熱浸鍍鋅合金鋼板的膜厚

1、熱浸鍍鋅合金鋼板的熱浸鍍鋅合金鋼板的膜厚膜厚 FeFe濃度的同時(shí)分析濃度的同時(shí)分析Simultaneous Analysis of Thickness and Iron Content of Galvanized Coating河野河野 久征、久征、古澤衛(wèi)一、片岡由行古澤衛(wèi)一、片岡由行理學(xué)電機(jī)工業(yè)株式會(huì)社理學(xué)電機(jī)工業(yè)株式會(huì)社熱浸鍍鋅合金鋼板制造流程熱浸鍍鋅合金鋼板制造流程鋼板鋼板冷卻流程冷卻流程加熱爐加熱爐鍍鋅槽鍍鋅槽熱浸鍍鋅熱浸鍍鋅(GI)(GI)合金化合金化(GA)(GA) 相相 Fe5Zn21鐵鐵板板 1相相 FeZn7 相相 FeZn13Fe 5.5 6.2%Fe 7.0 11.4%F

2、e 18.0 20.0%Fe - 100% FeFe濃濃度度 相相 特特性性 融融點(diǎn)點(diǎn)() 相相 腐腐蝕蝕（噴噴涂涂性性） 530 1 相相 最最佳佳狀狀態(tài)態(tài) 620-668 相相 粉粉化化 668-720 監(jiān)控監(jiān)控FeFe的平均含量的平均含量, ,管理燒成流程管理燒成流程（等）制造產(chǎn)品（等）制造產(chǎn)品。 Fe Fe 低濃低濃度度; ; 層層増加増加 Fe Fe 濃度；約濃度；約11%11%、最佳狀態(tài)、最佳狀態(tài) 相、相、 相相 同時(shí)降低同時(shí)降低 Fe Fe 高濃高濃度；度； 層層増加増加FeFe平均濃度平均濃度熱浸鍍鋅熱浸鍍鋅合金合金鋼板的層結(jié)構(gòu)與鋼板的層結(jié)構(gòu)與特性特性濃濃鍍鋅合金化分析方法的進(jìn)

3、展鍍鋅合金化分析方法的進(jìn)展單面單面GIGIEGL薄薄2 2層層CGL厚厚GAGA近年近年儀器分析儀器分析 GDSGDS（采用實(shí)驗(yàn)式定量）（采用實(shí)驗(yàn)式定量）界面問(wèn)題（界面問(wèn)題（困難？困難？） 線衍射線衍射（平行光學(xué)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)式定量）（平行光學(xué)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)式定量） 熒光線（線高角、低角取出）熒光線（線高角、低角取出）化學(xué)分析化學(xué)分析 取樣（溶解）時(shí)的溶解深度的控制相當(dāng)困難取樣（溶解）時(shí)的溶解深度的控制相當(dāng)困難 注）近年、膜厚測(cè)定主要采用射線熒光法注）近年、膜厚測(cè)定主要采用射線熒光法. .可以從理論上推定誤差可以從理論上推定誤差新開(kāi)發(fā)新開(kāi)發(fā)1980 1980 中葉挪威編碼中葉挪威編碼（表面繡（表面繡3

4、 3年、穿孔年、穿孔6 6年）年） 19801980年后半；（表面繡年后半；（表面繡5 5年、年、穿孔穿孔1 10 0年）年）19701970年代后半加拿大編碼年代后半加拿大編碼（表面繡年、穿孔（表面繡年、穿孔年）年）厚厚熱浸鍍鋅合金熱浸鍍鋅合金化對(duì)應(yīng)化對(duì)應(yīng)2000 2000 前后前后潤(rùn)滑層潤(rùn)滑層薄膜薄膜FPFP法法采用采用XRF,XRF,進(jìn)行合金化熱浸鍍鋅分析進(jìn)行合金化熱浸鍍鋅分析1.1.合金層的合金層的平均平均 Fe (%)Fe (%)2.2.合金層的全附著合金層的全附著量量 (g/m2)(g/m2)Zn,Fe分析上的課題分析上的課題: :1.1.合金層與鋼板均含合金層與鋼板均含F(xiàn)eFe。

