CN105793463A - 镁铝涂层钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种形成有利用电耦合且耐蚀性优异的镁铝合金涂层的钢板，提供如下的形成有镁铝合金涂层的钢板：所述钢板包括钢板与由第一镁铝合金层和第二镁铝合金层形成的涂层，其中，所述第一镁铝合金层形成在所述钢板的上部，所述第二镁铝合金层形成在所述第一镁铝合金层的上部，所述第一镁铝合金层的含镁量大于所述第二镁铝合金层的含镁量。

Description

镁铝涂层钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及镁铝涂层钢板及制造这种钢板的方法，更具体而言，涉及为了利用电耦合(galvaniccoupling)防止钢板的腐蚀而形成有镁铝涂层的钢板及制造这种钢板的方法。
背景技术
钢铁是具有优异的物理特性，利用于汽车、家电、建筑等多种工业领域的材料。然而，由于钢铁容易与氧气等发生反应并引起腐蚀，因此为了防止这种腐蚀，涂敷保护膜等表面处理是必不可少的。
这种钢铁被加工成板、棒、管等各种各样的形状，其中，薄板形状的钢板是在工业领域中使用最多形状的钢铁产品之一。为了防止这种钢板的腐蚀，使用最普遍的方法是如下方法，即：在钢板表面涂敷比铁更容易与氧气发生反应的金属保护膜，使该保护膜起到牺牲阳极(sacrificialanode)的作用，从而迟延钢板的腐蚀。
在这种涂敷钢板时使用的金属中典型的是锌和铝，在钢板上涂敷这种金属的方法有熔融镀覆法、电镀法等。镀覆法，由于其工序简单，费用低廉，因此现在利用于大部分的钢板表面处理工序中。
利用镀锌法对钢板进行涂层时，为了提高钢板的耐蚀性，可以考虑增加镀锌量的方法。然而，为了增加镀锌量，采用降低镀覆速度的方法，但这种方法导致生产效率降低的问题。
另外，如果增加镀锌量，则镀锌钢板的重量必然会增加，从而在输送机器等的情况下，会继而导致因重量增加引起的燃料消耗效率的减少。此外，由于最近锌的蕴藏资源急剧减少，当务之急是开发一种能替代锌的材料。
作为一种方法，正在开发一种能够在不增加镀锌量的情况下通过添加其它元素来提高镀锌钢板的耐蚀性的方法。这种其它元素包括铝、镁等。
发明内容
要解决的技术问题
本发明的目的在于，提供一种形成有镁铝涂层的钢板和制造这种钢板的方法，所述钢板为，作为为了防止钢板腐蚀而使用的金属，利用薄膜的外观特性优异的铝和牺牲防腐蚀特性优异的镁来形成镁铝涂层，并对总含镁量赋予了浓度梯度的钢板。
可以根据涂层上形成的镁的浓度梯度来将浓度低的一侧用作牺牲阳极，并通过适当地调整镁铝成分比率来能够实现同时具有优异的耐蚀性和华丽的美观的保护膜。
解决问题的手段
为了达到上述目的，根据本发明一实施例提供如下的形成有镁铝合金涂层的钢板，即：所述钢板包括：钢板与由第一镁铝合金层和第二镁铝合金层形成的涂层，其中，所述第一镁铝合金层形成在所述钢板的上部，所述第二镁铝合金层形成在所述第一镁铝合金层的上部；所述第一镁铝合金层的含镁量大于所述第二镁铝合金层的含镁量。
此时，优选地，所述第一镁铝合金层的含镁量为20～95重量％，所述第二镁铝合金层的含镁量在5～40重量％。
在此，优选地，由所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层形成的涂层的总含镁量为12.5重量％以上。
另外，优选地，所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层的厚度分别为0.5～30μm，在所述钢板上，由所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层形成的所述涂层的总厚度在1～50μm。
另外，更优选地，在所述钢板上，由所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层形成的所述涂层的总厚度为5μm以下。
按照上述结构形成的本发明一实施例的形成有镁铝合金涂层的钢板，在所述涂层中共存有α相和β相(Al3Mg2)。
此时，优选地，所述涂层的某一部分或整体形成为晶粒形状，α相和β相(Al3Mg2)分别形成所述涂层的晶粒，晶粒的平均粒径为0.1～2μm。
