鋅鋁鎂鍍層汽車板應(yīng)用分析

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司，安徽 馬鞍山 243003)

汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)邁入品牌向上、高質(zhì)量發(fā)展階段，對汽車用鋼材耐蝕性能研究必須加以重視。本文通過對汽車用高強(qiáng)鋼材料組織、性能等分析，可以看出鋅鋁鎂鍍層可以有效提高加工性和耐蝕性。

1 高強(qiáng)鋼市場分析

1.1 熱成形鋼

熱成形鋼用于汽車A、B、C柱及內(nèi)部防撞桿等安全件。基于汽車輕量化、高強(qiáng)化要求，預(yù)計2021年汽車用熱成形鋼零件用量將達(dá)到10億件，前景可觀。

目前熱成形鋼的市場需求量約120萬噸/年，其中涂層板約80萬噸/年，裸板和鍍鋅板約為40萬噸/年。國內(nèi)鋁硅鍍層熱成形鋼產(chǎn)線有6條，年供貨能力超100萬噸，總產(chǎn)能超市場需求。熱成形鋼規(guī)格如下：

厚度為0.8mm～2.65mm（部分車型使用酸洗熱成形鋼，最大厚度3.5mm），其中1.0mm～2.0mm需求占90%；寬度為700mm～1800mm，其中小于1400mm、1400mm～1600mm和大于1600mm三種寬度規(guī)格各占1/3。

安賽樂米塔爾、寶武產(chǎn)線可生產(chǎn)1800mm寬度規(guī)格，基本覆蓋市場需求；唐鋼產(chǎn)線寬度較窄，僅能覆蓋40%的寬度規(guī)格。

1.2 冷成形先進(jìn)高強(qiáng)鋼

冷成型先進(jìn)高強(qiáng)鋼通過相變強(qiáng)化，種類有雙相鋼（DP）、馬氏體鋼（MS）、復(fù)相鋼（CP）、淬火配分鋼（Q&P）。其中DP鋼用量最大，QP鋼用量低于10萬噸/年，以冷軋QP鋼為主。

抗拉強(qiáng)度780MPa以上的雙相鋼、復(fù)相鋼、QP鋼、馬氏體鋼以及熱成形后抗拉強(qiáng)度超過1300MPa的熱成形鋼已批量應(yīng)用，各類產(chǎn)品組織性能特點(diǎn)及典型應(yīng)用如表1所示。

表1 各類超高強(qiáng)鋼產(chǎn)品的性能特點(diǎn)與典型應(yīng)用

用于形狀比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件和安全件。

根據(jù)世界鋼鐵協(xié)會未來鋼制車身（future steel vehicle）的設(shè)計方案，119個車身零件中，使用抗拉強(qiáng)度≥980MPa的超高強(qiáng)鋼的零件共計41個，單車超高強(qiáng)鋼用量為81.2Kg，占車身用鋼量4成以上。預(yù)計2022年連退、鍍鋅超高強(qiáng)鋼需求量156萬噸。

表2 汽車用冷軋超高強(qiáng)鋼需求計劃

在產(chǎn)線配置方面，寶鋼、鞍鋼、河鋼、本鋼等具備QP980等先進(jìn)高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)能力。其中僅寶鋼就有2條產(chǎn)線，分布在湛江基地和寶山基地，生產(chǎn)能力超過國內(nèi)QP鋼總用量需求。鍍鋅QP鋼因焊接LME問題用量有限，產(chǎn)能更加富余。

2 鋅鋁鎂鍍層下游市場分析

2.1 行業(yè)發(fā)展情況

2008年寶馬提出用70g/m2的鋅鋁鎂鍍層替代100g/m2的純鋅鍍層的方案，這是鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品首次進(jìn)入汽車用鋼領(lǐng)域，Al含量為1.0～3.0%，Mg含量為1.0～2.0%，其余為Zn。

