01、热镀锌工艺中的问题综述

❒ 工艺及问题背景

热镀锌工艺以其低成本、简便的操作方法和显著提升的产品质量，已成为金属防锈领域广泛采用的一种方法，热镀锌板在汽车、家电等多个行业都有着广泛的应用。其生产流程涵盖原板准备、镀前处理、退火、热浸镀及镀后处理等多个环节。在镀锌过程中，沉没辊、稳定辊等与带钢紧密接触的辊子，被称为“工艺辊”，它们对带钢的质量有着至关重要的影响。

然而，这些工艺辊在实际使用过程中，常常会面临蠕变、腐蚀等失效问题。工艺辊在使用中易腐蚀和磨损，影响产品质量。例如，在连续退火炉中长时间服役的辊子，可能会因高温环境导致材料内部出现σ相和蠕变孔洞，进而影响轧制出的钢带平整度。沉没辊则常因沉浸在熔融锌液中而受到腐蚀，辊面点蚀问题导致镀锌板表面出现麻点缺陷。

❒ 涂层材质及失效因素

为了解决这些工艺辊的腐蚀和磨损问题，WC-Co系列涂层用于保护工艺辊，行业内通常采用表面处理技术，如渗镀法、热喷焊和热喷涂等，在辊子表面形成保护性涂层。这些涂层材料包括W-Mo合金、铁铝金属间化合物以及WC-Co系列金属陶瓷等。

然而，即使采用了如此先进的喷涂技术，工艺辊表面的喷涂层仍有可能出现剥落现象。一旦喷涂层失效剥落，辊体母材将直接暴露在恶劣环境中，导致其迅速失效。因此，深入研究喷涂层失效的原因及影响因素，对于确保工艺辊能够持续有效地保护带钢表面质量至关重要。WC-Co系列涂层在热镀锌生产过程中，可能会遭遇腐蚀和磨损等失效问题。这些失效现象与多种因素相关，例如在颗粒冲蚀作用下，涂层可能发生空蚀和磨损，其状态与涂层的成分及结构特性紧密相连。

❒ 实验方法及微观分析

对仅使用半年便出现涂层剥落现象的工艺辊进行深入失效分析。该工艺辊表面覆盖了一层约150μm厚的WC-12Co涂层，该涂层采用Praxair的JP5000超音速火焰喷枪进行制备。在喷涂过程中，我们严格控制了喷涂距离、氧气流量、煤油流量以及送粉速率等关键参数。随后，我们从现场收集了已剥落和未剥落涂层样品，以便在实验室进行详细测试。研究收集已剥落和未剥落涂层样品，通过ICP、SEM和EDS进行详细分析以探究涂层失效原因。

研究结果显示，喷砂工艺在喷涂前至关重要。在剥落的喷涂层中，我们发现了残留的砂粒，这进一步证实了在喷砂毛化工序中未能彻底清除的砂粒是导致喷涂层剥落的主要原因。此外，为深入探究这些剥落涂层的结构和成分，我们进行了详细的分析，包括现场观察和微观测试。

02、喷砂处理与涂层界面影响

❒ 喷砂对界面的影响实验

创新实验设计不同喷砂处理方法，特别是空气吹扫耦合钢刷显著减少残留砂粒，提升涂层结合强度。为了探究喷砂方法，以满足喷涂层结合力的要求，我们设计了三个试验片，并对喷砂后的试验片基体采用了不同的处理方法，包括无处理、空气吹扫以及空气吹扫耦合钢刷。

实验结果表明，在喷砂处理时，应优先选择那些在涂层与基体界面处残留砂砾较少的工艺方法。残余砂粒在机械载荷作用下往往成为涂层开裂的起点，可能导致涂层的剥落。此外，基体的清洁也可以采用干冰喷射等方式进行。

❒ 实验结果与结论

通过实验，我们验证了喷砂不彻底导致涂层剥落，并得出结论：通过改进喷砂后处理可以有效提升涂层性能。同时，氧化铁的形成对涂层寿命并无直接影响。实验结果表明，采用空气吹扫结合钢刷的处理方法能够显著减少残余砂砾，进而增强喷涂层与工艺辊基体的结合强度。