另外，优选地，所述涂层的晶粒的β相/α相的面积比为10～70％，所述涂层的α相和β相的XRD强度比Iβ(880)/Iα(111)为0.01～1.5。
为了达到本发明另一目的，本发明的一实施例提供如下的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，即：所述方法包括：准备钢板的步骤；使用镁铝合金源(source)在所述钢板上部进行至少一次以上的真空沉积，从而形成第一镁铝合金层的步骤；使用所述镁铝合金源在所述第一镁铝合金层上部进行至少一次以上的真空沉积，从而形成第二镁铝合金层的步骤；所述第一镁铝合金层的含镁量大于所述第二镁铝合金层的含镁量。
在此，可以使用纯镁源和纯铝源来代替所述镁铝合金源。
在以上的本发明一实施例的形成镁铝合金涂层的方法中，优选地，所述第一镁铝合金层的总含镁量为20～95重量％，所述第二镁铝合金层的总含镁量为5～40重量％。
另外，优选地，由所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层形成的涂层的总含镁量为12.5重量％以上。
为了达到本发明另一目的，本发明的一实施例提供如下的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，即：真空沉积在所述钢板上的第一镁铝合金层的厚度形成为，包含在所述第一镁铝合金层中的铝，通过扩散与所述钢板中的铁发生反应从而能够在所述第一镁铝合金层中形成铁铝合金层的厚度。
在本发明一实施例的形成镁铝合金涂层的方法中，优选地，所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层的厚度分别为0.5～30μm。
此时，优选地，在所述钢板上，由所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层形成的所述涂层的总厚度为1～50μm。
另外，更优选地，在所述钢板上，由所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层形成的所述涂层的总厚度为5μm以下。
在本发明一实施例的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法中，优选地，所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层，通过磁控管溅射来进行真空沉积。
此时，优选地，所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层，通过使设置于镁铝合金源、铝源或镁源上部的所述钢板往返移动或旋转并进行真空沉积来形成。
在此，优选地，所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层，通过改变施加于所述镁铝合金源或所述铝源或所述镁源的电流或电压来使所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层中的所述含镁量发生变化。
在本发明一实施例的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，还包括将形成有所述第一镁铝合金涂层和所述第二镁铝合金涂层的钢板在热处理炉中进行热处理，从而使涂层组织发生相转变的方法。
此时，优选地，所述热处理，在惰性气氛中在350～600℃实施2～10分钟。
通过所述热处理在所述第一镁铝合金涂层和所述第二镁铝合金涂层中形成铁铝合金层和镁铝合金层中的任一个以上的合金层。
另外，通过所述热处理在所述第一镁铝合金涂层和所述第二镁铝合金涂层中形成α相和β相(Al3Mg2)中任一个以上的相。
发明效果
根据本发明一实施例的、具备形成有镁浓度梯度的镁铝合金涂层的钢板，其锌镀层比现有技术中镀锌钢板的锌镀层具有更薄的厚度，但具有相同或更优异的耐蚀性，并能够发挥华丽的色彩和美感。
