CN107686955B - 一种高强钢及其镀锌方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强钢及其镀锌方法，属于镀锌前处理工艺技术领域，解决了现有技术中高强钢镀锌难的问题，避免漏镀现象的发生，同时减少带钢带入锌液中的杂质，提高镀锌板表面质量。该高强钢的表面电镀有一层纳米金属层，纳米金属层为纳米镍层或纳米铁层，高强钢的抗拉强度大于或等于210MPa；纳米镍层的厚度为10mg/m2～850mg/m2；纳米铁层的厚度为100mg/m2～1500mg/m2。上述高强钢的镀锌方法包括：除油处理、酸洗处理、电镀和镀锌。上述高强钢用于制造汽车车身。

Description

一种高强钢及其镀锌方法
技术领域
本发明涉及一种镀锌前处理工艺，尤其涉及一种高强钢及其镀锌方法。
背景技术
随着汽车车身轻量化要求的不断提高，车身用钢强度不断提高。增加车身用钢中的Mn、Si等合金元素的添加量，是提高车身用钢的强度的重要措施。
但是，这些合金元素容易在钢表面形成金属氧化物，导致钢表面润湿性和可镀性降低。当带钢浸入锌液时，这些金属氧化物阻止钢板表面Fe-Al抑制层的形成，使得镀锌后钢表面产生漏镀缺陷、镀层质量不良以及镀层脱落等现象，严重影响产品成材率。
现有技术中，减少钢表面的金属氧化物形成的方法主要是控制退火气氛。例如，当退火气氛为H2-N2时，钢表面的铁的氧化物在退火过程中可以全部被还原，但这种还原性气氛对高强钢中的Mn、Si等合金元素是具有氧化性的。因此，通过控制退火气氛来减少钢表面合金元素氧化物的方法较难实现。尤其是对于合金元素含量高的高强钢和超高强钢，采用H2-N2气氛作为退火气氛，反而会促进金属氧化物的形成。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种高强钢及其镀锌工艺，提高高强钢的镀锌层的附着力，从而解决现有技术中高强钢镀锌难的问题，避免漏镀现象的发生，同时减少带钢带入锌液中的杂质，提高镀锌板表面质量。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种高强钢，该高强钢的表面电镀有一层纳米金属层，纳米金属层为纳米镍层或纳米铁层；高强钢的抗拉强度大于或等于210MPa；纳米镍层的厚度为10mg/m2～850mg/m2；纳米铁层的厚度为100mg/m2～1500mg/m2。
本发明还提供了一种高强钢的镀锌方法，包括如下步骤：
步骤S1：对高强钢进行除油处理和酸洗处理，得到酸洗处理的高强钢；
步骤S2：在酸洗处理的高强钢的表面电镀纳米金属层，得到电镀的高强钢；
步骤S3：对电镀的高强钢进行镀锌处理。
进一步地，镀锌方法包括如下步骤：
步骤S11：对高强钢依次进行除油、除油清洗、酸洗和酸洗清洗，得到酸洗处理的高强钢；
步骤S12：酸洗处理的高强钢在两个不溶性阳极之间穿过后，与阴极连接，电镀液中的金属离子在阳极和阴极之间的电场的作用下沉积在高强钢上，形成纳米金属层，得到电镀的高强钢；
步骤S13：对电镀的高强钢依次进行清洗、退火和镀锌，得到镀锌的高强钢。
进一步地，步骤S12中，高强钢与不溶性阳极之间的间距为15mm～30mm。
进一步地，步骤S12中，酸洗处理的高强钢的运行速率小于或等于160m/min。
进一步地，纳米金属层为纳米镍层或纳米铁层。
进一步地，步骤S12中，电镀纳米镍层时，金属离子的电流密度为20A/dm2～45A/dm2.
