CN108018513A

CN108018513A - 一种热浸镀锌铝镁镀层钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN108018513A
Application number: CN201610965727.2A
Authority: CN
Inventors: 程国平; 金鑫焱; 刘启阳; 史良权; 钱洪卫; 任玉苓; 谢英秀
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2018-05-11

Abstract

本发明公开了一种热浸镀锌铝镁镀层钢板，其包括基板和镀覆于基板上的镀层，所述镀层的化学成分质量百分配比为：Al 0.15％‑6.5％，Mg 0.2％‑7％，RE≤0.2％，Sr 0.002％‑0.2％，余量为Zn和其他不可避免的杂质，并且所述镀层的化学成分还满足Mg/Al＞1.0。相应地，本发明还公开了一种上述的热浸镀锌铝镁镀层钢板的制造方法，包括步骤：(1)基板预处理；(2)将基板浸入镀液池热浸镀后取出。本发明所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板镀层附着力高，不易剥落，表面质量优异，此外，本发明所述的制造方法除了具有上述优点以外，还具有实用性强，减少浮渣，提高了生产设备的使用寿命。

Description

一种热浸镀锌铝镁镀层钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种钢板及其制造方法，尤其涉及一种热浸镀钢板及其制造方法。

背景技术

钢材热浸镀锌技术可以有效减缓钢铁腐蚀，延长其使用年限，并且与其它防腐方法相比具有生产成本低，工艺简单，镀层牢固，外观良好等优点。为进一步提高镀层的耐腐蚀性，镀锌材料也由纯锌向锌合金方向发展。

一直以来人们对于这种镀锌材料进行开发研究，主要工作集中为混合其他各种添加元素，或限制生产工艺参数来进一步改善其耐腐蚀性或者使之利于制造，降低生产成本。

目前GI镀锌板在汽车工业中已经广泛应用，然而其存在腐蚀速率较快以及耐蚀性能较低的不足。为了达到较好的保护效果，需要增加镀层的厚度，因而增加了锌的消耗和生产成本。此外，GI镀锌板镀层成型性能较差，这是因为：在其成型过程中锌粉粘附在成型模具上，使得GI镀锌板的零件表面容易形成划伤、凸点等缺陷，严重时也会损伤模具，需要进行模具修复，造成冲压效率降低，进而影响模具的使用寿命，并且增加了冲压生产成本。

公开号为：CN101558182，公开日为2009年10月14日，名称为“热镀Zn-Al系合金钢板及其制造方法”的中国专利公开了一种热镀Zn-Al系合金钢板，然而其镀层的铝含量较高，在提高耐蚀性的同时，也存在以下缺点：镀液池中容易形成Fe-Al锌渣的固体渣粒，因而使得对镀液池维护工作困难；锌液的流动性降低，严重影响了镀层的表观质量，限制了产品的应用范围。另外，因镀层中铝含量较高，导致可焊性方面受到限制，因此在汽车工业应用受限，一般用于要求耐蚀性要求较高的建筑和轻工家电用途。

此外，公开号为CN101454473A，公开日为：2009年6月10日，名称为：“具有防腐蚀覆层的扁钢产品及其制备方法”的中国专利文献公开了一种扁钢产品，其钢基底具有一层锌基防腐蚀覆层，该覆层的铝含量小于3％，但为了控制Mg的氧化，对Al/Mg限定为Al/Mg大于1，因而Mg含量限定在0.25至2.5％，阻碍了Mg在镀层中提高耐蚀性作用的发挥。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种热浸镀锌铝镁镀层钢板，所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板具有镀层附着力高，不易剥落，表面质量优异。

基于上述发明目的，本发明提供了一种热浸镀锌铝镁镀层钢板，其包括基板和镀覆于基板上的镀层，所述镀层的化学成分质量百分配比为：Al 0.15％-6.5％，Mg 0.2％-7％，RE≤0.2％，Sr 0.002％-0.2％，余量为Zn和其他不可避免的杂质，并且所述镀层的化学成分还满足Mg/Al＞1.0。

本发明所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板中对于其中所述镀层的各化学元素，其设计原理如下所述：

铝：在本发明所述的技术方案中，当铝的质量百分比小于0.15％时，铝提高镀层耐腐蚀性的效果不显著；当铝的质量百分比大于6.5％时，不利于钢板的焊接性能。因此，本发明所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板中对铝的质量百分比控制在：0.15-6.5％。

镁：在本发明所述的技术方案中，当镁的质量百分比小于0.2％时，镁提高镀层耐蚀性的效果不显著；当镁的质量百分比大于7％时，则会造成镀液表面氧化严重，所获得的热浸镀锌铝镁镀层钢板的表面质量差。因此，本发明所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板的镁的质量百分比控制在：0.2-7％。

