合金結構鋼、雙相鋼、加磷高強鋼和烘烤硬化鋼，產品被大量用於歐寶汽車及其它車企的零部件；博思格以高鋁成分體系為主，主要用於建築用途。
另外，韓國浦項具備生產厚度1。1~4。5mm（熱基鋅鋁鎂）、寬度800~1650mm鋅鋁鎂的能力，鋼種為CQ、DQ和建築用結構鋼；日新制鋼東予製造具備生產厚度0。8~6。0mm熱基鋅鋁鎂產品的能力；烏伯曼可以生產的熱基產品厚度為1。25~5。0mm、寬度為600~1650mm，鋼種為ZM100~ZM1000；阿賽樂米塔爾具備生產厚度0。45~6。0mm鋅鋁鎂產品的能力；2020年7月底首鋼京唐高強度鋼熱基鍍鋅鋅鋁鎂第一卷下線，規格為1。5~4。0mm，退火爐預留6。0mm；河鋼唐鋼新區計劃新投產一條熱基鍍鋅線，產品規格（1。5~6。0）mm×（900~1680）mm，可生產無鋅花熱基鍍鋅和鋅鋁鎂鍍層，鋅層厚度雙面可達600g/m 2 ，主要面向建築結構用鋼、高速公路護欄、光伏支架等高耐蝕熱基鍍鋅板市場，並替代部分結構級鍍鋅產品，應用於建材、家電、汽車行業。
表2、國外商業化的鋅鋁鎂鍍層產品及生產線
1。3鋅鋁鎂鍍層國內開發情況
2000年之後，國內多家鋼廠也開始對鋅鋁鎂鍍層產品進行研究，如鞍鋼的呂家舜、李鋒團隊利用熱鍍鋅模擬機制備鋅鋁鎂鍍層樣板，研究了不同鋁、鎂合金元素含量對鍍層組織以及耐蝕性的影響。寶鋼金鑫焱團隊對鋅鋁鎂鍍層產品的研究始於2008年，在實驗室進行了不同Al、Mg含量的鍍層試樣製備，及對鍍液、熱鍍工藝、鍍層組織和效能的影響研究。目前，國內實現產業化的鋅鋁鎂鍍層鋼板廠家及品種如表3所示。
表3 國內鋅鋁鎂生產線
國內各家鋅鋁鎂生產企業都自主研發了各自成分體系的鋅鋁鎂產品，透過鋁含量、鎂含量和其它合金元素甚至稀土等元素的實驗室研究，確立了有別於國內外其它成分體系的專利技術，其中酒鋼為中鋁鎂成分體系，定位光熱、光伏、機械和建築，寶鋼戰略規劃要具備生產低鋁、中鋁和高鋁的全成分體系的鋅鋁鎂產品。寶鋼股份推出的GalvAluMag系列產品根據鍍層鋁含量不同分為三大類：“低鋁”鋅鋁鎂BaoZM，“中鋁”鋅鋁鎂BaoXM，“高鋁”鋅鋁鎂BaoAM，下一步寶鋼將與使用者一起開展鍍層鋼板耐蝕性、成形性等相關使用效能的系統評估和應用研究，助推中國高耐蝕鍍層鋼板的全面升級。其它企業以低鋁成分體系為主。鞍鋼集團大連蒂森鋼廠主要生產汽車用鋅鋁鎂，鞍鋼本部和攀鋼定位家電、彩塗基板和建築用鋼。首鋼京唐鋅鋁鎂產品定位於汽車用鋼，但目前家電和建築用鋼也在生產。目前，河鋼唐鋼3#鍍鋅機組生產的鋅鋁鎂產品為低鋁成分體系，產品以光熱、光伏、畜牧和建築為主；5#鍍鋅機組已於2020年5月技術改造完畢，採用低鋁鎂成分體系，開始批次生產鋅鋁鎂產品，產品定位為汽車、高階家電和建築用鋼。
1。4鋅鋁鎂鍍層專利情況
全球涉及鋅鋁鎂鍍層的專利約500件，國內外各大鋼鐵企業均申請了鋅鋁鎂鍍層的專利和註冊商標，其中日本專利佔85%，新日鐵鋅鋁鎂的發明專利於2019年12月23日到期，其成分體系為Al含量1。0%~19。0%、Mg含量1。0%~10。0%。近年來，有些研究在鋅鋁鎂鍍層中新增第四種微量合金元素，形成四元合金，以獲得更好的效能，國內外有關企業在此方面申請了不少專利。鋅鋁鎂鍍層相關發明國際專利分佈情況如表4所示。