进一步地，步骤S12中，电镀纳米铁层时，金属离子的电流密度为40A/dm2～60A/dm2。
进一步地，步骤S12中，电镀液为酸性的金属盐溶液。
进一步地，高强钢为钢带结构。
与现有技术相比，本发明有益效果如下：
a)本发明提供的高强钢的表面仅电镀有一层纳米金属层(纳米镍层或纳米铁层)，由于镍或铁与锌的反应速率较慢，高强钢的镀锌时间较短(通常为3～5秒)，并且，镍或铁、高强钢和锌层之间不会形成三元金属间化合物，因此，能够减少高强钢中的脆性δ相的形成，从而增大纳米金属层与锌层之间的附着力，解决了高强钢镀锌难的问题，提高了镀锌高强钢的表面质量，减少高强钢表面产生漏镀缺陷、镀层质量不良以及镀层脱落等现象的发生，从而提高了产品成品率，增加经济效益。
b)本发明提供的高强钢中，纳米金属层能够避免高强钢与锌液直接接触，避免钢中硅或锰等元素进入锌液，影响镀锌效果，而镍或铁进入锌液中的量极少，从而减少带钢带入锌液中的杂质。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及实施例所特别指出的结构来实现和获得。
具体实施方式
下面具体描述本发明的优选实施例。
实施例一
本实施例提供了一种高强钢，该高强钢的表面电镀有一层纳米金属层，该纳米金属层为纳米镍层或纳米铁层。
与现有技术相比，本实施例提供的高强钢的表面仅电镀有一层纳米金属层(纳米镍层、纳米铁层)，由于镍或铁与锌的反应速率较慢，高强钢的镀锌时间较短(通常为3～5秒)，并且，镍或铁、高强钢和锌层之间不会形成三元金属间化合物，因此，能够减少高强钢中的脆性δ相的形成，从而增大纳米金属层与锌层之间的附着力，解决了高强钢镀锌难的问题，提高了镀锌高强钢的表面质量，减少高强钢表面产生漏镀缺陷、镀层质量不良以及镀层脱落等现象的发生，从而提高了产品成品率，增加经济效益。
另外，在上述高强钢的镀锌过程中，上述纳米金属层能够避免高强钢与锌液直接接触，而镍或铁进入锌液中的量极少，从而减少带钢带入锌液中的杂质。
需要说明的是，所谓高强钢是指抗拉强度为210MPa～550MPa的高强钢以及抗拉强度高于550MPa的超高强钢，例如，汽车用钢。
示例性地，该纳米金属层为纳米镍层，这是因为，相较于纳米铁层或其它金属(例如，Cu)的纳米金属层，在上述高强钢的镀锌过程中，溶于锌液中的少量的镍可以增加锌液的流动性，从而进一步增大纳米金属层与锌层之间的附着力，提高镀锌高强钢的表面质量。
为了有效地隔绝高强钢和锌液的接触，上述纳米镍层的厚度为10mg/m2～850mg/m2，纳米铁层的厚度为100mg/m2～1500mg/m2。将纳米镍层的厚度和纳米铁层的厚度限定在上述范围内，在有效地隔绝高强钢和锌液的接触的同时，能够降低高强钢的生产成本，使得本实施例提供的高强钢更加适合于工业化生产。
实施例二
本实施例提供了一种高强钢的镀锌方法，包括如下步骤：
步骤S1：对高强钢进行除油处理和酸洗处理，得到酸洗处理的高强钢；
步骤S2：在酸洗处理的高强钢的表面电镀纳米金属层，得到电镀的高强钢；
步骤S3：在电镀的高强钢的表面镀锌。
与现有技术相比，本实施例提供的高强钢的镀锌方法与实施例一提供的高强钢的有益效果相同，在此不再赘述。
具体来说，上述高强钢的镀锌方法包括如下步骤：
步骤S11：对高强钢依次进行除油、除油清洗、酸洗和酸洗清洗，得到酸洗处理的高强钢；
