CN102284405B - 一种锌镁或锌铝镁镀层钢板生产方法及其锌铝镁镀层钢板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锌镁或锌铝镁镀层钢板生产方法及其锌铝镁镀层钢板，其特征在于：在室温下冷喷涂处理设备对镀锌钢板进行冷喷涂镁或镁合金粉末，接着在连续退火炉中还原性保护气氛下对钢板进行热处理，加热温度为200-500℃，加热后立即对镀层进行冷却至室温。冷喷涂处理设备是超音速冷气动力喷涂设备，气体压力要求为1-10MPa。该方法获得的锌铝镁镀层钢板在镀层表面含有铝和镁，在镀层内部铝镁含量逐渐降低，与钢板结合部位以纯锌为主，耐蚀性好，生成的合金层较薄，加工性能较好，表面质量优良。

Description

一种锌镁或锌铝镁镀层钢板生产方法及其锌铝镁镀层钢板

技术领域

本发明属于热镀及喷涂技术领域，特别涉及一种锌镁或锌铝镁镀层钢板生产方法及其锌铝镁镀层钢板。

背景技术

镀锌镁合金镀层钢板，其镀层成分以锌为主，同时添加一定量的铝、镁及少量的硅，由于镁的加入，改变了镀层的相组成，同时也改变了镀层的腐蚀机理及腐蚀产物。加速腐蚀试验表明，镀锌铝镁钢板的耐腐蚀、防红锈性能是普通热浸镀锌钢板的15倍，热浸镀锌铝合金钢板的5-8倍，具有卓越的加工性能明亮的外观，广泛应用于建筑、五金、汽车、家电等领域。

正是由于铝、镁等合金元素的加入，使得镀层与钢基体的化学反应、粘附力，镀层在热镀完成后的冷却过程中的凝固过程，凝固后各相的形态、分布都发生了根本性的变化，因此其热浸镀工艺的复杂与困难程度都大大增加了，表现在镀液流动性的增加使得钢板表面出现锌流波痕，获得较厚镀层的难度加大甚至不可能；铝元素的加入提高了镀层的耐蚀性能，但同时恶化了加工性能；硅元素的加入，与镁元素一起作用，提高了耐腐蚀性能、加工性能，但同时使得表面缺陷增加。

锌铝镁镀层在冷弯的过程中镀层出现开裂现象，裂纹贯穿整个镀层，直达钢板表面。这些裂纹的存在，严重影响了锌铝镁镀层钢板的耐腐蚀性能。

如何在保证高的耐腐蚀性能的同时得到优良的加工性能、表面质量是当前热镀领域研究的热点问题。

同时也有人研究用热镀合金镀层以外的其他方法来获得耐蚀性、加工性、表面质量良好的锌铝镁镀层钢板，主要有：

物理气相沉积+热处理：利用物理气相沉积的方法在镀锌板表面沉积一层镁或者镁合金，尔后利用热处理使得锌镀层与沉积的镁之间发生扩散反应，获得耐蚀性加工性表面质量良好的镀锌铝镁钢板，该方法的主要问题在于物理气相沉积镁或镁合金的难度较大，不易实现。

电镀+热处理：利用电镀的方法在镀锌板表面沉积一层镁或者镁合金，然后利用热处理来进行扩散退火处理，获得锌铝镁镀层钢板。该方法的问题在于难以找到一种稳定的电镀体系来获得良好镀层。

电镀：利用电镀的方法直接在冷轧钢板表面镀一层锌铝镁合金，此方法的问题在合金电镀的镀液难以选择，难以找到一种稳定的体系获得优良的镀层。

此外还有人在研究用热喷涂的方法直接制备锌铝镁涂层，但由于锌铝镁合金极易氧化，获得的涂层孔隙率较高，难以保证防腐蚀性能。

发明内容

针对上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供了一种实用高效的、易于工业化的锌镁或锌铝镁镀层钢板生产方法及锌铝镁镀层钢板。

技术方案具体如下：

在连续生产线上，对镀锌钢板在室温下进行冷喷涂镁或镁合金粉末，接着在连续退火炉中还原保护气氛下进行热处理，加热温度为200-500℃，加热后立即对镀层进行冷却至室温，得到耐蚀性、加工性、表面质量良好的锌镁或锌铝镁镀层钢板；

所用镀锌钢板可以是热镀锌钢板，也可以是电镀锌钢板，对钢板的要求主要是具有较为新鲜的表面，也就是说带钢在镀锌后不应放置太长时间，立即进行冷喷涂处理，否则将影响后期扩散退火热处理的效果。

钢板的冷喷涂处理设备采用的是超音速冷气动力喷涂设备，该设备采用高压气体为动力，在镁或镁合金颗粒熔点以下将其加速到超音速状态，喷涂于镀锌钢板表面，得到镀锌板表面的镁或镁合金涂层；所用高压气体可以是压缩空气，也可以是氮气、氩气、氦气或其混合气体，气体压力要求为1-10MPa，低于1MPa不能满足冷喷涂的要求，高于10个MPa对设备的要求较高。涂层厚度依要求通过调整钢带运行速度及送粉量确定。喷涂所用镁或镁合金粉末的直径为10纳米至10微米，镀层厚度较小时，选择直径较小的粉末，镀层要求较厚时，选择直径较大的粉末。

镁合金粉末的成分可以依据对锌铝镁镀层钢板的使用要求的不同而选择，铝元素的比例可以在0％～40％的较大范围内调整，这样就能够满足不同腐蚀使用环境对于锌铝镁镀层钢板的不同性能要求。