5、2.2.合金層不均勻、并且合金層不均勻、并且, ,相的差異曾層結(jié)構(gòu)相的差異曾層結(jié)構(gòu)。確定合金層的確定合金層的FeFe含量與合金層附著含量與合金層附著量量分析深度的探討分析深度的探討與與薄膜薄膜FPFP法（采用比率法（采用比率法）法）的開(kāi)發(fā)變得尤的開(kāi)發(fā)變得尤為重要為重要。鋼鋼板板（FeFe）Fe-Kb bZn-Ka-KaZn-Kb bZn-La aFe-Ka a分析分析對(duì)對(duì)象？象？合金合金層層Fe基Zn-KaFe-Ka線光管線光管Zn-Fe合金Zn-KbFe-Ka（標(biāo)準(zhǔn)角度（標(biāo)準(zhǔn)角度）（高角）（高角）（低角）（低角）注）分析深度、作為注）分析深度、作為Zn-FeZn-Fe合金的合金的FeFe濃度

6、濃度11%11%, ,規(guī)定需得到與無(wú)限厚相比較規(guī)定需得到與無(wú)限厚相比較99%99%的理論熒光線的厚度的理論熒光線的厚度. .采用采用X X射線熒光分析（多道同時(shí)分析型射線熒光分析（多道同時(shí)分析型）推定分析深度推定分析深度熱浸鍍鋅合金化測(cè)試強(qiáng)度熱浸鍍鋅合金化測(cè)試強(qiáng)度分布分布Zn-KZn-Ka a X X射線射線強(qiáng)度強(qiáng)度Zn-LZn-La a X X射線射線強(qiáng)度強(qiáng)度404652586470182328333843Fe 13%Fe 7%90g/m230g/m250g/m2Fe 9%Fe 11%一個(gè)取出角一個(gè)取出角32 32 測(cè)定測(cè)定Zn-KaZn-Ka與與Zn-LaZn-La 相對(duì)強(qiáng)度變化相對(duì)強(qiáng)度變

7、化而而言言, ,分析分析值值變化較小變化較小. .70g/m2熱浸鍍鋅合金化層測(cè)試強(qiáng)度分布熱浸鍍鋅合金化層測(cè)試強(qiáng)度分布新方法：兩個(gè)取出角新方法：兩個(gè)取出角20 20 ( (低角度側(cè)低角度側(cè)) ) 、40 40 ( (高角度側(cè)高角度側(cè)) ) 即使強(qiáng)度變化，分析值變化也很小即使強(qiáng)度變化，分析值變化也很?。ǚ治觯ǚ治稣`差誤差?。┬。?35790.100.200.300.400.500.60Zn-Kb/Fe-Ka 強(qiáng)度強(qiáng)度比比 ( (高角度側(cè)高角度側(cè)) )Zn-Ka a/Fe-Ka a 強(qiáng)強(qiáng)度比度比( (低角度低角度側(cè)側(cè)) )90g/m230g/m2Fe 13%Fe 7%70g/m250g/m2Fe

8、9%Fe 11%光學(xué)系統(tǒng)與分析誤差的評(píng)價(jià)光學(xué)系統(tǒng)與分析誤差的評(píng)價(jià)強(qiáng)度發(fā)生強(qiáng)度發(fā)生0.50.5變化時(shí)的分析誤差（附著量變化時(shí)的分析誤差（附著量40g/m40g/m2 2 Fe11%Fe11%時(shí)）時(shí)） 兩個(gè)取出角兩個(gè)取出角 : Zn-Ka (40 : Zn-Ka (40) ) 、 Zn-Ka (20 Zn-Ka (20) )附著量誤差附著量誤差Fe% Fe% 誤差誤差Zn-Ka a(40deg) 強(qiáng)度變化強(qiáng)度變化+0.5%0.90 g/m20.52%Zn-Ka a(20deg) 強(qiáng)強(qiáng)度度變變化化 +0.5%-0.69 g/m2-0.69% 兩個(gè)取出角：兩個(gè)取出角：Zn-Kb/Fe-Ka (40),

9、 Zn-Ka/Fe-Ka (20)（使用強(qiáng)度比）（使用強(qiáng)度比）附著量誤差附著量誤差Fe% Fe% 誤差誤差Zn-Kb b/Fe-Ka a 強(qiáng)度比強(qiáng)度比 +0.5%0.45 g/m20.35%Zn-Ka a/Fe-Ka a 強(qiáng)度比強(qiáng)度比 +0.5%-0.30 g/m20.30% 層層鋼板鋼板 1層層 層層入射入射X線線來(lái)自于下層的來(lái)自于下層的X X線強(qiáng)度較微弱線強(qiáng)度較微弱, ,依存于上層的吸收依存于上層的吸收. .1.000.690.43 Zn-KbZn-Kb (High) (High) 的的X X線熒光線熒光強(qiáng)度比強(qiáng)度比來(lái)自于鍍鋅層來(lái)自于鍍鋅層( (各層各層) )的的X X線線蛍光強(qiáng)度比蛍光強(qiáng)