步骤S12：酸洗清洗的高强钢在两个不溶性阳极之间穿过后，与阴极(例如，接地辊)连接，含有金属离子的电镀液从注射喷嘴中喷出，金属离子在阳极和阴极之间的电场的作用下沉积在高强钢上，形成纳米金属层；
步骤S13：对电镀的高强钢依次进行清洗、退火和镀锌，得到镀锌的高强钢。
需要说明的是，为了保证连续作业，上述高强钢带在镀锌过程中始终处于运行状态。
其中，上述步骤S12中，高强钢与不溶性阳极之间的间距为15mm～30mm。高强钢与阳极之间的间距范围越大，对高强钢的平整度以及电镀纳米金属层的工艺要求相对宽松，对张力要求会相对降低，采用此距离能够满足电镀一层较薄的纳米金属层，提高镀锌层的附着力。
此外，为了保证纳米金属层能够具有足够的厚度，上述步骤S12中，酸洗处理的高强钢的运行速率需要小于或等于160m/min。
同样是为了保证纳米金属层能够具有足够的厚度，上述步骤S12中，电镀纳米镍层时，金属离子的电流密度为20A/dm2～45A/dm2，电镀纳米铁层时，金属离子的电流密度为40A/dm2～60A/dm2。这是因为，在考虑金属原子序数、金属离子所带电荷、纳米金属层沉积速率及洗清洗后的高强钢带的运行速率的前提下，将金属离子的电流密度限定在上述范围内，能够保证纳米金属层能够具有足够的厚度，从而能够进一步增大纳米金属层与锌层之间的附着力。
上述电镀液为酸性的金属盐溶液。当电镀纳米镍层时，电镀液中含有镍离子；当电镀纳米铁层时，电镀液中含有铁离子。
通常情况下，当高强钢为钢带结构，高强钢带可以分为冷轧高强钢带和热轧高强钢带，采用上述镀锌方法进行镀锌时，冷轧高强钢带的厚度为0.6～3.0mm，冷轧高强钢带的带宽为700～1580mm，热轧高强钢带的厚度为1.0～3.5mm，热轧高强钢带的带宽为700～1580mm。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种高强钢的镀锌方法，其特征在于，所述高强钢为冷轧高强钢带或热轧高强钢带，冷轧高强钢带的厚度为0.6～3.0mm，，热轧高强钢带的厚度为1.0～3.5mm，带宽均为700～1580mm；所述镀锌方法步骤为：
步骤S11：对高强钢依次进行除油、除油清洗、酸洗和酸洗清洗，得到酸洗处理的高强钢；
步骤S12：酸洗处理的高强钢在两个不溶性阳极之间穿过后，与阴极连接，含有金属离子的电镀液从注射喷嘴中喷出，电镀液中的金属离子在阳极和阴极之间的电场的作用下沉积在高强钢上，形成纳米金属层，得到电镀的高强钢；
步骤S13：对电镀的高强钢依次进行清洗、退火和镀锌，得到镀锌的高强钢；
所述高强钢的表面电镀有一层纳米金属层，所述纳米金属层为纳米镍层；
所述高强钢是指抗拉强度为210MPa～550MPa的高强钢以及抗拉强度高于550MPa的超高强钢；
所述纳米镍层的厚度为10mg/m2～850mg/m2；
所述步骤S12中，高强钢与不溶性阳极之间的间距为15mm～30mm；所述酸洗处理的高强钢的运行速率小于或等于160m/min；所述电镀液为酸性的金属盐溶液；电镀纳米镍层时，金属离子的电流密度为20A/dm2～45A/dm2；
所述步骤S13中，镀锌时间为3～5秒，镍、高强钢和锌层之间不会形成三元金属间化合物；
镀锌过程中，溶于锌液中的少量的镍增加锌液的流动性，增大纳米镍层与锌层之间的附着力，提高镀锌高强钢的表面质量。
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