國外專利代表了核心技術的掌握，鋅鋁鎂合金鍍層在國外已經得到廣泛地應用，而我國對於此新型鍍層的開發能力遠遠落後於其他國家。酒鋼於2016年底開始試生產，後續河鋼唐鋼、首鋼京唐、鞍鋼等企業陸續開發生產，目前形成批次生產的企業有河鋼唐鋼、首鋼京唐和酒鋼，但質量還有待改進，與國外先進企業相比品質還存在差距；寶鋼、鞍鋼、攀鋼均為試生產階段，生產量還較小。目前國內各大鋼企也圍繞自己的成分體系，透過新增稀土或者其它元素得到效能更好的鍍層效能，並積極申報鋅鋁鎂鍍層的發明專利。
表4國際專利分佈情況
河鋼唐鋼自主設計了鋅鋁鎂鍍層成分，並形成基於自有成分的鋅鋁鎂鍍層產品綜合控制技術，其申請的鋅鋁鎂鍍層發明專利目前處於公示狀態。
1。5鋅鋁鎂鍍層的標準
1。5。1國外標準
目前國外標準有歐標、美標、日標、德國汽車工業協會及澳大利亞標準。不同標準鍍層的控制範圍稍有不同，其中汽車用產品的鍍層偏薄，採用較窄範圍的鋁鎂成分控制，其它耐性要求高的應用一般都選擇中鋁和高鋁成分體系。表5列出了鋅鋁鎂鍍層產品的國外標準及滿足標準的商業化產品。
表5鋅鋁鎂鍍層標準及滿足標準的商業化產品
其中歐標、美標和日標鋅鋁鎂成分範圍一致，均為中鋁鎂成分體系，其它元素（不含鐵）含量為1。0%。澳大利亞標鋅鋁鎂成分除上述成分範圍外，其餘為鋅，並加入1。0%以下的少量控制元素。總體思路都是在鍍鋅GI、Galfan與Galvalume成分的基礎上，透過新增鎂及其它元素等成分微調，開發出低鋁、中鋁和高鋁3種成分體系。
1。5。2國內標準
目前在鋅鋁鎂鍍層板帶產品標準方面，國家標準較少，主要是行業標準。由寶鋼主導的鍍鋅板和鋁鋅矽板國家標準已經修訂，將兩個產品標準整合在一起釋出了GB/T2518-2019《連續熱鍍鋅和鋅合金鍍層鋼板及鋼帶》。新標準涵蓋熱鍍純鋅鍍層（Z）、熱鍍鋅鐵合金鍍層（ZF）、熱鍍鋅鋁合金鍍層（ZA）、熱鍍鋁鋅合金鍍層（AZ），共計4種鍍層。
行業標準方面，現已出版實施的為由博思格主導起草的高鋁類產品標準：YB/T4634-2017《連續熱鍍鋁鋅鎂合金鍍層鋼板及鋼帶》，該標準主要涵蓋高鋁類的鋁鋅鎂鍍層AZM。已經完成報批稿即將出版的為由鞍鋼主導起草的中低鋁類產品標準：YB/T4761-2019《連續熱鍍鋁鋅鎂合金鍍層鋼板及鋼帶》，主要涵蓋中鋁和低鋁類的鋅鋁鎂鍍層ZM，鋁含量為1%~13%、鎂含量為1%~4%。
在建材塗鍍板行業標準方面，全國鋼標準化技術委員會正在準備將現有的YB/T4456-2015《建築用彩色塗層鋼板及鋼帶》和YB/T4457-2015《建築用熱鍍鋅鋼板及鋼帶》兩個行業標準進行修訂，將鍍純鋅層Z、鍍鋅-5%鋁合金鍍層ZA、鍍55%鋁-鋅合金鍍層AZ、高鋁類的鋁鋅鎂鍍層AZM、中鋁和低鋁類的鋅鋁鎂鍍層ZM，全部涵蓋進入一個標準。參與起草單位尚未確定。