钢板在喷涂后进行热处理，加热方式可以是感应加热，也可以是辐射加热；加热的温度控制在200-500℃范围内，加热温度过高，容易使镀层熔化而向下流淌，加热温度过低镀层与涂层之间的扩散不易进行，得不到防腐蚀性能优良的锌铝镁镀层钢板。

加热后立即对镀层以15-30度/秒的速度冷却至室温，镀层在加热冷却的过程中完成镀层与基体之间的扩散，形成了具有特定相组成的镀层钢板：由表面至钢板镁元素含量依次降低，提高了镀层的耐蚀性能；且由于加热时间较短，合金层没有增厚，得到的镀层钢板韧性较好；与钢板结合部分的镀层以纯锌为主，保证了镀层钢板的加工性能。

依要求的不同，可以选择或不选择对上述单面镀层钢板进行平整、拉矫、钝化处理。平整可以提高镀层的表面质量，同时也可以提高镀层的致密度。拉矫可以提高板型，钝化提高防腐蚀性能。

该方法生产的锌铝镁镀层钢板，在镀层表面含有铝和镁，在镀层内部铝镁含量逐渐降低，与钢板结合部位以纯锌为主。获得的锌铝镁镀层钢板耐蚀性好，生成的合金层较薄，加工性能较好，表面质量优良。

具体实施方式

实施例1：

在连续生产线上，采用热镀锌钢板作为冷喷涂基板，镀层厚度为单面10微米，在室温下进行冷喷涂处理，喷涂所用粉末为镁粉，直径100纳米，喷涂所用气体为氮气，压力为3MPa，得到厚度为2微米的镁涂层钢板；接着在95％N₂5％H₂还原性保护气氛下进行热处理，热处理温度为300℃，加热速度为20度/秒，保温时间为15秒，然后以20度/秒的速度快速冷却得到性能良好的锌镁镀层钢板；并对钢板进行平整、耐指纹处理。镀层可以满足0a冷弯不开裂剥落的要求。

实施例2：

在连续生产线上，采用电镀镀锌钢板作为冷喷涂基板，镀层厚度为单面7微米，在室温下进行冷喷涂处理，喷涂所用粉末为镁粉，直径50纳米，喷涂所用气体为氮气，压力为2MPa，得到厚度为1.5微米的镁涂层钢板；接着在90％N₂10％H₂还原性保护气氛下进行热处理，热处理温度为200℃，加热速度为30度/秒，保温时间为30秒，然后以15度/秒的速度快速冷却到室温得到性能良好的锌镁镀层钢板；可对钢板进行钝化处理。镀层可以满足0a冷弯不开裂剥落的要求。

实施例3：

在连续生产线上，采用热镀锌钢板作为冷喷涂基板，镀层厚度为单面15微米，在室温下进行冷喷涂处理，喷涂所用粉末为镁铝合金粉，90％Mg10％Al，直径1微米，喷涂所用气体为90％氮气+10％氦气，压力为5MPa，得到厚度为4微米的镁合金涂层钢板；接着在90％N₂10％H₂还原性保护气氛下进行热处理，热处理温度为400℃，加热速度为20度/秒，保温时间为10秒，然后以30度/秒的速度快速冷却到室温得到性能良好的锌铝镁镀层钢板；而后对钢板进行平整、耐指纹处理。镀层可以满足0a冷弯不开裂剥落的要求。

实施例4：

在连续生产线上，采用热镀锌钢板作为冷喷涂基板，镀层厚度为单面20微米，在室温下进行冷喷涂处理，喷涂所用粉末为镁铝合金粉末，80％Mg20％Al，直径10微米，喷涂所用气体为90％氮气+10％氦气，压力为10MPa，得到厚度为4微米的镁涂层钢板；接着在90％N₂10％H₂还原性保护气氛下进行热处理，热处理温度为350℃，加热速度为20度/秒，保温时间为20秒，然后以30度/秒的速度快速冷却到室温得到性能良好的锌铝镁镀层钢板；而后对钢板进行平整、钝化处理。镀层可以满足0a冷弯不开裂剥落的要求。

上述实施例获得的锌铝镁镀层钢板，在镀层表面含有铝和镁，在镀层内部铝镁含量逐渐降低，与钢板结合部位以纯锌为主。均具有优良的表面质量，可以满足汽车、家电等产品对于表面质量的要求。上述实施例获得的锌铝镁镀层钢板具有良好的镀层粘附性能，进行od冷弯试验镀层不开裂剥落；同时具有良好的耐腐蚀性能，在盐雾试验条件下，其耐腐蚀性能是普通镀锌板的10倍以上。

Claims (2)

1.一种锌镁镀层钢板生产方法，其特征在于：在室温下利用冷喷涂处理设备对镀锌钢板进行冷喷涂镁粉或镁合金粉末，接着在连续退火炉中还原性保护气氛下对钢板进行热处理，加热温度为200-500℃，加热后立即对镀层进行冷却至室温，冷却采用15-30度/秒的冷却速度；所述的冷喷涂处理设备是超音速冷气动力喷涂设备，气体压力要求为1-10MPa；喷涂所用镁或镁合金粉末的直径为10纳米至1微米；喷涂镁或镁合金粉末时，铝元素的重量百分比为0%～40%；钢板在喷涂后进行热处理，加热方式是感应加热或辐射加热；所用镀锌钢板是热镀锌钢板或电镀锌钢板。

2.一种根据权利要求1所述的镀层钢板生产方法生产的锌铝镁镀层钢板，其特征在于：在镀层表面含有铝和镁，在镀层内部铝镁含量逐渐降低，与钢板结合部位以纯锌为主。