根据本发明一实施例的、具备形成有镁浓度梯度的镁铝合金涂层的钢板，通过对具有镁浓度梯度的两个镁铝合金层进行电耦合，并利用各合金层间的电位差，实现牺牲防蚀，由此能够提供耐蚀性优异的钢板。
此外，根据本发明一实施例的、具备形成有镁浓度梯度的镁铝合金涂层的钢板，由于同时含有表面色彩特性优异的铝，因此能够提供耐蚀性优异，同时具有美丽的表面的钢板。
另外，根据本发明一实施例的、具备形成有镁浓度梯度的镁铝合金涂层的钢板，通过热处理能够提供耐蚀性得到进一步的提高，同时保持美丽的表面的钢板。
附图说明
图1是为了在钢板上沉积本发明的一实施例中使用的镁铝合金层而使用的真空涂敷设备的示意图。
图2是示出在本发明的另一实施例中以纯镁和纯铝作为沉积源在基板14上沉积两层镁铝合金层的真空涂敷设备的示意图。
图3a是示出根据本发明的实施例1和实施例3沉积在钢板21上的第一涂层22和第二涂层23的模式图。
图3b是示出根据本发明的实施例2和实施例4经过热处理的结果的模式图。
图4a是关于本发明的实施例1的扫描电子显微镜照片。
图4b是关于本发明的实施例2的扫描电子显微镜照片。
图5是对本发明的各实施例和比较例的耐蚀性进行评价的图表。
具体实施方式
本发明的优点和特征、以及实现其的方法，通过附图和下文中详细说明的实施例会变得更明确。
但是，本发明并不限定于以下公开的实施例，本发明可以通过多种形式来体现，提供这些实施例的目的仅在于，充分公开本发明，并充分告知具有本发明所属领域的普通知识的技术人员本发明的范围，本发明只通过权利要求的范围来定义。
根据本发明一实施例的形成有镁铝合金涂层的钢板，在钢板上部以多层形式沉积含镁量互不相同的镁铝合金层，此时，以如下方式形成合金层，即：离钢板近的镁铝合金层的镁浓度大于离钢板相对远的其它镁铝合金层的含镁量。
如此形成的多层的镁铝合金层在钢板上整体地形成一个涂层，通过对这种涂层进行热处理使涂层的结晶组织发生相转变，由此能够更增加耐蚀特性。
其中，沉积在所述钢板上的多层的镁铝合金层，通过使各合金层中的含镁量不同，使这些合金层本身进行电耦合，从而使外部的合金层起到牺牲防蚀层的作用。
同时，在本发明的一实施例中，在镁铝合金涂层中包含铝，虽然铝的牺牲防蚀特性较弱，但这样的牺牲防蚀特性能够利用镁的作用来强化，同时能够华丽地发挥铝自身的表面色彩。
以上的形成有镁铝合金涂层的钢板中，沉积在钢板上的镁铝合金层可以多层形式沉积，但是，为了便于说明，以下以沉积两层的情况为主进行说明。
根据本发明一实施例，先在钢板上沉积的第一镁铝合金层，在该合金层中的含镁量优选为20～95重量％。
如此限定第一合金层中的含镁量的原因在于，如果含镁量在20wt％以下，则会降低牺牲防蚀特性；如果含镁量在95wt％以上，则基于合金化的特性提高效果会消失。
另外，沉积在第一合金层上部的第二镁铝合金层中的含镁量优选为5～40重量％。
如此限定第二合金层中的含镁量的原因在于，如果含镁量在5wt％以下，则基于合金化的特性提高效果会消失；如果含镁量在40wt％以上，则使涂层表面的耐久性降低。
另一方面，由所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层形成的涂层中的总含镁量优选为12.5重量％以上。如此限定整体涂层中的含镁量的原因在于，如果总含镁量在12.5重量％以下，则涂层的牺牲防蚀特性会降低。
另外，所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层的厚度分别优选为0.5～30μm。如此限定的原因在于，如果涂层的厚度在0.5μm以下，则耐蚀性不足；如果在30μm以上，则存在因薄膜应力增加而出现剥离等现象的问题。
另外，在所述钢板上由所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层形成的所述涂层的总厚度优选为1～50μm，更优选为5μm以下。
以下，针对在钢板上形成多个镁铝合金层来形成一个涂层的过程进行说明。
图1示出为了在钢板上沉积镁铝合金层而使用的真空涂敷设备的示意图。
为了根据本发明的一实施例在钢板上涂敷镁铝合金层，例如可以利用真空涂敷方法。与现有技术中的镀覆法相比，这种真空涂敷方法虽然实施工序费用较高，但能够快速制造较薄的涂层，因此在生产效率上具有竞争力。
