CN107299306A

CN107299306A - 一种中锰钢热浸镀的方法

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Publication number: CN107299306A
Application number: CN201710598094.0A
Authority: CN
Inventors: 蒋光锐; 王海全; 刘广会; 刘华赛; 韩赟; 李研
Original assignee: Shougang Group Co Ltd
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2017-10-27
Anticipated expiration: 2037-07-20
Also published as: CN107299306B

Abstract

本发明实施例公开了一种中锰钢热浸镀的方法，所述中锰钢中元素的质量分数为：0.5％≥[C]≥0.1％，2.0％≥[Si]≥0.2％，10％≥[Mn]≥4％，2％≥[Al]≥0.2％，所述方法包括：将所述中锰钢的表面覆盖上合金涂覆层，其中，所述合金涂覆层的熔点高于1000℃；将进行覆盖处理后的中锰钢进行热处理；将进行热处理后的中锰钢浸入熔融金属液中，以进行热浸镀处理。本发明中的方法，解决了现有技术中锰钢热浸镀方法由于热处理过程中容易形成氧化物而存在镀层质量较差的技术问题。

Description

一种中锰钢热浸镀的方法

技术领域

本发明涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种中锰钢热浸镀的方法。

背景技术

中锰钢属于第三代汽车用高强钢，具有强塑积高、强度高、成形性能优异等特点，被认为是下一代汽车用钢。中锰钢的一般生产流程为：先将板坯进行加热，再经过粗轧、精轧获得热轧板，然后将热轧板进行冷却，冷却后卷取成热轧卷；将所述热轧卷通过冷轧获得冷硬卷；将所述冷硬卷经过热处理，然后平整，最后卷取成成品。

现有技术中，为了提高中锰钢的耐腐蚀性能，通常需要对中锰钢进行表面热浸镀处理，一般的处理流程是：钢卷经过热处理后，浸入熔融金属液(例如锌)中进行热浸镀处理，然后冷却到室温。

本发明人在实施本发明的过程中发现，由于中锰钢中通常含有锰元素和硅元素，上述锰元素和硅元素在热处理过程中容易在表面形成致密的氧化膜或者氧化物颗粒，从而阻碍钢基体与熔融金属之间的冶金反应，使得钢基体的可镀性下降，造成镀层质量下降，甚至发生漏镀缺陷。

由此可知，现有技术中锰钢热浸镀方法由于热处理过程中容易形成氧化物而存在镀层质量较差的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种中锰钢热浸镀的方法，用以改善现有技术中锰钢热浸镀方法由于热处理过程中容易形成氧化物而存在镀层质量较差的技术问题。

本申请实施例提供了一种中锰钢热浸镀的方法，所述中锰钢中元素的质量分数为：0.5％≥[C]≥0.1％，2.0％≥[Si]≥0.2％，10％≥[Mn]≥4％，2％≥[Al]≥0.2％，所述方法包括：

