CN103328676B - 具有优异涂布性、涂层附着性和点焊性的镀锌钢板及其制备方法 - Google Patents

具有优异涂布性、涂层附着性和点焊性的镀锌钢板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种镀锌钢板，更具体而言，提供一种镀锌钢板及其制备方法，所述方法可通过在钢材基底和涂覆膜之间形成合金相来防止涂覆膜脱落，由此通过增加点焊接电极的使用寿命来不仅改善涂覆性和涂层附着性也改善点焊性。

Description

具有优异涂布性、涂层附着性和点焊性的镀锌钢板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种热浸镀锌钢板，更具体涉及一种具有优异镀层品质、镀层附着性和点焊性的热浸镀锌钢板及其制备方法。
背景技术
钢板由于其优异的抗腐蚀性而广泛地用于建筑材料、建筑物、电动家用装置和汽车车身。最近频繁使用的钢板可分为热浸镀锌钢板和合金化镀锌(galvannealed)钢板。
热浸镀锌钢板通过将钢板基体热浸镀锌来获得，由于其易于涂绘且具有优异的抗腐蚀性，因此通常用于汽车车身。热浸镀锌钢板通过将钢板浸入含铝的镀锌浴中，然后通过这样的镀锌来制造，合金阻挡层(barrierlayer)Fe2Al5形成于钢板基体和镀锌层之间的界面处。合金阻挡层的功能为增加钢板基体和镀锌层之间的附着。然而，对于含有大量Si、Mn或Al的高强度钢板——在其部分中不形成合金阻挡层，Si、Mn或Al扩散至钢板表面以形成氧化物，所述钢板具有较差的锌润湿性且因而无法镀锌，并且镀锌层因此脱落。此外，在点焊过程中，合金阻挡层阻碍Fe从钢板基体扩散至镀锌层，从而促进焊接电极和镀锌层之间合金化，由此降低电极的使用寿命。
所述问题——其中点焊性由于镀锌层和钢板基体之间界面处的合金阻挡层的存在而劣化——可通过消除合金阻挡层来解决。合金阻挡层的消除可通过不将铝加入至镀锌浴中或降低铝含量至0.1wt％或更低来容易地实现。然而，在这种情况下，发生在镀锌浴中Zn和Fe之间的扩散，以使在钢板基体和镀锌层之间的界面处形成厚的Zn-Fe合金层。由此形成的厚的锌-铁合金层具有与锌或铁相比高水平的硬度并且具有低的抗变形性，因此，镀锌层易于在形成过程期间通过与模具摩擦而脱落。
此外，对于含有大量Si或Mn的高强度钢板，其中通过铝热反应减少在钢板基体和镀锌层之间界面处形成的Si或Mn氧化物的现象被抑制，从而使镀层品质和钢板的镀层附着性劣化。
用于同时确保镀锌钢板的点焊性和涂层附着性的常规方法包括日本公开特许公报No.2005-240080。该专利公开了一种制备镀锌钢板的方法，其中使用含有0.17-0.3wt％铝的常规镀锌浴，并且将钢板基体引入镀锌浴时的温度比镀锌浴的温度低20～40℃，借此由在钢板和镀锌层之间界面处形成的合金阻挡层覆盖的面积的比例为40-90％。
在上述日本专利申请公告公开的方法中，由于合金阻挡层的存在，钢板的镀层附着性是优异的，并且纯镀锌层在点焊过程中以如常规镀锌钢板情况的相同方的熔融。因此，在合金阻挡层未被覆盖的部分中，钢板基体与焊接电极直接接触，以使Fe-Zn-O涂层膜在电极的尖端形成，由此增加了电极的使用寿命。如果使用所述方法制备出镀锌钢板，则铁可通过不存在合金阻挡层的部分而扩散至镀锌层，且因此锌与焊接电极表面合铸的现象可有所降低。
然而，在所述方法中，由于合金阻挡层未被覆盖的部分的量约为10-60％，因此不能期望Fe在短时间内扩散至镀锌层。因此，如果将电流通过焊接电极施用于钢板，则镀锌层的熔融将必然发生，且由于此原因，以上方法不能显著地抑制熔融的锌与电极合铸的现象。