在此，根据本发明的一实施例涂敷镁铝合金复层的基板，例如可以使用冷轧钢板。在此，冷轧钢板优选为碳含量为0.3重量％以下的低碳钢，优选被用作汽车用钢板、家电用钢板或建筑材料用钢板。
另外，为了形成镁铝合金复层，可以使用等离子真空沉积方法。此时使用的沉积源是镁铝合金，这种沉积源可以设置多个。沉积的方法如下，即：在沉积设备内安装所述多个镁铝合金沉积源，即，同时安装多个沉积源，并在施加电流或电压而启动的状态下，使以可向上部移动的方式设置的基板向溅射源上部进行往返移动或旋转移动，从而形成涂层。
首先，在沉积设备的真空室1内的下部分别设置第一合金蒸发源5和第二合金蒸发源6，在真空室1的上部具备基板承载台3，其用于安装和搬运钢板即基板4。在此，基板承载台3可以通过基板搬运导轨2左右移动。另外，在真空室1的侧面可以安装线性离子束源9，以清洁基板4。
形成镁铝合金蒸汽的第一合金蒸发源5和第二合金蒸发源6上附着有成分含量不相同的镁铝合金靶材7、8，从这些靶材产生的合金蒸汽被涂敷在基板上。
利用如上所述的真空沉积设备，在基板4的表面涂敷镁铝合金层的工序如下。
首先，将第一合金靶材7和第二合金靶材8分别设置在第一合金蒸发源5和第二合金蒸发源6上，将基板4安装于基板承载台3后，使基板4位于第一合金蒸发源5的上部，然后利用真空泵(未图示)进行排气，以使真空度达到10-5托以下。结束所述排气后，利用线性离子束源9对基板4实施清洁后，在第一合金蒸发源5产生等离子，从而在基板4上先涂敷下层薄膜。然后，使基板4位于第二合金蒸发源6的上部，之后在第二合金源6产生等离子来涂敷第二层薄膜。
在以上说明的实施例中，作为为了沉积镁铝合金涂层而使用的沉积源，举例说明了镁铝合金，但本发明不限定于此，可以同时设置纯镁源和纯铝源，在这种状态下，可以通过使基板1往返移动来在基板1上沉积镁铝合金层。
图2示出了如上所述那样以纯镁和纯铝为沉积源在基板14上沉积两层的镁铝合金层的方法，该方法如下。
首先，在铝蒸发源15上安装纯度为99.995％的铝靶材17，在镁蒸发源16上安装纯度为99.99％的镁靶材18，之后将两个蒸发源接近，且并排设置。
然后，将以冷轧钢板制造的基板14设置于基板承载台13后，实施真空排气。真空度达到10-5托以下后，为了清洁基板14，使基板14位于线性离子束源19的上部，之后利用线性离子束源19去除在基板14上存在的杂质和氧化膜。
基板14的清洁，可以在氩气气氛中且在调节离子束的状态下，利用基板搬运导轨12使基板14左右移动的同时实施。
基板14的清洁结束后，利用基板搬运导轨12使基板14位于并排设置的两个蒸发源的上部，对铝蒸发源15施加电力的同时，对镁蒸发源16也施加电力，从而使两个蒸发源同时产生等离子，由此在基板14上涂敷下层的镁铝合金层。
此时，可以通过如下方法调节镁铝合金层中的含镁量，即：使基板14在两个蒸发源的上部左右移动的同时，交替涂敷铝和镁。
如此，在钢板上以多层形式涂敷镁铝合金层的钢板，优选在真空热处理炉中进行热处理。
真空热处理炉，可以使用连续连结预热炉、热处理炉以及均热炉来形成的热处理炉。此时，在预热炉、热处理炉以及均热炉的各连结部分优选形成有用于屏蔽各炉空间的屏蔽膜，在这些屏蔽膜上优选形成有用于移动钢板的门。
这种热处理炉，在通过排气变成真空状态后，作为气氛气体可以供给惰性气体，例如氮气。
形成有镁铝合金涂层的钢板的热处理以如下方式进行，即：首先将所述钢板放入预热炉中后，将所述钢板加热至热处理温度，并在温度变稳定的状态下，移动至热处理炉，从而实施热处理。
形成有合金涂层的钢板的热处理，优选在350～600℃下实施2～10分钟。如果热处理在350℃以下实施2分钟以内，则由于镁铝合金层中的各成分的扩散不充分，不能充分形成镁铝合金；如果在600℃以上实施10分钟以上，则由于涂层应力增加，会导致涂层剥离。
这种热处理优选在350℃下实施10分钟，或者在400℃下实施4分钟。
如果对形成有镁铝合金涂层的钢板进行热处理，则在钢板和涂层的界面，钢板的铁成分扩散到涂层，形成AlxFey层，在镁铝合金涂层内发生相变，变成镁铝合金层。
在此，在AlxFey层中，x优选为1～3，y优选为0.5～1.5，这种AlxFey层的厚度优选为0.2～1μm。