将所述中锰钢的表面覆盖上合金涂覆层，其中，所述合金涂覆层的熔点高于1000℃；

将进行覆盖处理后的中锰钢进行热处理；

将进行热处理后的中锰钢浸入熔融金属液中，以进行热浸镀处理。

可选地，所述合金涂覆层的厚度范围为0.05-0.5微米，其中，所述合金涂覆层由抗氧化的合金构成。

可选地，所述将进行覆盖处理后的中锰钢进行热处理，包括：

将所述热处理依次分为加热段、保温段和冷却段；

将所述中锰钢按照所述加热段、所述保温段和所述冷却段的顺序进行热处理。

可选地，在所述将所述热处理依次分为加热段、保温段和冷却段之后，所述方法还包括：

控制所述加热段的气氛为氧化性气体，控制所述保温段和所述冷却段的气氛为氢气、氮气和水蒸气的混合气体。

可选地，所述加热段的氧化性气体的氧气分压范围为10^-8帕～10²帕。

可选地，所述混合气体中，所述氢气的体积百分数范围为2～10％，其余为氮气和水蒸气。

可选地，所述水蒸气的露点温度小于-30℃。

可选地，在所述将所述中锰钢的表面覆盖上合金涂覆层之前，所述方法还包括：将中锰钢进行冷轧处理。

可选地，在所述将中锰钢进行冷轧处理后，所述方法还包括：

将进行冷轧处理后的中锰钢进行清洗和活化处理。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请的中锰钢热浸镀的方法，首先将所述中锰钢的表面覆盖上合金涂覆层，其中，所述合金涂覆层的熔点高于1000℃；然后将进行覆盖处理后的中锰钢进行热处理；再将进行热处理后的中锰钢浸入熔融金属液中，以进行热浸镀处理。由于本申请的方法在对中锰钢进行热处理之前对在中锰钢的表面覆盖上合金涂覆层，并且该合金涂覆层的熔点高于1000℃，这样合金涂覆层在后续热处理过程中就不会发生明显的熔融、蒸发或者氧化，通过该合金涂覆层可以防止中锰钢基板中的合金元素(锰和硅)在热处理过程中与气氛中的氧元素接触而发生表面氧化，然后再进行热浸镀，从而提高中锰钢的可镀性，并提高了镀层的质量，改善了现有技术中锰钢热浸镀方法由于热处理过程中容易形成氧化物而存在镀层质量较差的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种中锰钢热浸镀的方法的流程图；

图2为现有技术中的中锰钢热浸镀样品示意图；

图3为本发明一种较优实施例中的中锰钢热浸镀样品示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供本发明实施例提供一种中锰钢热浸镀的方法，用以改善现有技术中锰钢热浸镀方法由于热处理过程中容易形成氧化物而存在镀层质量较差的技术问题。

为了解决上述现有技术存在的技术问题，本申请实施例提供的技术方案的总体思路如下：

一种中锰钢热浸镀的方法，所述中锰钢中元素的质量分数为：0.5％≥[C]≥0.1％，2.0％≥[Si]≥0.2％，10％≥[Mn]≥4％，2％≥[Al]≥0.2％，所述方法包括：将所述中锰钢的表面覆盖上合金涂覆层，其中，所述合金涂覆层的熔点高于1000℃；将进行覆盖处理后的中锰钢进行热处理；将进行热处理后的中锰钢浸入熔融金属液中，以进行热浸镀处理。

本申请实施例通过上述方法，在对中锰钢进行热处理之前对在中锰钢的表面覆盖上合金涂覆层，并且该合金涂覆层的熔点高于1000℃，这样合金涂覆层在后续热处理过程中就不会发生明显的熔融、蒸发或者氧化，通过该合金涂覆层可以防止中锰钢基板中的合金元素(锰和硅)在热处理过程中与气氛中的氧元素接触而发生表面氧化，然后再进行热浸镀，从而提高中锰钢的可镀性，并提高了镀层的质量，改善了现有技术中锰钢热浸镀方法由于热处理过程中容易形成氧化物而存在镀层质量较差的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

在本实施例中，提供了一种中锰钢热浸镀的方法，所述中锰钢中元素的质量分数为：0.5％≥[C]≥0.1％，2.0％≥[Si]≥0.2％，10％≥[Mn]≥4％，2％≥[Al]≥0.2％，请参见图1，上述方法包括：

步骤110：将所述中锰钢的表面覆盖上合金涂覆层，其中，所述合金涂覆层的熔点高于1000℃；

步骤120：将进行覆盖处理后的中锰钢进行热处理；

步骤130：将进行热处理后的中锰钢浸入熔融金属液中，以进行热浸镀处理。

下面结合图1和相关的原理，对本发明提供的一种中锰钢的热浸镀方法予以详细介绍。

首先，执行步骤110：将所述中锰钢的表面覆盖上合金涂覆层，其中，所述合金涂覆层的熔点高于1000℃；

本发明申请人在长期的实践中发现，在对中锰钢进行热浸镀工艺时，首先需要将中锰钢钢卷进行热处理，而热处理过程中中锰钢表面容易形成密集分布的氧化物颗粒或者致密的氧化物薄膜，而导致在后续热浸镀时发生镀层质量缺陷，例如镀层不均、漏镀、镀层与基板结合力差等现象。因此，本发明实施例为了解决上述问题，在进行处理前将所述中锰钢的表面覆盖上合金涂覆层，上述合金可以为金属或者金属与非金属的混合物，为了使合金涂覆层在后续热处理过程中不会发生明显的熔融或者蒸发或者氧化现象，涂覆层的熔点温度应当较高，并且应当比铁更不容易发生氧化。由于中锰钢的退火温度一般在900℃以下，因此该涂覆层的熔点应当高于900℃，进一步考虑到温度波动造成的影响，涂覆层金属的熔点应当高于1000℃。从而通过高熔点的合金涂覆层阻碍基板中的合金元素在热处理过程中与气氛中的氧元素接触而发生表面氧化。涂覆层金属可以为镍、铜、铬、钛等等。