稀土元素：在本发明所述的技术方案中，添加稀土元素的作用是改善镀液池锌液的流动性，减少镀液池锌液的表面氧化，增加镀层的表面光亮度。但是当稀土元素的质量百分比大于0.2％时，过量的稀土元素会导致镀液池中形成含稀土元素的锌渣。因此，本发明所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板的稀土元素控制在RE≤0.2％。

锶：在本发明所述的技术方案中，当Sr的质量百分比小于0.002％时，该元素对镀液表面氧化的抑制作用不显著；当Sr的质量百分比大于0.2％时，Sr则会抑制镀液表面氧化作用饱和，使得生产成本增加。因此，在本发明所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板的锶的质量百分比限定在：0.002-0.2％。

此外，本发明所述的技术方案中除了通过添加Sr和RE抑制镀液表面的氧化外，对于Al、Mg的含量进行了限定：Mg/Al＞1.0。这是因为：当Mg/Al≤1时，在同等Al含量下，限制了Mg元素的含量，因而阻碍了Mg元素对镀层耐蚀性作用的发挥，然而，单纯提高Mg元素会使得镀液表面的氧化严重。因此，本发明所述的技术方案添加Sr和RE元素抑制镀液表面的氧化，而且限定Mg/Al＞1，使得在同等Al含量下提高镀液中Mg元素的含量，从而既控制住了镀液表面氧化的程度又发挥了Mg元素提高镀层耐蚀性的作用。

进一步地，本发明所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板，所述镀层在厚度方向上包括相互衔接的母层和抑制层，其中抑制层与基板邻接，所述抑制层中的Sr含量低于母层中的Sr含量，这是为了保证锌浴中Sr含量不致贫乏，因而，使得本发明技术方案中对锌浴成分控制简单，进而产品质量稳定。进一步地，本发明所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板中，所述抑制层的厚度不大于1.0μm。

此外，本发明的另一目的在于提供一种上述的热浸镀锌铝镁镀层钢板的制造方法，包括步骤：

(1)基板预处理；

(2)将基板浸入镀液池热浸镀后取出。

在本发明所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板的制造方法中，在所述的步骤(1)中，为了提高镀层效果，对基板进行预处理，预处理可以采用还原退火工艺以去除基板表面氧化物，也可以采用其他本领域技术人员可以想到的工艺方法对基板进行预处理，例如也可以采用化学试剂方法例如碱洗以清除基板表面残留污垢。

进一步地，本发明所述的制造方法，在所述步骤(1)中，对基板进行退火处理，退火处理的保护气氛为N₂+H₂，其中H₂的体积百分比为0.5％-30％。在本发明所述的技术方案中，H₂的体积百分比限定在0.5-30％，这是因为：当退火炉保护气氛H₂的体积百分比低于0.5％时，镀层的附着力较差；当H₂的体积百分比高于30％时，则会导致生产成本较高。

进一步地，本发明所述的制造方法，在所述步骤(2)中，镀液池的温度为360-480℃。在本发明所述的制造方法中，当镀液池的锌液温度低于360℃时，锌液的流动性不佳；而当镀液池的锌液温度高于480℃时，镀液池的锌液表面氧化严重，进而锌液对钢板和沉没辊等锌锅设备浸蚀严重，此外，较高温度的镀液池锌液也增加了生产成本。因此，在本发明所述的制造方法在所述步骤(2)中将镀液池的温度限定在360-480℃。

进一步地，本发明所述的制造方法，在所述步骤(2)中，浸镀时间为1-10s。这是因为：基板在镀液池中浸镀时间小于1s，则镀液与基板反应不充分，影响镀层附着力；而当基板在镀液池中浸镀时间大于10s时，则会铁损增加。因此，在本发明所述的制造方法在所述步骤(2)中将浸镀时间限定在1-10s。

本发明所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板镀层质量高，附着力好，并且表面缺陷少。

此外，本发明所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板通过控制Al、Mg、RE和Sr含量，特别是使得Mg/Al大于1，使得在生产过程中既充分发挥Mg元素提高镀层耐蚀性的作用又抑制了镀液池锌液表面的氧化，并且由于Sr与RE的协同作用，使得固体锌渣中的合金颗粒细小弥散，降低了对产品表面缺陷的不利影响，使得本发明所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板产品表面质量易于控制。

本发明所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板的制造方法除了具有上述优点以外，还具有工艺简单，适用性强，可以在现有连续热浸镀生产线上通过较小调整就可以应用的特点。

另外，本发明所述的制造方法解决了镀液池锌液表面Mg的氧化，减少了固体锌渣，又降低了热镀过程中的镀液温度，进而减小了镀液池内设备的损耗，提高了热镀生产设备的使用寿命，从而实现了镀液金属资源消耗的减量及热镀过程能源消耗的降低。