因此，亟需可使热浸镀锌钢板具有优异镀层品质、镀层附着性和点焊性的技术。
公开内容
技术问题
本发明的一个方面提供一种具有改善的镀层品质、镀层附着性和点焊性的热浸镀锌钢板，其中合金相适当地形成于钢板基体和镀锌层之间的界面处，以及其制备方法。
技术方案
根据本发明的一个方面，提供一种具有优异镀层品质、镀层附着性和点焊性的热浸镀锌钢板，其中合金相形成于钢板基体和镀锌层之间的界面处。
根据本发明的另一个方面，提供一种具有优异镀层品质、镀层附着性和点焊性的热浸镀锌钢板，其中合金相为占镀锌层横截面面积1-20％的Fe-Zn合金相。
根据本发明的另一个方面，提供一种具有优异镀层品质、镀层附着性和点焊性的热浸镀锌钢板，其中合金相为占镀锌层横截面面积1-20％的Fe-Ni-Zn合金相。
根据本发明的另一个方面，提供一种具有优异镀层品质、镀层附着性和点焊性的热浸镀锌钢板的制备方法，所述方法包括将钢板基体加入并浸入镀锌浴中，所述镀锌浴具有的有效的Al浓度(CAl)为0.11-0.14wt％以及温度(Tp)为440～460℃，从而将钢板基体热浸镀锌，其中钢板基体加入至镀锌浴时的温度(Xs)满足以下关系：(Xs-Tp)/2CAl＝20-100(XS：钢板加入至镀锌浴中时的温度，Tp：镀锌钢板的温度，且CAl：镀锌浴的Al含量(wt％))。
根据本发明的另一个方面，提供一种具有优异镀层品质、镀层附着性和点焊性的热浸镀锌钢板的制备方法，所述方法包括：将钢板基体用Ni以0.1-1.0g/m2的涂布量(CNi)涂覆；将经Ni涂覆的钢板在还原气氛中加热；将经加热的钢板冷却至钢板加入至镀锌浴时的温度(XS)；然后将经冷却的钢板加入并浸入镀锌浴，所述镀锌浴具有的有效的Al浓度(CAl)为0.11-0.14wt％以及温度(Tp)为440～460℃，其中钢板基体加入至镀锌浴时的温度(Xs)满足以下关系：CNi·(XS-TP)/2CAl＝5-100。
有利效果
如上所述，在根据本发明提供的热浸镀锌钢板中，合金相适当地形成于钢板基体和界面之间的界面处，借此可防止镀锌层在常规的汽车制造条件下脱落，从而改善镀锌钢板的镀层品质和镀层附着性以及增加点焊电极的使用寿命。
附图说明
图1为示出对比实施例1-4的热浸镀锌钢板横截面的照片；
图2为示出本发明实施例1-6的热浸镀锌钢板横截面的照片；
图3为示出根据常规方法镀锌的镀锌层和AHSS钢板之间的界面的示意图；
图4为示出根据本发明方法镀锌的镀锌层和AHSS钢板之间的界面的示意图；以及
图5示出了O-T弯曲试验方法。
最佳方案
现将对本发明的示例性方案详细阐述。
本发明涉及一种制备连续热浸镀锌钢板的方法，所述方法包括：将杂质(包括轧制油和铁)从冷轧钢板除去；使钢板经历常规的退火工艺；然后将钢板浸入热浸镀锌浴中以制成热浸镀锌钢板；或一种方法包括：酸洗热轧钢板；加热经酸洗的钢板；然后将经加热的钢板浸入热浸镀锌浴中以制成热浸镀锌钢板，其中合金相形成于钢板基体和镀锌层之间，从而防止镀锌层在常规的形成条件下脱落，并且提高焊接电极在点焊期间的使用寿命以改善焊接性。
在下文中，将具体描述本发明的热浸镀锌钢板。
本发明提供一种热浸镀锌钢板，其中合金相形成于钢板基体和镀锌层之间的界面处。
在本发明的一个方面中，合金相优选为Fe-Zn合金相，其占镀锌层横截面面积的1-20％。
Fe-Zn合金相通过在钢板基体镀锌后Zn向钢板基体中扩散而形成。
在常规方法中，当进行热浸镀锌时，镀锌浴中的Al优选与钢板基体反应，以使金属互化物Fe-Al-Zn——即合金阻挡层(Fe2Al5-xZnx)——在钢板基体的表面上形成。然而，在本发明中，镀锌浴的Al含量控制在较低水平，并且控制镀锌浴的温度和钢板的加入温度，以使钢板基体和镀锌层之间界面处的合金阻挡层的形成不充分，并且适当地形成Fe-Zn合金层。