目前國內(nèi)鋅鋁鎂鍍層成分大致為：Zn為主，Al含量為1.5%～11%，Mg含量為1.5%～3%，以及少量的Si。厚度為0.4mm～4.0mm，寬度為580mm～1500mm。由于Zn、Al、Mg等元素的復(fù)合效果，腐蝕抑制效果明顯得到提升。并具有良好的耐損傷性能，最大優(yōu)點(diǎn)是切割端面的耐腐蝕性及自我愈合能力。鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品表面質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到汽車內(nèi)板要求，但距離面板要求尚遠(yuǎn)。寶鋼、首鋼產(chǎn)線具備鋅鋁鎂鍍層汽車板生產(chǎn)能力，正在開展汽車主機(jī)廠試用驗(yàn)證。

2.2 汽車領(lǐng)域使用情況

根據(jù)歐洲鋅鋁鎂鍍層工作組的評估結(jié)果，與純鋅鍍層產(chǎn)品Z100相比，ZAM70鍍層產(chǎn)品具有更良好的成形性以及更優(yōu)異的耐蝕性。通過寶馬評估報告可以看出鋅鋁鎂鍍層具有優(yōu)異的平面耐蝕性、切口耐蝕性、沖杯耐蝕性、折彎耐蝕性、耐大氣腐蝕、涂裝性能，尤其具有優(yōu)良的抗脫鋅粉性能，可降低由于沖壓設(shè)備鋅粉污染引起的沖壓中斷和損耗降低，提高汽車廠沖壓效率。對于轎車用鋅鋁鎂鍍層替代純鋅鍍層可以減重1～3公斤，被認(rèn)為是下一代汽車用防護(hù)鍍層材料。

2013年7月，寶馬車身內(nèi)部部分零部件由Z100鍍層板切換為ZAM70鍍層板，后期計劃將ZAM70鍍層板推廣至外板使用。除寶馬外，大眾也有個別零件采用鋅鋁鎂鍍層鋼板。

2.3 不同規(guī)格需求情況

國內(nèi)具備鋅鋁鎂鍍層汽車板生產(chǎn)能力的產(chǎn)線僅有3條，寶鋼已完成了試制生產(chǎn)，湛江基地1#鍍鋅線具備生產(chǎn)鋅鋁鎂鍍層厚度0.45mm～2.3mm，寬度900mm～1850mm，年產(chǎn)能45萬噸；首鋼已具備批量生產(chǎn)590MPa及以下級別鋅鋁鎂鍍層汽車內(nèi)板能力，其產(chǎn)品規(guī)格基本可以覆蓋汽車用內(nèi)外板零件。

圖1 不同寬度規(guī)格市場需求比例

表3 目前國內(nèi)鋅鋁鎂鍍層汽車板供貨情況

3 鋅鋁鎂鍍產(chǎn)品對比實(shí)驗(yàn)

不同鍍層基板生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，其涂層常規(guī)性能并沒有太多差異。通過24小時沸水實(shí)驗(yàn)、10% H2O2浸泡實(shí)驗(yàn)、28%氨水浸泡實(shí)驗(yàn)、以及稀鹽酸、稀硫酸、氫氧化鈉混合物浸泡實(shí)驗(yàn)等，發(fā)現(xiàn)鋅鋁鎂基板耐腐蝕性能整體好于鍍鋁鋅產(chǎn)品。

表4 不同實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果

實(shí)驗(yàn)室對未鈍化鋅鋁鎂產(chǎn)品進(jìn)行中性鹽霧實(shí)驗(yàn)，出紅銹的時間：低鋁鋅鋁鎂產(chǎn)品1g鍍層約10小時，純鋅產(chǎn)品1g鍍層約1小時。

圖2 中性鹽霧實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)論

國內(nèi)目前仍缺少高檔汽車板，尤其是具有優(yōu)秀的耐腐蝕性能的鋅鋁鎂汽車板。通過控制基板厚度、鍍層厚度、涂料種類等因素可以獲得更長效的使用壽命，是今后國內(nèi)外鋼廠高端板材研發(fā)的重點(diǎn)方向。