附图说明

图1显示了实施例6的热浸镀锌铝镁镀层钢板的表面形貌。

图2显示了实施例6的热浸镀锌铝镁镀层钢板的截面形貌。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板及其制造方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

实施例1-11和对比例1-2

实施例1-11的热浸镀锌铝镁镀层钢板和对比例1-2的钢板采用下述步骤制得：

(1)采用冷轧带钢作为基板，对基板进行退火处理，退火处理的保护气氛为N₂+H₂，其中H₂的体积百分比为0.5％-30％。

(2)将基板浸入镀液池热浸镀后取出，镀液池的各化学元素质量百分配比详见表1，镀液池的温度为360-480℃，浸镀时间为1-10s。

表1列出了各实施例和对比例所采用的镀液池各化学元素的质量百分配比。

表1.(wt％，余量为Zn)

表2列出了各实施例和各对比例制造方法中的具体工艺参数。

表2

注：在上述实施例和对比例中抑制层厚度采用截面试样SEM形貌观察法估算得到。抑制层Sr含量和母层Sr含量采用ICP法测定。

对上述各实施例的热浸镀锌铝镁镀层钢板和各对比例的钢板取样，进行各项性能测试，将试验测得到的结果列于表3中。

表3列出了各实施例的热浸镀锌铝镁镀层钢板和各对比例的钢板所测得的结果。

表3

序号	0T弯曲	表面质量
			实施例1	○	○
实施例2	○	○
			实施例3	○	○
实施例4	○	○
			实施例5	○	○
实施例6	○	○
			实施例7	○	○
实施例8	○	○
			实施例9	○	○
实施例10	○	○
			实施例11	○	○
对比例1	X	X
			对比例2	○	X

注：0T弯曲镀层测试中，○：表示0T弯曲镀层无粉化无剥落，判定合格；X：0T弯曲镀层出现剥离脱落，判定为不合格；表面质量测试中，○：表示表面质量良好，钢板表面没有或几乎没有渣类缺陷；X：表示表面质量较差，钢板表面存在有相当数量的点、线状渣类缺陷。

从表3可以看出，本案各实施例的热浸镀锌铝镁镀层钢板各性能综合表现均优于各对比例的钢板，说明本案各实施例镀层附着力高，OT弯曲时无粉化剥落，并且表面质量高。

结合表1至表3可以看出，对比例1的Al和Mg的质量百分比高于本发明技术方案中所限定的范围，因而即使对比例1添加了RE和Sr，仍会出现镀层表面氧化严重，引起其表面质量问题，此外，对比例1的镀层会因Mg含量过高而变硬，致使其OT弯曲试验时镀层部分脱落；对比例2的Al和Mg的质量百分比虽然落在本发明技术方案中所限定的范围，然而其Mg/Al比值为3时却没有添加RE和Sr，导致对比例2缺乏RE和Sr的协同作用，因而对比例2镀层表面也会氧化严重，进而发生镀层表面质量较差。

图1显示了实施例6的热浸镀锌铝镁镀层钢板的表面形貌。

图2显示了实施例6的热浸镀锌铝镁镀层钢板的截面形貌。

结合图1和图2可以看出，实施例6的热浸镀锌铝镀层钢板包括镀层和基板6，镀层在厚度方向上包括相互衔接的母层和抑制层5，其中抑制层5是与基板6邻接的。从图1和图2中可以看出，镀层的母层具有富锌相1、富铝相3、锌/MgZn₂二元共晶组织2、锌/铝/MgZn₂三元共晶组织4。

需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种热浸镀锌铝镁镀层钢板，其包括基板和镀覆于基板上的镀层，其特征在于，所述镀层的化学成分质量百分配比为：Al 0.15％-6.5％，Mg0.2％-7％，RE≤0.2％，Sr0.002％-0.2％，余量为Zn和其他不可避免的杂质，并且所述镀层的化学成分还满足Mg/Al＞1.0。

2.如权利要求1所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板，其特征在于，所述镀层在厚度方向上包括相互衔接的母层和抑制层，其中抑制层与基板邻接，所述抑制层中的Sr含量低于母层中的Sr含量。

3.如权利要求1所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板，其特征在于，所述抑制层的厚度不大于1.0μm。

4.如权利要求1-4中任意一项所述的热浸镀锌铝镁镀层钢板的制造方法，其特征在于，包括步骤：

(1)基板预处理；

(2)将基板浸入镀液池热浸镀后取出。

5.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，对基板进行退火处理，退火处理的保护气氛为N₂+H₂，其中H₂的体积百分比为0.5％-30％。

6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，镀液池的温度为360-480℃。

7.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，浸镀时间为1-10s。