然后执行步骤120：将进行覆盖处理后的中锰钢进行热处理；

在具体的实施过程中，可以采用现有的方法对上述覆盖合金涂覆层的中锰钢进行热处理。

在具体的实施过程中，在进行热处理后，可以将中锰钢浸入熔融金属液中，例如锌、镍、铅等等。

为了防止中锰钢基板中合金元素在热处理过程中向外扩散与氧发生并保证产品的性能，将所述合金涂覆层的厚度范围控制在0.05-0.5微米之间，为了加强合金涂覆层的抗氧化能力，所述合金涂覆层由抗氧化的合金构成，举例来说，上述合金可以为单质金属，也可以为多种金属或非金属的组合，例如镍、铜、铬、钛和铝的组合等等。

具体来说，根据金属类别的不同，涂覆层的厚度有所不同，本申请中的合金涂覆层厚度不小于0.05微米。但是如果涂覆层的厚度过厚，则在热浸镀过程中容易会与热浸镀金属之间发生显著的冶金反应，从而影响到热浸镀层本身韧性，而且也会造成成本显著增加，也不利于稳定产品的最终使用性能，例如力学性能、疲劳性能、抗弯性能以及耐腐蚀性能等，因此，为了保证最终产品的性能，涂覆层的厚度一般不超过0.5微米。

在上述实施例中，所述将进行覆盖处理后的中锰钢进行热处理，包括：

将所述热处理依次分为加热段、保温段和冷却段；

在具体的实施过程中，将热处理过程按顺序分成加热段、保温段和冷却段，并且各个阶段之间连续进行，无时间间隔，从而为后续的热浸镀提供基础。

在上述实施例中，在所述将所述热处理依次分为加热段、保温段和冷却段之后，所述方法还包括：

热处理过程中的气氛对表面氧化物形成有重要影响，尤其是硅、锰、铝的元素氧化物的形成。由于本实施例在热处理之前已经在中锰钢基板表面覆盖了一层合金涂覆层，为了进一步阻挡氧元素的渗入，提高合金涂覆层的作用，需要控制热处理过程中各个阶段的气氛，因此本申请在加热段中采用一定的氧化性气体，例如氧气、二氧化碳等等，从而在该涂覆层表面形成致密的氧化层，完全阻挡氧元素的渗入。在保温段和还原段采用还原性的气体：氢气、氮气和水蒸气的混合气体，从而将涂覆层表面在加热段形成的表面氧化层除去。常用的还原性气体有氢气、一氧化碳等，其中一氧化碳具有良好的还原效果，但是在使用时容易造成表面碳元素堆积，稳定性较差，因此本发明使用氢气作为还原性气体。

为了进一步保证合金涂覆层的作用，将所述加热段的氧化性气体的氧气分压范围控制在10^-8帕～10²帕之间。

在具体的实施过程中，可以通过调整气氛的氧化能力来实现，而衡量气氛氧化能力的指标是气氛中的氧分压。如果氧化性气体是氧气，则氧分压就是氧气的压力。如果氧化性气体是其他气体混合物，例如二氧化碳与一氧化碳，或者水蒸气与氢气等，则可以通过气体的质量作用定律计算其氧分压。由于氧分压太高会造成表面氧化层太厚，在后续保温段过程中难以除去，而如果氧分压太低则无法保证合金涂覆层的作用，因此，将加热段的氧化性气体的氧气分压范围控制在10^-8帕～10²帕之间。

为了在保温段和冷却段易于去除涂覆层表面在加热段形成的表面氧化层，将所述氢气的体积百分数范围控制为2-10％，其余为氮气和水蒸气。

在具体的实施过程中，常用的还原性气体有氢气、一氧化碳等，其中一氧化碳具有良好的还原效果，本发明之所以选择氢气作为还原气体，是因为一氧化碳在使用时容易造成表面碳元素堆积，稳定性较差，而采用氢气则不会产生上述问题，然而氢气的含量直接影响还原的效果，如果氢气含量过高则有高温渗氢的危险，氢原子渗入基体后形成脆性源，降低产品的塑性指标。对于高锰钢而言，由于合金含量较高，发生渗氢和氢脆的风险较大，因此本发明使用的氢气含量范围为2％-10％。