AlxFey层中的x、y值，表示基于扩散的铝铁合金相中的脆性(brittle)，并且为在不生成机械特性不佳的合金相(例如，FeAl2、Fe2Al5、FeAl3等)的范围，由于x在1～3且y在0.5～1.5的范围内的Al-Fe相(例如，Fe3Al，FeAl等)能够提高钢板和镁铝合金层之间的贴紧力，因此限定在该范围。
另外，将铝铁合金相的层厚度限定在0.2～1μm的原因在于，如果Al-Fe层厚度增加，则由于Al相对有限，Fe含量会增加，因此生成具有脆性的铝铁合金相，由此有可能导致涂层的机械特性降低。
此时，在钢板和涂层的界面上形成的AlxFey层是包含微量镁的铝铁合金层，这种AlxFey层优选以如下方式形成，即：从钢板向涂层方向上具有镁铝涂层厚度的1～50％的厚度。
在此，将AlxFey层的厚度限定为涂层厚度的1～50％的原因在于，如果AlxFey层的厚度超过涂层厚度的50％，则会使Fe含量增加，会生成机械特性不佳的合金相。
另外，通过热处理发生相变的镁铝合金层变成α相和β相共存的状态。在此，α相表示面心立方晶格(FCC)的铝相，β相表示面心立方晶格的Al3Mg2。在如此形成的镁铝合金层中，α相和β相的比率以XRD强度比即Iβ(880)/Iα(111)优选为0.01～1.5。
如此，在镁铝合金层中，将α相和β相的比率以(Iβ/Iα)限定为0.01～1.5的原因在于，对镁铝涂层进行热处理时，根据不同Mg含量所生成的镁铝合金相(β相)的X射线衍射峰(XRDpeak)强度不同，因此需要限定生成β相的Mg含量。
另外，通过热处理发生相变的镁铝合金层形成如柱状的晶粒(grain)，这种晶粒大小优选为0.2～1μm。
在此，将晶粒大小限定为0.2～1μm的原因在于，如果要使Mg-Al合金层的晶粒大小在0.2以下，则不易通过控制热处理条件来形成；如果其大小在1μm以上，则会分离成Al-Fe层和Mg层，因此不优选。
另外，如此形成的镁铝合金层的晶粒，其β相/α相的面积比优选为10～70％。
在此，在镁铝合金的晶粒内，将β相/α相的面积比限定为10～70％的原因在于，如果超过该范围，则不能形成镁铝合金相(β相)，因此不优选超过该范围。
以下，针对本发明的实施例和比较例进行说明，该比较例用于和本发明的实施例进行比较。
以下将说明的实施例和比较例中使用的钢板均使用了如下钢板，即：包含0.12重量％以下(0％除外)的C、0.50重量％以下(0％除外)的Mn、0.04重量％(0％除外)的P、0.040重量％(0％除外)的S以及余量Fe和其它不可避免的杂质，并通过热轧和冷轧轧制成0.8mm厚度。
<实施例1>
在图1中说明的沉积设备的真空室1内，将横向尺寸和纵向尺寸分别为300mm且厚度为0.8mm的冷轧钢板作为基板4使用。
另外，在沉积设备的真空室1的下部，在第一合金蒸发源5设置镁含量为20重量％且铝含量为80重量％的第一合金靶材7作为溅射靶材，然后在第二合金蒸发源6设置镁含量为5重量％且铝含量为95重量％的第二合金靶材8。
在这种状态下，通过真空排气使真空室1内变成真空度为10-5托以下，然后利用线性离子束源9去除在基板4上存在的杂质和氧化膜。
此时，基板4的清洁以如下方式实施，即：在5×10-4托的氩气气氛中，将离子束的条件调节为3kV、400mA，并利用基板搬运导轨2将基板4左右移动的同时实施往返4次。
如上所述那样，结束基板4的清洁之后，首先对第一合金蒸发源5施加5kW的电力，从而在基板4的上部沉积第一合金层的薄膜，此时沉积后的厚度达到2.5μm。
然后，接着将基板4移动至第二合金蒸发源6，之后对第二合金蒸发源6施加5.5kW的电力，从而在第一合金层的上部沉积第二合金层，使厚度达到2.5μm，由此调节成两个合金层的总厚度为5μm。
<实施例2>
在实施例2中，根据实施例1在冷轧钢板上连续沉积第一镁铝合金层和第二镁铝合金层而得到的试片放入热处理炉内，然后在氮气气氛中，于400℃下实施10分钟的热处理。
<实施例3>
在实施例3中，利用在图2中说明的沉积设备连续沉积第一镁铝合金层和第二镁铝合金层，由此形成涂层。
此时使用的沉积源不是镁铝合金，而利用了铝和镁的单一金属靶材。