所述限制Fe-Zn合金相的比例的原因如下。如果Fe-Zn合金相的比例小于1％，则厚合金阻挡层将部分存在于钢板基体和镀锌层之间的界面处，由此提高钢板的镀层附着性，但合金阻挡层将阻碍点焊过程中Fe从钢板基体扩散至镀锌钢板，由此使钢板的焊接性劣化。另一方面，如果Fe-Zn合金相的比例高于20％，则Fe在钢板基体中将通过合金相快速地扩散至镀锌层，以使所述镀锌层将变为Fe-Zn合金，且因此在焊接电极和锌之间的反应将被抑制从而提高电极的使用寿命，但是具有高硬度的厚Fe-Zn合金相将在界面处形成，以使镀锌层在汽车车身的加工期间将脱落。出于此原因，Fe-Zn合金相的比例的上限优选为20％。然而，为了涂层附着性和点焊性之间的平衡，Fe-Zn合金相的比例更优选为5-15％。
Fe-Zn合金相优选包括3-15wt％Fe以及含有平衡的Zn和不可避免的杂质。Fe-Zn合金相的实例包括ζ(ζ，FeZn13)相和δ1(δ1，FeZn7)相——其具有低的铁含量——以及其他Fe-Zn合金相。此外，本发明的Fe-Zn合金相不仅可以单相的形式存在，也可以复合相的形成存在。
在本发明中，由形成于钢板基体和镀锌层之间界面处的合金阻挡层(Fe2Al5-xZnx)所覆盖的面积的比例优选为30％或更低。如果由所述合金阻挡层覆盖的面积的比例高于30％，则Fe向镀锌层的扩散将减少，以至于不能形成适当的Fe-Zn合金层，并且锌将通过在点焊过程中施用电流而过度熔融，由此使钢板的焊接性劣化。
本发明镀锌钢板的镀锌层中Fe的含量优选为0.5-3.0wt％。Fe的含量表示不仅是镀锌层中Fe的优选含量，也是除钢板基体之外的合金层和镀层中Fe的优选含量。
在另一方面，本发明提供一种热浸镀锌钢板，其中占镀锌层横截面面积1-20％的Fe-Ni-Zn合金相形成于钢板基体和镀锌层之间的界面处。
对于通过将锌镀于已镀于钢板基体上的Ni层而获得的高强度镀锌钢板基体，如果将由Fe-Ni-Zn合金相——形成于钢板基体和镀锌层之间的界面处——覆盖的面积分数控制在具体的水平上，则钢板的镀层品质将降低，并且将防止镀锌层在形成过程中脱落，这表明钢板的镀层附着性将得到改善。此外，在点焊过程中——在此期间将来自电极的电流通过Fe-Ni合金施加于钢板基体上——Fe将瞬间从钢板扩散以形成Fe-Ni-Zn合金相，以使电极和镀锌层之间的合金化延迟，从而提高焊接电极的使用寿命。基于这一认识，本发明人已发明了一种热浸镀锌钢板，其包括1-20％面积比例的Fe-Ni-Zn合金相，所述合金相位于钢板基体和镀锌层之间的界面处。
如果合金相的面积分数超过20％，则提高锌润湿性的合金阻挡层的面积分数将降低，并且将形成与镀锌层相比高水平的硬度的厚Fe-Ni-Zn合金相，以使镀锌层脱落。另一方面，如果Fe-Ni-Zn合金相的面积分数低于1％，则合金阻挡层将广泛地分布以改善钢板的镀层附着性，但是合金阻挡层将阻止点焊过程中来自电极的电流施加至钢板，从而促进通过锌熔融产生的锌和电极之间的合金化，从而减少电极的使用寿命，由此使钢板的点焊性劣化。出于此原因，为了改善钢板的镀层附着性和点焊性，需要将形成于钢板基体和镀锌层之间界面处的Fe-Ni-Zn合金相的面积分数限制为约1-20％。
更优选地，如果将形成于钢板基体和镀锌层之间界面处的Fe-Ni-Zn合金相的面积分数限制为5-15％，则将形成Fe-Al合金阻挡层以使镀锌层对钢板基体的附着可维持在适当的水平，并且Fe-Ni-Zn合金相将充分地形成以使电流可适当地从电极施加于钢板基体，从而使钢板的镀层附着性和点焊性最大化。