为了一步提高还原效果，将水蒸气的露点温度控制到-30℃以下。

可选地，在所述将所述中锰钢的表面覆盖上合金涂覆层之前，所述方法还包括：将中锰钢进行冷轧处理，从而提高中锰钢的工艺性能。

可选地，为了保证中锰钢基体与镀层的结合力，进一步提高镀层的质量，在所述将中锰钢进行冷轧处理后，所述方法还包括：将进行冷轧处理后的中锰钢进行清洗和活化处理。

下面通过具体的实施例及其实验数据对本发明的技术方案和效果进行详细介绍：

首先，以合金涂覆层为镍为例，采用本发明提供的中锰钢的热浸镀方法，可以得到如图3所示的热浸镀样品，采用现有技术中的方法得到的是如图2所示的热浸镀样品，通过比较图2和图3，可以看出，采用现有的热浸镀方法，得到的样品表面，出现了较大面积的漏镀缺陷，而采用本申请提供的方法，则在热浸镀样品的表面较为光滑，未出现漏镀缺陷，从而提高了镀层的质量。

表1表示了本发明的具体实施例1-10的实验数据，从表1的结果可以看出，采用本发明的方法，可以将漏镀面积控制在15％以内，且在折弯后弯折外圆表面基本不发生镀层剥落开裂现象，提高了镀层的质量。

具体地，镀层质量采用折弯180°实验和漏镀面积百分数进行评价，折弯实验结果分为OK和NO两种，OK表示折弯后弯折外圆表面没有出现镀层剥落开裂，NO表示折弯后折弯外圆表面出现镀层开裂或剥落。其中实施例6中，由于涂覆层厚度太薄，热浸镀后镀层出现一些漏镀区域，同时未通过折弯实验。实施例7中，由于涂覆层太厚，进行热浸镀后镀层不会出现明显的漏镀，但是折弯后会出现开裂问题，这是由于涂覆层太厚导致变形不协调。实施例8表明，如果加热段的氧分压不足，也会导致少量的漏镀面积。实施例9表明，如果加热段的氧分压太高，也会导致导致少量的漏镀面积。实验10表明，保温段和冷却段的露点温度太高，热浸镀后镀层出现一些漏镀区域，同时未通过折弯实验。实验11表明，采用具有高熔点耐氧化的合金作为涂覆层也可以实现本发明的有益目的。

表1实验数据

本申请的中锰钢热浸镀的方法，首先将所述中锰钢的表面覆盖上合金涂覆层，其中，所述合金涂覆层的熔点高于1000℃；然后将进行覆盖处理后的中锰钢进行热处理；再将进行热处理后的中锰钢浸入熔融金属中，以进行热浸镀处理。由于本申请的方法在对中锰钢进行热处理之前对在中锰钢的表面覆盖上合金涂覆层，并且该合金涂覆层的熔点高于1000℃，这样合金涂覆层在后续热处理过程中就不会发生明显的熔融、蒸发或者氧化，通过该合金涂覆层可以防止中锰钢基板中的合金元素(锰和硅)在热处理过程中与气氛中的氧元素接触而发生表面氧化，然后再进行热浸镀，从而提高中锰钢的可镀性，并提高了镀层的质量，改善了现有技术中锰钢热浸镀方法由于热处理过程中容易形成氧化物而存在镀层质量较差的技术问题。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种中锰钢热浸镀的方法，所述中锰钢中元素的质量分数为：0.5％≥[C]≥0.1％，2.0％≥[Si]≥0.2％，10％≥[Mn]≥4％，2％≥[Al]≥0.2％，其特征在于，所述方法包括：

将进行覆盖处理后的中锰钢进行热处理；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述合金涂覆层的厚度范围为0.05-0.5微米，其中，所述合金涂覆层由抗氧化的合金构成。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将进行覆盖处理后的中锰钢进行热处理，包括：

将所述热处理依次分为加热段、保温段和冷却段；

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述将所述热处理依次分为加热段、保温段和冷却段之后，所述方法还包括：

控制所述加热段的气氛为氧化性气体和氮气的混合气体，控制所述保温段和所述冷却段的气氛为氢气、氮气和水蒸气的混合气体。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述加热段的氧化性气体的氧气分压范围为10^-8帕～10²帕。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述混合气体中，所述氢气的体积百分数范围为2～10％，其余为氮气和水蒸气。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述水蒸气的露点温度小于-30℃。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将所述中锰钢的表面覆盖上合金涂覆层之前，所述方法还包括：将中锰钢进行冷轧处理。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述将中锰钢进行冷轧处理后，所述方法还包括：

将进行冷轧处理后的中锰钢进行清洗和活化处理。