10、度比FPFP法將層作為單層演算法將層作為單層演算. .需研究分析法的誤差需研究分析法的誤差 1.7g/m237.7g/m27.4g/m2假定假定膜厚膜厚來(lái)自于單位重量的來(lái)自于單位重量的X X線熒光線熒光強(qiáng)度強(qiáng)度根據(jù)燒成條件來(lái)推測(cè)各層的厚度變化（假根據(jù)燒成條件來(lái)推測(cè)各層的厚度變化（假定）定）樣品樣品 B B樣品樣品 A A樣品樣品 C CSheet steel 1 例燒成過(guò)例燒成過(guò)多多 厚厚 層層、薄、薄 層層例焼成不足例焼成不足薄薄 層層、 厚厚 層層總附著量、平均總附著量、平均FeFe含有率含有率(%)(%)用各樣品同時(shí)保持、薄膜用各樣品同時(shí)保持、薄膜FPFP法、計(jì)算各層的法、計(jì)算各層的理論

11、強(qiáng)度、推定分析誤差。理論強(qiáng)度、推定分析誤差。1.7 g/m237.7 g/m27.4 g/m29.6 g/m20.4 g/m236.7 g/m24.8 g/m239.0 g/m23.0 g/m2基底基底隨著合金化熱浸鍍鉛金屬層相變化隨著合金化熱浸鍍鉛金屬層相變化分析誤差的理論推定分析誤差的理論推定 全附著全附著量量Zn-Fe g/m2Zn-Fe g/m2FeFe濃度濃度 % %厚厚 ( (例例 1 1）中，全附著量）中，全附著量g/m2g/m2、平均、平均FeFe濃度推定分析值濃度推定分析值比基準(zhǔn)值小比基準(zhǔn)值小. .這是因?yàn)閬?lái)自最深層的靈敏度較低的緣故。這是因?yàn)閬?lái)自最深層的靈敏度較低的緣故。全

12、附著量的推定分析結(jié)果的誤差比較全附著量的推定分析結(jié)果的誤差比較小。小。熱浸鍍鋅合金化層熱浸鍍鋅合金化層分析用分析用熒光多道元素同時(shí)分析儀器熒光多道元素同時(shí)分析儀器熱浸鍍鋅合金化層分析用特殊光學(xué)系統(tǒng)熱浸鍍鋅合金化層分析用特殊光學(xué)系統(tǒng)射線管射線管高角側(cè)測(cè)角儀高角側(cè)測(cè)角儀（n ）低角側(cè)測(cè)角儀低角側(cè)測(cè)角儀( ）一般元素用一般元素用測(cè)角儀測(cè)角儀測(cè)量條件表測(cè)量條件表儀器儀器理學(xué)多道同時(shí)分析儀器理學(xué)多道同時(shí)分析儀器 SimultixSimultixX X線光管線光管端窗型端窗型 Rh Rh 靶靶外加電壓外加電壓 50kV-50mA 50kV-50mA 測(cè)試時(shí)間測(cè)試時(shí)間4040秒秒測(cè)試面積測(cè)試面積30mm30

13、mm直徑直徑光路氣氛光路氣氛真空真空波高分光器波高分光器 微分法微分法測(cè)試元素測(cè)試元素ZnKZnKZnKZnKFeKFeKFeKFeK其它元素其它元素取出角取出角高角度高角度低角度低角度高角度高角度低角度低角度標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)分光晶體分光晶體LiF(200)LiF(200)LiF(200)LiF(200)LiF(200)LiF(200)LiF(200)LiF(200)各種各種檢測(cè)器檢測(cè)器S-PCS-PCS-PCS-PCS-PCS-PCS-PCS-PC各種各種樣品高度的分析誤差樣品高度的分析誤差. .樣品變高時(shí)樣品變高時(shí)1) 1) 用用ZnK(H),ZnK(L)ZnK(H),ZnK(L)分析時(shí)分析時(shí)強(qiáng)度