在2019年南京召開的全國鋅鋁鎂技術交流會上，酒鋼透露已經透過鋼標委向ISO委員會提交了制定鋅鋁鎂鍍層產品ISO標準的申請，預計於2020上半年ISO開會討論立項問題；同時，酒鋼還向中國工程建設標準化協會公路分會提交了制定《公路用鋅鋁鎂鍍層鋼板帶》團體標準的申請，已經得到批准立項。
2、鋅鋁鎂產品的基本效能及鍍層構造
鋅鋁鎂產品在國內被各大鋼企爭先開發生產，一方面說明該產品本身有獨特之處，另一方面也說明了市場對鋅鋁鎂鍍層鋼板有較大需求。一個產品的市場需求與其效能特徵密切相關。
2。1基本情況
2。1。1優異的綜合性能
鋅鋁鎂ZM鋼板最突出的效能是其優秀的平面耐腐蝕能力和切口耐腐蝕性格能，這對下游行業尤為重要，其次就是良好的耐摩擦性、耐鹼性、耐氨性，較高的表面硬度以及優異的鐳射焊效能。為了便於比較，表6列出了鋅鋁鎂ZM鋼板和熱鍍純鋅板的主要效能。
表6鋅鋁鎂鋼板ZM與熱鍍純鋅板GI的效能
2。1。2優異的平面耐蝕性
表7為純鋅GI、與不同成分體系的鋅鋁鎂鍍層中性鹽霧試驗結果。Al含量2。0%、Mg含量1。5%的鍍層組織，重量≥275g/m2可以滿足3000h以上的中性鹽霧試驗，其同等重量的鋅鋁鎂鍍層迴圈鹽霧試驗週期也是鋅鍍層的5~7倍。
表7中性鹽霧試驗結果
2。1。3優異的耐切口腐蝕性
圖1所示為Zn-Mg-Al鍍層的切口腐蝕圖。可見，Zn-Mg-Al鍍層的耐切邊腐蝕性比普通GI板好，鹽霧和迴圈腐蝕試驗後，在Zn-Mg-Al鍍層切邊位置包覆一層緻密的膠狀腐蝕產物，其主要成分為Zn5（OH）8Cl2·H2O，該腐蝕產物非常穩定，不易分解。
2。2鋅鋁鎂鍍層構造
結合電鏡組織照片和能譜分析，明確了低鋁鋅鋁鎂鍍層由大塊的初生Zn相及填充中間的Zn-Al-Mg共晶相組成，具體見圖2。
圖1切口腐蝕示意圖
圖2鍍層SEM微觀形貌及能譜分析
3、河鋼唐鋼鋅鋁鎂產品的應用
2018年河鋼唐鋼3#鍍鋅線成功開發生產了熱鍍鋅鋁鎂產品，成為少數幾家具備批次生產鋅鋁鎂的企業。隨著社會的進步，人們對於產品質量的需求日益提升，高耐蝕塗層產品得到更多、更快、更廣泛地應用。圖3為河鋼唐鋼鋅鋁鎂產品的部分應用。
圖3河鋼唐鋼鋅鋁產品的部分應用例項
4、鋅鋁鎂產品的未來市場
（1）在公路護欄板領域的應用
長期以來中國高速公路護欄板的生產工藝都是批次鍍鋅，生產效率低，生產成本高。鋅鋁鎂的耐腐蝕性好，鍍層厚度275g/m2的耐蝕效能與熱鍍鋅層600g/m2的效能相當，且鋅鋁鎂鍍層鋼板的斷面切口保護能力好，相比批次結構鍍鋅既降低了成本，也彌補了連續熱鍍鋅帶鋼斷面切口差的不足。在此基礎上，由國家質量監督檢驗檢疫總局與中國國家標準化管理委員會於2015年5月15日聯合釋出了新國家標準GB/T31447-2015《預鍍鋅公路護欄》，同年8月開始實施。新標準釋出後，中國高速公路護欄板的製造可以採用鋅鋁鎂鍍層產品。
（2）城市管廊
地下綜合管廊，又叫綜合管溝或共同溝，是透過將電力、通訊、給水、供熱、製冷、中水、燃氣、垃圾真空管等兩種以上的管線集中設定到道路以下的同一地下空間，而形成的一種現代化、科學化、集約化的城市基礎設施。
中國城市地下綜合管廊的建設無論是長度還是密度，都與國外有一定差距。不過，近年來官方出臺多項政策鼓勵各地推進城市地下綜合管廊建設。如果現有地下管線全部入廊，則未來中國城市地下綜合管廊總投資空間有望超過25萬億，鋅鋁鎂塗層將大有可為。