此外，钢板基体优选包括0.5wt％或更多的至少一种选自Si、Mn和Al的物质。由于上述关于非镀层、镀层脱落和点焊性劣化的问题主要症结在含有大量Si、Mn或Al的高强度钢中，因此上述效果可在含有0.5wt％或更多的Si、Mn或Al的钢板的情况下最大化。
在下文中，将具体描述制备热浸镀锌钢板的方法。本发明的一个方面提供一种具有优异镀层品质、镀层附着性和点焊性的热浸镀锌钢板的制备方法，所述方法包括将钢板基体加入并浸入镀锌浴中，所述镀锌浴具有的有效的Al浓度(CAl)为0.11-0.14wt％以及温度(Tp)为440～460℃，从而将钢板基体热浸镀锌，其中钢板基体加入至镀锌浴时的温度(Xs)满足以下关系：(Xs-Tp)/2CAl＝20-100(XS：钢板加入温度，Tp：镀锌钢板的温度，且CAl：镀锌浴的Al含量(wt％))。
热浸镀锌浴的有效Al浓度(CAl)优选为0.11-0.14wt％。如果热浸镀锌浴的Al含量低于0.11％，则钢板可在镀锌浴中熔融以形成Fe-Zn化合物，称为“浮渣(dross)”，其将漂浮于镀锌浴中并可部分地再次粘附于钢板以产生浮渣缺陷。另一方面，如果Al含量超过0.14％，则在镀锌钢(GI)板和镀锌层之间的界面处不能获得所需的Fe-Zn合金相，即使控制镀锌浴的温度或钢板的加入温度。出于此原因，将Al含量优选限制为0.11-.14％。
此外，将镀锌浴的温度优选限制为440～460℃。如果镀锌浴的温度低于440℃，则镀锌浴的粘度将增加，以使镀锌浴中辊的驱动特性将降低以导致钢板的滑动，由此引起钢板上的缺陷。另一方面，如果镀锌浴的温度高于460℃，则钢板在镀锌浴中的熔融速率将增加，以使镀锌浴中的浮渣量将不理想地增加。出于这个原因，将镀锌浴的温度优选限制为440～460℃。
本发明人已发现，当钢板加入至镀锌浴中时，随着镀锌浴的温度以及钢板的加入温度的增加，Fe-Zn合金化反应被促进，并且随着镀锌浴的Al含量的增加，Fe-Zn合金化反应被抑制。此外，本发明人已发现，如果钢板的加入温度高于镀锌浴的温度，则将发生Fe-Zn合金化反应，并且随着钢板的加入温度(XS)和镀锌浴的温度(Tp)之间差异的增加，界面处的合金相的比例增加。
因此，在本发明中，将镀锌浴的Al含量控制为0.11-0.14wt％，并且将镀锌浴的温度维持在440～460℃，以使钢板的加入温度满足上文描述的关系式，借此可确保镀锌层和钢板基体之间界面处的Fe-Zn合金相的面积比例为1-20％。
在上文描述的关系中，如果(XS-Tp)/2CAl的值小于20，则在镀锌层和钢板基体之间的Fe-Zn合金相的面积分数将小于1％，且如果(XS-Tp)/2CAl的值大于100，则在镀锌层和钢板基体之间界面处的Fe-Zn合金相的面积分数将大于20％，由此使得可获得具有优良镀层附着性和焊接性的热浸镀锌钢板。
如上所述，如果将镀锌浴的Al含量控制为0.11-0.14wt％并且如果在维持镀锌温度为440～460℃后控制钢板的加入温度以满足上述关系，则在镀锌层和钢板基体之间界面处的Fe-Zn合金相的面积分数将变为镀锌层横截面面积的1-20％，从而可制备出具有优良镀层附着性和焊接性的热浸镀锌钢板。
本发明中使用的钢板的实例包括冷轧钢板和热轧钢板，其包括软钢板、双相钢、相变诱导的可塑性(TRIP)钢以及复相钢。因此，本发明中使用的钢板种类不受限制。
特别地，先进的高强度钢(AHSS)包含较大量的易于氧化的元素，例如Mn或Si。因此，ASSH钢表面上的Mn或Si氧化物在还原退火过程中集中，并且如果ASSH钢以所述状态加入到镀锌浴中，则合金阻挡层将不会在氧化物存在的部分中形成，并且该部分的锌润湿性将较差。因此，如图3所示，将存在大面积的非镀锌部分。