此时作为铝蒸发源使用的铝金属的纯度为99.995％，作为镁蒸发源使用的镁金属的纯度为99.99％。
将如上所述的铝和镁分别安装于铝靶材17和镁靶材18上，将这些靶材接近后并排设置。
另一方面，作为基板14使用了与实施例1相同的冷轧钢板。
如上所述，在安装了基板14和沉积靶材17、18的状态下，对真空室1内进行真空排气。在真空度达到10-5托以下的状态下，为了清洁基板14，通过启动线性离子束源19来去除在基板14上存在的杂质和氧化膜。
此时，基板14的清洁以如下方式实施，即：在5×10-4托的氩气气氛中，将离子束的条件调节为3kV、400mA，并利用基板搬运导轨12将基板14左右移动的同时实施往返4次。
如上所述，在结束基板4的清洁的状态下，利用基板搬运导轨12使基板14位于并排设置的两个蒸发源的上部，然后对铝蒸发源15施加8kW的电力，对镁蒸发源16施加3kW的电力，从而使两个蒸发源同时产生等离子，并在基板14上沉积第一镁铝合金层薄膜。
此时，使基板14在两个蒸发源的上部连续左右移动的同时，交替涂敷铝和镁，此时控制成第一镁铝合金层的含镁量达到40wt％。此时，第一镁铝合金层薄膜厚度为2.5μm。
如上所述，在基板14上沉积第一镁铝合金层后，连续沉积第二镁铝合金层。
第二镁铝合金层的沉积条件调节为如下，即：通过将镁蒸发源16的电力降低为1kW来调节第二镁铝合金层中的含镁量达到10wt％。此时，第二镁铝合金层的薄膜厚度为2.5μm。
由此，由第一镁铝合金层和第二镁铝合金层形成的涂层的总厚度为5μm。
<实施例4>
在实施例4中，根据实施例3在冷轧钢板上连续沉积第一镁铝合金层和第二镁铝合金层而得到的试片放入热处理炉内，然后在氮气气氛中，于400℃的环境下实施10分钟的热处理。
<比较例1>
在比较例1中，以与实施例3相同的方法在基板14上只使用铝(100重量％)进行沉积，使涂层厚度达到5μm，除此之外的条件与实施例3相同。
<比较例2>
在比较例2中，以通常的电镀法在本实施例1至4中使用的冷轧钢板上涂敷纯锌，使厚度达到5.6μm。
<比较例3>
在比较例3中，以与实施例1相同的方法在冷轧钢板上沉积镁铝合金层，但不存在镁的浓度梯度，即，不形成第一镁铝合金及第二镁铝合金层，而将一层的镁铝合金层真空沉积在冷轧钢板上，使厚度达到5μm，除此之外的条件与实施例1相同。
以下，针对根据以上说明的实施例1～4以及比较例1～3的实验结果，参照图3～5进行说明。
图3a是示出根据以上说明的实施例1和实施例3沉积在冷轧钢板21上的第一涂层22和第二涂层23的模式图。图3b是示出根据以上说明的实施例2和实施例4经过热处理的结果的模式图。
如图3a所示，实施例1和实施例3的特征在于，沉积在钢板上的第一镁铝合金层22和第二镁铝合金层23，下层和上层的界面很明显。
然而，如果实施热处理，则这种第一铝合金涂层和第二镁铝合金涂层，如图3b所示，各层中的镁和铝互相扩散，形成含镁量从上到下逐渐增加的所谓镁浓度梯度(倾斜)层24。
为了针对根据上述实施例1的经过沉积后形成有第一镁铝合金层22和第二镁铝合金层23的结晶组织照片，和根据实施例2的经过热处理后的结晶组织照片进行比较，将热处理前后的结晶组织照片分别示出在图4a和图4b中。
图4a是关于实施例1的扫描电子显微镜照片，在钢板30上部明显区分而形成两个合金层。图4a中，附图标记31表示第一镁铝合金层，附图标记32表示第二镁铝合金层。另外，如图4a所示，可知：在第一镁铝合金层31中，结晶成长不明显，处于组织致密状态，而在第二镁铝合金层32，柱状结晶组织非常发达。
出现这种现象的原因在于，在合金沉积层中，根据不同的含镁量，结晶成长组织不同。
另一方面，图4b是关于实施例2的扫描电子显微镜照片，显示钢板40上部沉积的合金层41由于热处理而使两个合金层的境界稀释而合为一体的形状。认为出现这种现象的原因在于，钢板40上的第一镁铝合金及第二镁铝合金层通过热处理过程使各成分互相扩散而合为一体。这样合为一体的涂层41形成，上层部的含镁量较少且越往基板侧含镁量越多的所谓浓度梯度(倾斜)层。
另一方面，图5为对根据所述实施例1至实施例4以及比较例1至比较例3的各试片进行耐蚀性评价的图表。