（3）光伏、光熱
國家發改委、國家能源局和財政部下發了各類通知和辦法等，鼓勵和支援太陽能等發電。圖4為全球光伏支架市場佔比及容量預測。全球光伏市場中國裝機量佔世界總容量的1/4，到2025年全球容量將達到400GW，市場潛力巨大。光伏支架在光伏發電的投資佔比達到7。3%，到2025年支架需求將達到1100億元，具有優異耐蝕性的鋅鋁鎂必將廣泛應用於光伏、光熱行業。
（4）汽車
低鋁鎂系鋅鋁鎂產品因耐蝕性和高表面質量逐步在汽車上得到應用，歐洲阿塞洛米塔爾多法斯科公司、蒂森和奧鋼聯鋼廠的鋅鋁鎂產品都具備生產O5板的能力，產品覆蓋超深衝IF鋼、高強低合金、雙相鋼、烘烤硬化鋼和加磷高強鋼等，被大量應用於汽車。國內寶馬、長城、東風、廣汽等汽車公司都在進行鋅鋁鎂產品的認證工作，部分車企已經進行了小批次試用，未來有望大批次地應用。
圖4全球光伏支架市場佔比及市場容量預測
5）家電
以海爾、美的為首的家電企業已經對寶鋼、首鋼京唐和河鋼唐鋼的產品進行了實驗室認證、料片和樣卷的小批次試用，後續降本條件下有望大範圍地推廣，尤其是空調、洗衣機、微波爐、燃氣罩等耐蝕性要求較高的應用。
（6）彩塗基板
鋅鋁鎂產品為基板的彩塗板，因節能和耐蝕性優異而著稱，歐洲蒂森鋅鋁鎂產品中作基板的彩塗板佔比達60%，相比鍍鋅產品鋅耗降低1/3，廣泛應用於建築和家電。河鋼唐鋼為河鋼樂亭新專案和台州汽車板剪下加工中心提供了上萬噸的彩塗基料，用於廠房的建設，產品加工效能優越，使用壽命長。河南牧原公司採用大量的鋅鋁鎂產品為基板的彩塗板建造豬舍。未來，鋅鋁鎂產品為基板的彩塗板用量會有較大的提升空間。
（7）熱基鋅鋁鎂替代批次結構鍍鋅領域
高速公路護欄、城市管廊、光熱光伏和畜牧等行業，很大比例應用的是2。0mm以上厚規格產品，而目前國內具備批次生產此厚度鋅鋁鎂產品的企業很少。國內厚規格厚鋅層的市場現狀是進口日韓鋅鋁鎂熱基產品，價格昂貴且交貨期基本在半年以上，對出現的質量問題處理不及時，國內客戶抱怨較多，因此希望本國內的鋅鋁鎂產品能夠取而代之。另外批次採購時，因環保要求高和鋅耗高等因素，成本較高，相應售價也高居不下。因此，厚規格熱基鋅鋁鎂產品國內缺口較大，急需開發生產。河鋼唐鋼於2020年4月首次嘗試2。50mm和2。75mm規格熱基鋅鋁鎂的生產，因不受退火爐加熱能力的制約，產線速度快，且鋅層粘附性、表面粗糙度、鋅層均勻性及表面質量等指標均符合判定要求和客戶使用要求，整體質量好於同規格冷基鋅鋁鎂產品。目前，對於2。75mm以下厚度熱基產品，河鋼唐鋼具備批次接單能力，下一步將在河鋼唐鋼新基地建設一條熱基鋅鋁鎂產線。
5、結語
鋅鋁鎂產品因優異的綜合性能被認為是下一代鍍鋅產品的替代品，其良好的效能源於獨特的組織結構和腐蝕產物。河鋼唐鋼作為我國鋅鋁鎂產品的主要生產企業之一，在後續一段時間內，將把鋅鋁鎂產品的品種開發和質量穩定作為工作重點，同下遊工序一道開展應用方面的研究，加強市場研究和推廣，為我國鋅鋁鎂產品拓寬應用領域做出貢獻。