14、變化強(qiáng)度變化ZnK(H)ZnK(H)ZnK(L)ZnK(L)+1.6%+1.6%+1.9%+1.9%分析值變化分析值變化ZnFe(g/mZnFe(g/m2 2) )Fe%Fe%+0.62+0.62-0.69-0.692 2）用）用ZnK(H)/FeK(H) ZnK(H)/FeK(H) 和和 ZnK(L)/FeK(L) ZnK(L)/FeK(L) 分析分析時(shí)時(shí) 強(qiáng)度變化強(qiáng)度變化 H H 側(cè)比率側(cè)比率L L 側(cè)比率側(cè)比率0.0%0.0%+0.3%+0.3%分析值變化分析值變化ZnFe(g/mZnFe(g/m2 2) )Fe%Fe%-0.25-0.25+0.11+0.11熱浸鍍鋅合金化層分析熱浸鍍鋅

15、合金化層分析FeFe含量含量熱浸鍍鋅合金化層分析熱浸鍍鋅合金化層分析Zn-Fe (GA)付著量付著量 (g/m2)404550556065404550556065Chemical ValueXRF Value正確度正確度 0.77Zn-FeZn-Fe付著量付著量測(cè)試再現(xiàn)精度；熱浸鍍鋅合金化層測(cè)試再現(xiàn)精度；熱浸鍍鋅合金化層RepeatRepeatZnFe weightFeg/m2mass%150.3612.07250.3812.11350.4212.09450.4112.10550.3212.11650.4212.11750.3512.08850.4312.10950.3412.081050.3

16、712.04Average50.3812.09Std dev.0.0360.022C.V.%0.070.18分析結(jié)果的評(píng)價(jià)膜厚范膜厚范圍圍FeFe濃濃度范度范圍圍分析法分析法（g/mg/m2 2）（重量）（重量）XRD(1)XRD(1)25251101102.52.54 418180.60.6XRF(2)XRF(2)303090901.41.45 518180.80.8本方式本方式454563630.770.779.59.514.514.50.280.28注）注）XRD(1)XRD(1)；川鉄技法；川鉄技法Vol.18 N0.2(1986),129-135Vol.18 N0.2(1986),1

17、29-135XRF(2)XRF(2)；日本金屬學(xué)會(huì)法第巻、第號(hào)；日本金屬學(xué)會(huì)法第巻、第號(hào)(1991)(1991)采用本方式的分析結(jié)果采用本方式的分析結(jié)果, ,分析范圍較窄分析范圍較窄, ,分析準(zhǔn)確度良好。實(shí)際條件下分析準(zhǔn)確度良好。實(shí)際條件下, ,可認(rèn)為具有與上述可認(rèn)為具有與上述2 2法同等的法同等的分析性能。分析性能。結(jié)論結(jié)論 小小結(jié)結(jié)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)X X線熒光同時(shí)型分析儀器，配置低角度，高角度時(shí)，線熒光同時(shí)型分析儀器，配置低角度，高角度時(shí)，受限制，為緩和該矛盾，采用利用受限制，為緩和該矛盾，采用利用Zn/FeZn/Fe之比的薄膜之比的薄膜FPFP法法非常有效，并得到佐證非常有效，并得到佐證采用薄膜

18、采用薄膜FPFP法、可推定理論性分析法所產(chǎn)生的誤差，與法、可推定理論性分析法所產(chǎn)生的誤差，與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)性驗(yàn)證誤差方式相比較而言，可減輕負(fù)擔(dān)因傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)性驗(yàn)證誤差方式相比較而言，可減輕負(fù)擔(dān)因可推斷誤差，得出分析品種的組分（鋼板的厚度等可推斷誤差，得出分析品種的組分（鋼板的厚度等）。）。開(kāi)發(fā)適合壓片加工的很薄的磷系潤(rùn)滑層分析、因利用開(kāi)發(fā)適合壓片加工的很薄的磷系潤(rùn)滑層分析、因利用X X線熒光分析法、可同時(shí)分析（擴(kuò)充線熒光分析法、可同時(shí)分析（擴(kuò)充性）。性）。該分析法最適合厚熱鍍鋅合金化鋼板分析同時(shí)，適用該分析法最適合厚熱鍍鋅合金化鋼板分析同時(shí)，適用于于EGLEGL制作的薄合金鍍層制作的薄合金鍍層。熱浸鍍鋅合金化層上的熱浸鍍鋅合金化層上的表面処理膜的同時(shí)表面処理膜的同時(shí)分析分析電電 鍍鍍 鋅鋅 合合 金金附著量與附著量與FeFe含量的化學(xué)分析值與含量的化學(xué)分析值與X X線分析值線分析值Zn-Fe付著量