这种耐蚀性评价，利用了盐水喷雾试验(ASTMB-117)，并以初始发生铁锈的时间为基准进行了评价。
从图5可知，铁锈发生时间在比较例1中显示72小时，在比较例2中显示48小时，而在实施例1至实施例4中，均在200小时以上时间内未发生铁锈。也就是说，根据实施例1至实施例4的钢板显示高耐蚀性，特别是，在实施过热处理的实施例2和实施例4中，铁锈发生时间显示400小时以上，发挥优异的耐蚀性。
以上，参照附图说明了本发明的实施例，具有本发明所属技术领域的普通知识的人能够理解，在不变更其技术思想或必要技术特征的情况下可以通过其他具体形式来实施本发明。
附图标记说明
1、11：真空室2、12：基板搬运导轨
3、13：基板承载台4、14：基板
5：第一合金蒸发源6：第二合金蒸发源
7：第一合金靶材8：基板搬运导轨
9、19：离子束源15：铝蒸发源
16：镁蒸发源17：铝靶材
18：镁靶材

Claims (26)

1.一种形成有镁铝合金涂层的钢板，所述钢板包括：钢板与由第一镁铝合金层和第二镁铝合金层形成的涂层，其中，所述第一镁铝合金层形成在所述钢板的上部，所述第二镁铝合金层形成在所述第一镁铝合金层的上部；所述第一镁铝合金层的含镁量大于所述第二镁铝合金层的含镁量。
2.根据权利要求1所述的形成有镁铝合金涂层的钢板，其中，所述第一镁铝合金层的含镁量为20～95重量％，所述第二镁铝合金层的含镁量为5～40重量％。
3.根据权利要求2所述的形成有镁铝合金涂层的钢板，其中，由所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层形成的涂层的总含镁量为12.5重量％以上。
4.根据权利要求3所述的形成有镁铝合金涂层的钢板，其中，所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层的厚度分别为0.5～30μm。
5.根据权利要求4所述的形成有镁铝合金涂层的钢板，其中，在所述钢板上，由所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层形成的所述涂层的总厚度为1～50μm。
6.根据权利要求4所述的形成有镁铝合金涂层的钢板，其中，在所述钢板上，由所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层形成的所述涂层的总厚度为5μm以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的形成有镁铝合金涂层的钢板，其中，所述涂层中共存有α相和β相(Al3Mg2)。
8.根据权利要求7所述的形成有镁铝合金涂层的钢板，其中，所述涂层的某一部分或整体形成为晶粒形状。
9.根据权利要求8所述的形成有镁铝合金涂层的钢板，其中，α相和β相(Al3Mg2)分别形成所述涂层的晶粒，晶粒的平均粒径为0.1-2μm。
10.根据权利要求9所述的形成有镁铝合金涂层的钢板，其中，所述涂层的晶粒的β相/α相的面积比为10～70％。
11.根据权利要求10所述的形成有镁铝合金涂层的钢板，其中，所述涂层的α相和β相的XRD强度比Iβ(880)/Iα(111)为0.01～1.5。
12.一种在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，其包括：准备钢板的步骤；使用镁铝合金源在所述钢板上部进行至少一次以上的真空沉积，从而形成第一镁铝合金层的步骤；使用所述镁铝合金源在所述第一镁铝合金层上部进行至少一次以上的真空沉积，从而形成第二镁铝合金层的步骤；所述第一镁铝合金层的含镁量大于所述第二镁铝合金层的含镁量。
13.根据权利要求12所述的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，其中，使用纯镁源和纯铝源来代替所述镁铝合金源，从而分别形成所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层。
14.根据权利要求11或12所述的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，其中，所述第一镁铝合金层的总含镁量为20～95重量％，所述第二镁铝合金层的总含镁量为5～40重量％。