然而，如果如图4所示将相同的AHSS钢根据本发明进行镀锌，则氧化物存在的部分将具有较差的锌润湿性，因此锌将不会粘附于该部分，但在没有氧化物存在的部分或氧化物具有极小厚度的部分中，这样就不能阻止锌扩散至钢基体，则将产生Fe-Zn合金相。当该Fe-Zn合金相产生并生长时，其侵入部分或全部的毗邻氧化物，由此减少了非镀锌的问题。
根据本发明，占镀锌层横截面面积1-20％的Fe-Zn合金相形成于镀锌钢板的钢板基体和镀锌层之间的界面处。所述Fe-Zn相可阻止镀锌层在常规汽车制造条件下脱落。此外，因为由Fe扩散导致的Zn-Fe合金化反应——所述反应在点焊过程中通过施加经焊接电极的电流而将钢板加热后立即发生，其可阻止锌容易地扩散至焊接电极。因此，Fe-Zn合金相具有增加点焊电极的使用寿命的作用。
在另一个方面，本发明提供一种具有优异镀层品质、镀层附着性和点焊性的热浸镀锌钢板的制备方法，所述方法包括：将钢板基体用Ni以0.1-1.0g/m2的涂布量(CNi)涂覆；将经Ni涂覆的钢板在还原气氛中加热；将经加热的钢板冷却至钢板加入至镀锌浴时的温度(XS)；然后将经冷却的钢板加入并浸入镀锌浴中，所述镀锌浴具有的有效的Al浓度(CAl)为0.11-0.14wt％以及温度(Tp)为440～460℃，其中钢板基体加入至镀锌浴时的温度(Xs)满足以下关系：CNi·(XS-TP)/2CAl＝5-100。
本发明人已经进行了长时间的研究，并且由此发现上述制备方法可使并入钢板基体和镀锌层之间界面处的Fe-Ni-Zn合金相的面积比例为1-20％。即本发明人已发现通过控制参数可同时改善镀层附着性和点焊性，所述参数包括经涂覆的Ni的量、镀锌浴的Al浓度以及镀锌浴的温度和钢板加入至镀锌浴时的温度之间的差值。
关于上述参数，钢板基体用Ni涂覆，由此Fe-Ni合金层通过Fe和Ni之间的扩散而形成。对于高强度的钢板，Fe-Ni合金层用于阻止包含在钢中的大量Si、Mn或Al从钢板基体扩散至镀锌层中以形成Si、Mn或Al的氧化物，从而防止非镀锌部分的存在。此外，镀锌浴的有效Al浓度影响在钢板浸入镀锌浴的过程中Fe-Ni在方法中的溶解，以使其确定Fe-Ni合金层的厚度，这直接影响形成于界面处的Si、Mn或Al氧化物的量。此外，有效的Al浓度对Fe-Al合金阻挡层的面积与界面的面积的比例具有重要作用。此外，镀锌浴温度和钢板加入至镀锌浴时的温度之间的差值涉及Fe的扩散，且由此影响Fe-Ni-Zn合金层的形成。
具体而言，将涂覆的Ni的量优选限定为0.1-1.0g/m2。如果涂覆的Ni的量小于0.1g/m2，则涂覆于钢板基体表面上的Ni的量将过小，以至于不能获得均匀的Ni涂层，并因此将产生不形成Ni涂覆层的区域。因此，包含在高强度钢板中的大量Si、Ni或Al将在退火过程中集中于钢板表面以形成氧化物，从而使钢板的焊接性劣化。由于此原因以及鉴于经济和饱和效应(saturationofeffect)，涂覆的Ni的量的上限确定为1.0g/m2。
特别地，重要的是控制涂覆的Ni的量为0.1-1.0g/m2以及控制镀锌浴的有效Al浓度为0.11-0.14wt％以及保持镀锌浴的温度为440～460℃，以使钢板加入至镀锌浴时的温度(XS)满足以下关系：CNi·(XS-TP)/2CAl＝5～100。如果与钢板的加入温度(XS)相关的CNi·(XS-TP)/2CAl低于5，则Fe的扩散将不显著，使得被Fe-Ni-Zn合金相覆盖的面积分数为1％或更低，这是因为钢板的加入温度和镀锌浴的温度之间的差值不够。另一方面，如果CNi·(XS-TP)/2CAl的值大于100，则所述温度之间的差值将过大，因此将过度产生Fe的扩散以使被Fe-Ni-Zn合金相覆盖的面积的比例将超过20％。由于此原因，为了获得面积比例为1-20％的Fe-Ni-Zn合金相，应控制钢板加入至镀锌浴时的温度(XS)以满足关系CNi·(XS-TP)/2CAl＝5～100。通过这样做，可以制备出具有优异镀层品质、镀层附着性和点焊性的高强度、热浸镀锌钢板。
本文中，钢板加入至镀锌浴时的温度(XS)更优选满足以下关系：CNi·(XS-TP)/2CAl＝30～70。这是因为当Fe-Ni-Zn合金相的面积分数为5-15％时，示出了更优异的效果，且为了获得该面积分数，还应将CNi·(XS-TP)/2CAl的值限制为30-70。
此外，加热步骤优选在750～850℃下实施以确保优异的钢板特性，所述特性包括拉伸强度和伸长率。此外，钢板基体优选包含0.05％或更多的至少一种选自Si、Mn和Al的物质。
具体实施方式
在下文中，将参照实施例进一步详细地描述本发明。
实施例1
将双相冷轧钢板用作材料。所述冷轧钢板具有1.2mm的厚度。在去除表面的轧辊油和杂质后，将钢板在5％H2-N2气氛中于800℃下退火60秒，然后在如下表1中所示的热浸镀锌浴的温度、镀锌浴的Al含量和(XS-Tp)/CAl条件下浸入热浸镀锌浴中，由此将钢板热浸镀锌。此处，将钢板浸入3秒钟。
钢板从镀锌浴取出后，立即将其进行空气擦拭以使钢板表面的镀层量为60g/m2(以单面为基准计)。在完成镀锌后，将钢板横切、抛光并蚀刻，然后用电子显微镜拍摄镀锌层的横截面。
基于所得的照片，使用图像分析仪对镀锌层的整个横截面面积中的界面Fe-Zn合金相的比例进行分析，分析结果如下表1所示。此外，为了测定镀锌层的附着性，将钢板进行0-T弯曲试验，其中将所述钢板如图5所示以180°的角度弯曲。之后，将透明的乙烯胶带粘附于镀锌层并随后撕掉。之后根据以下标准评估钢板的镀层附着性：“脱落”表示胶带上可见镀锌层；“优异”表示胶带上未见镀锌层。评估结果如下表1所示。
通过使用具有点直径为6mm的Cu-Cr电极在电极力为2.8kN、焊接时间为13个循环、保持时间为5个循环以及焊接电流为7kA的条件下进行连续点焊来评估钢板的点焊性。测量当熔核直径达到4√t(t：钢板厚度)时连续焊接点的数量。
【表1】
如上表1可见，对于根据本发明的本发明实施例1-1至1-10，占镀锌层横截面面积的1-20％的Fe-Zn合金相形成于钢板基体和镀锌层之间的界面处。因此，镀锌层的附着性是优异的，并且连续焊接点的数量为1500或更多，这表明钢板的点焊性是优异的。图2示出了本发明实施例1-6的热浸镀锌钢板的横截面，并且如其中可观察到的，Fe-Zn合金相(ζ+δ相)形成于钢板基体(Fe)和镀锌层(Zn)之间的界面处。
相反，对于对比实施例1-1，镀锌浴的温度和镀锌浴的Al含量在本发明所限制的范围内，但钢板的加入温度不满足关系(XS-Tp)/2CAl＝20～100。在该情况中，界面Fe-Zn合金的面积的比例低于本发明所限制的范围的下限，因此连续焊接点的数量为1321，这表明点焊性相对较差。
对于对比实施例1-2，镀锌浴的温度和镀锌浴的铝含量在本发明所限制的范围内，但钢板的加入温度低于(XS-Tp)/2CAl＝20～100的下限。在该情况中，界面Fe-Zn合金相的面积的比例低于本发明所限制的范围的下限，因此钢板的镀层附着性是优异的，但连续焊接点的数量为1296，这表明钢板的点焊性相对较差。
同时，对于对比实施例1-3——其中镀锌浴的Al含量低于本发明所限制的范围的下限，界面Fe-Zn合金相的面积的比例在本发明所限制的范围之外，因此镀锌层脱落。
对于对比实施例1-4和1-5——其中镀锌浴的Al含量高于本发明所限制的范围的上限，未形成界面Fe-Zn合金相，这表明钢板具有优异的镀层附着性，但连续焊接点的数量为1150或更低，这表明钢板的焊接性相对较差。特别地，如图1可看到的，在对比实施例1-4中，只有合金阻挡层(Fe2Al5-xZnx)形成于钢板基体和镀锌层之间的界面处，其厚度为约100nm。