15.根据权利要求14所述的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，其中，由所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层形成的涂层的总含镁量为12.5重量％以上。
16.根据权利要求15所述的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，其中，真空沉积在所述钢板上的第一镁铝合金层的厚度形成为，包含在所述第一镁铝合金层中的铝，通过扩散与所述钢板中的铁发生反应从而能够在所述第一镁铝合金层中形成铁铝合金层的厚度。
17.根据权利要求16所述的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，其中，所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层的厚度分别为0.5～30μm。
18.根据权利要求17所述的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，其中，在所述钢板上，由所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层形成的所述涂层的总厚度为1～50μm。
19.根据权利要求17所述的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，其中，在所述钢板上，由所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层形成的所述涂层的总厚度为5μm以下。
20.根据权利要求19所述的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，其中，所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层，通过等离子真空沉积来形成。
21.根据权利要求20所述的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，其中，所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层，通过使设置于镁铝合金源、铝源或镁源上部的所述钢板往返移动或旋转并进行真空沉积来形成。
22.根据权利要求21所述的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，其中，所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层，通过改变施加于所述镁铝合金源或所述铝源或所述镁源的电流或电压来使所述第一镁铝合金层和所述第二镁铝合金层中的所述含镁量发生变化。
23.根据权利要求22所述的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，其中，将形成有所述第一镁铝合金涂层和所述第二镁铝合金涂层的钢板在热处理炉中进行热处理，以使其发生相变。
24.根据权利要求23所述的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，其中，所述热处理，在惰性气氛中在350-600℃实施2-10分钟。
25.根据权利要求24所述的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，其中，通过所述热处理在所述第一镁铝合金涂层和所述第二镁铝合金涂层中形成铁铝合金层和镁铝合金层中的任一个以上的合金层。
26.根据权利要求25所述的在钢板上形成镁铝合金涂层的方法，其中，通过所述热处理在所述第一镁铝合金涂层和所述第二镁铝合金涂层中形成α相和β相(Al3Mg2)中任一个以上的相。
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