对于对比实施例1-6——其中镀锌浴温度高于本发明所限制的范围的上限且其中镀锌浴的Al含量低于本发明所限制的范围的下限，界面Fe-Zn合金相的面积比例高于本发明所限制的范围的上限，因此镀锌层脱落，这表明了钢板的镀层附着性较差。
同时，对于对比实施例1-7和1-8，镀锌浴的温度和镀锌浴的Al含量在本发明所限制的范围内，而钢板的加入温度高于(XS-Tp)/2CAl＝20～100的上限。在该情况中，界面Fe-Zn合金相的面积比例高于本发明所限制的范围的上限，因此出现镀锌层脱落，这表明钢板的镀层附着性较差。
实施例2
将钢板冷轧、脱脂并酸洗，从而清洁钢板表面。之后，将钢板在含5％氢气的氮气的还原气氛中于800℃下退火60秒。将退火的钢板在下表2中示出的有效Al浓度和镀锌浴温度的条件下在镀锌浴中浸没3秒钟。随后将钢板进行空气擦拭以使表面的镀层量保持在60g/m2的水平。
为了评估已经历镀锌过程的钢板的镀层品质，测量被镀锌层覆盖的面积相对于整个被镀表面的面积的比例。为了观察横截面，将钢板样本切成15×15mm2的尺寸、将切割样本的横截面抛光，随后用扫描电子显微镜观察镀锌层。使用图像分析仪在五个位置测量Fe-Ni-Zn合金相在镀锌层中的面积分数，并取测量平均值。所得测量结果显示于下表2中。此外，为了测量钢板的镀层附着性，将钢板切成30×80mm2的尺寸，将切割样品以180°的角度弯曲，之后进行弯曲试验。依据钢板的特性将样品进行0-T或1-T弯曲，以使钢板不破碎。将透明的乙烯胶带粘附于弯曲部分并随后撕掉。之后根据以下标准评估钢板的镀层附着性：“脱落”表示胶带上可见镀锌层；且“优异”表示胶带上未见镀锌层。评估结果显示于下表2中。
此外，通过使用具有点直径为6mm的Cu-Cr电极在电极力为2.8kN、焊接时间为13个循环、保持时间为5个循环以及焊接电流为7kA的条件下进行连续点焊来评估钢板的点焊性。当熔核直径达到4√t(t：钢板厚度)时测量连续焊接点的数量。之后根据以下标准评估钢板的点焊性：“优异”表示1500或更多的连续焊接点；且“较差”表示1500或更低的连续焊接点。评估结果显示于下表2中。
【表2】
对于本发明实施例2-1至2-5，镀的Ni的量、镀锌浴的有效Al浓度、镀锌浴的温度和CNi·(XS-TP)/2CAl的值全部在本发明所限制的范围内，因此钢板基体和镀锌层之间界面处的Fe-Ni-Zn的面积分数在1-20％的范围内。因此，可观察到被镀锌层覆盖的面积的比例为90％或更多，这表明钢板具有优异的镀层品质。此外，不存在脱落的部分，这表明钢板具有优异的镀层附着性和优异的点焊性。特别地，对于本发明实施例2-4和2-5，界面处Fe-Ni-Zn合金相的面积的比例为5-15％，且被镀锌层覆盖的面积的比例为98％或更多，这表示钢板具有优异的镀层品质。此外，连续焊接点的数量极高，这表示钢板具有极优异的点焊性。
然而，对于对比实施例2-1，镀的Ni的量过大，因此CNi·(XS-TP)/2CAl的值大于100。因此，界面处Fe-Ni-Zn合金相的面积分数高达24％，因而镀锌层脱落，这表明镀层附着性较差。
此外，对于对比实施例2-2，镀的Ni的量过小，因此CNi·(XS-TP)/2CAl的值小于5。因此，Fe-Ni-Zn合金相的面积分数也小于1％。因此，镀的Ni的量不足，因而大量的Si、Mn或Al氧化物形成于钢板的表面，且被镀锌层覆盖的面积的比例为70％，从而出现明显数量的非镀锌部分，镀锌层脱落，并且点焊性较差。
对于对比实施例2-3——其中镀锌浴的有效Al浓度低于本发明所限制的范围的下限，出现以Fe-Ni-Zn化合物形式的浮渣缺陷并且出现大量的非镀锌部分，这表明钢板的镀层品质较差。此外，镀锌层脱落，这表明钢板的镀层附着性较差。
对于对比实施例2-4——其中镀锌浴的有效Al浓度高于本发明所限制的范围的上限，容易形成Fe-Al合金阻挡层，因此钢板具有优异的镀层品质和镀层附着性，但形成Fe-Ni-Zn合金相相对困难，因而Fe-Ni-Zn合金相的面积的比例小于1％。这表明钢板的点焊性较差。
对于对比实施例2-5——其中镀锌浴的温度高于本发明所限制的范围的上限，促进了钢板的熔融，加速了以Fe-Ni-Zn化合物形式的浮渣缺陷的出现。由于所述浮渣缺陷，被锌覆盖的面积的比例降低至88％的水平——这表明钢板的镀层品质较差，以及镀锌层脱落。
对于对比实施例2-6，涂覆的Ni的量、镀锌浴的有效Al浓度和镀锌浴的温度在本发明所限制的范围内，但钢板加入至镀锌浴时的温度不满足关系CNi·(XS-TP)/2CAl＝5～100，因此被锌覆盖的面积的比例仅为87％，这表明钢板的镀层品质较差。此外，在界面处的Fe-Ni-Zn合金相的面积分数小于1％，因而钢板的点焊性较差。

Claims (14)

1.具有优异镀层品质、镀层附着性和点焊性的热浸镀锌钢板，其中合金相形成于钢板基体和镀锌层之间的界面处，其中合金相为占镀锌层横截面面积1-20％的Fe-Zn合金相，并且其中被热浸镀锌钢板的钢板基体和镀锌层之间界面处的合金阻挡层Fe2Al5-xZnx覆盖的面积比例为30％或更低但不为0。
2.权利要求1的热浸镀锌钢板，其中Fe-Zn合金相占镀锌层横截面面积的1-15％。
3.权利要求1的热浸镀锌钢板，其中Fe-Zn合金相包含3-15wt％的Fe以及包含平衡的锌和不可避免的杂质。
4.权利要求1的热浸镀锌钢板，其中Fe-Zn合金相为单相形式或ζ相和δ1相的复合相。
5.权利要求1的热浸镀锌钢板，其中热浸镀锌钢板的镀锌层具有的Fe含量为0.5-3.0wt％。
6.权利要求1的热浸镀锌钢板，其中合金相为占镀锌层横截面面积1-20％的Fe-Ni-Zn合金相。
7.权利要求6的热浸镀锌钢板，其中Fe-Ni-Zn合金相占镀锌层横截面面积的5-15％。
8.权利要求1的热浸镀锌钢板，其中钢板基体包含0.5wt％或更多的至少一种选自Si、Mn和Al的物质。
9.具有优异镀层品质、镀层附着性和点焊性的热浸镀锌钢板的制备方法，所述方法包括将钢板基体加入并浸入镀锌浴中，所述镀锌浴具有的有效的Al浓度CAl为0.11-0.14wt％以及温度Tp为440～460℃，从而将钢板基体热浸镀锌，其中钢板基体加入至镀锌浴时的温度Xs满足以下关系：(Xs-Tp)/2CAl＝20-100。
10.具有优异镀层品质、镀层附着性和点焊性的热浸镀锌钢板的制备方法，所述方法包括：
将钢板基体用Ni以0.1-1.0g/㎡的涂布量CNi涂覆；
将经Ni涂覆的钢板在还原气氛中加热；
将经加热的钢板冷却至钢板加入至镀锌浴时的温度XS；和
将经冷却的钢板加入并浸入镀锌浴中，所述镀锌浴具有的有效的Al浓度CAl为0.11-0.14wt％以及温度Tp为440～460℃，其中钢板基体加入至镀锌浴时的温度Xs满足以下关系：CNi·(XS-TP)/2CAl＝5-100。
11.权利要求10的方法，其中钢板加入至镀锌浴时的温度XS满足以下关系：CNi·(XS-TP)/2CAl＝30-70。
12.权利要求10的方法，其中加热步骤在750～850℃下进行。
13.权利要求9-12中任一项的方法，其中钢板基体为热轧钢板或冷轧钢板。
14.权利要求9-12中任一项的方法，其中钢板基体包含0.5wt％或更多的至少一种选自Si、Mn和Al的物质。
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