CN108179369A - 一种孪晶诱发塑性高强钢热镀锌液及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热镀锌液及其制备方法，以及用于孪晶诱发塑性高强钢热镀锌工艺的应用，该热镀锌液包括0.1‑35wt％铝、65‑99.9wt％锌。本发明还提供了一种孪晶诱发塑性高强钢的热镀锌工艺，镀锌熔液温度630‑690℃，热镀时间：60‑240秒。本发明热镀锌液及热镀锌工艺使电解抛光后的组织镀层与基体结合力大于200N,防腐性能良好，组织致密。

Description

一种孪晶诱发塑性高强钢热镀锌液及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及孪晶诱发塑性高强钢热镀锌领域，尤其涉及一种新型孪晶诱发塑性高强钢热镀锌液及其制备方法与应用，具体涉及一种孪晶诱发塑性高强钢的热镀锌工艺。

背景技术

目前在钢材的各种表面防腐处理的方法中应用最为广泛且性价比最高的工艺便是热浸镀锌工艺。自我国加入WTO以来我国热浸镀锌技术也表现出了新的趋势，这是由于汽车、建筑、生活用品等行业都在快速的发展造成的。随着需求与科学技术的快速增长，产品的表面防腐处理工艺要求越来越高，其中热浸镀锌的产品的质量与产量要求也在逐年的增加。

镀锌工艺是一种非常重要的表面防腐工艺，镀锌层不仅表面光亮美观而且还大幅度的提高了金属制品的防腐性能。美观和较强的抗腐蚀特点决定了镀锌工艺在工业生产中的重要地位。

随着人类对材料科学的不断探索以及人们对高新材料日益增长的需要，近几年来科研人员研发了一批高新型钢材，先进高强钢就在这样的背景下应运而生。先进高强钢有着许多普通钢材不能比拟的优势，并且分为许多个种类。目前在市面上常见的先进高强钢主要有五种，有第一代双向钢(DP)，第二代孪晶诱发塑性钢(TWIP)，相变诱导塑性钢(TRIP)，复相钢(CP)及热成型钢(HT)。

TWIP钢(Twinning induced plasticity)即孪生诱发塑性钢。相比于普通钢材TWIP钢不仅具有良好的强度，还具有非常好的延展性能和成型性能。经过研究人员对TWIP钢力学性能的一系列的试验表明，在拉伸试验中TWIP钢在拉断后伸长率达到了30％到95％。TWIP钢的抗拉强度一般在600MP到1924MP之间。如此好的延展性能与力学性能使得TWIP钢受到广泛的关注。不仅如此TWIP钢还具有非常良好的吸能能力，这使越来越多的研究人员投入到TWIP钢的研究当中，并且这种高强度的延性钢材也成为了高新型钢材的一条发展方向。

孪生诱导塑性钢即TWIP钢可以细分为三大种类。第一类孪生诱导塑性钢的主要成分是Fe、Mn、Al、Si。该类钢材通常经过锻造工艺后将其加工成棒料。该类钢材不适宜采用铸造工艺加工成毛坯，其原因是该类孪生诱导塑性钢中含有很高比例的铝元素，从而影响了这种材料的浇注性能。第二类孪生诱导塑性钢TWIP钢的主要成分是Fe、Mn、C。相比于第一类孪生诱导塑性钢，它没有Al元素和Si元素，所以在处理工艺上与第一类孪生诱导塑性钢不同，第二类孪生诱导塑性钢可以通过铸造工艺加工成毛坯，也可以通过冷扎工艺或者热扎工艺将其加工成板料并且第二类孪生诱导塑性钢在进行高温退火工艺后还会在很短的时间内冷却。第一，第二类孪生诱导塑性钢具有超高的抗拉强度(一般大于1000MP)、延展性能和可塑性能。

第三类孪生诱导塑性钢主要是利用在高锰合金钢作为原始材料，通过化学反应将其中的锰，铝，硅等固溶原子置换出来从而产生TWIP效应。此类孪生诱导塑性钢还处于研发阶段。

镀锌工艺是一种非常重要的表面防腐工艺，镀锌层不仅表面光亮美观而且还大幅度的提高了金属制品的防腐性能。美观和较强的抗腐蚀特点决定了镀锌工艺在工业生产中的重要地位。为了满足新型孪晶诱发塑性高强钢在汽车上的应用，必须有适当的镀锌工艺来确保其镀锌性能。目前关于TWIP钢镀锌性能的研究很少，中国知网期刊数据库中仅能查到一篇文献为东北大学王玉《退火露点对TWIP钢选择性氧化及可镀性的影响》，该文对TWIP钢进行700℃和800℃退火，然后在480℃进行镀锌，通过金相组织判断镀锌效果的优劣，未对表征镀锌性能优劣的性能参数——镀层结合力和电化学腐蚀性能，进行研究。文献中未对镀锌液的具体成分进行说明，且设备昂贵、控制工艺复杂。

发明内容

由于上述现有文献的不足，研究一种具有综合性能良好、经济性良好、简单实用的孪晶诱发塑性高强钢热镀锌工艺是本领域技术人员致力于研发的方向之一。通过本发明中使用的镀锌工艺，可获得组织致密、镀锌层与基体结合力强，且抗腐蚀性能良好的TWIP钢镀锌层组织。

本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供一种孪晶诱发塑性高强钢热镀锌熔液及其热镀锌工艺，采用该热镀锌工艺不会产生有害组织，保证了热镀后的组织的结合力和耐腐蚀性。

本发明的目的是这样实现的：一种孪晶诱发塑性高强钢热镀锌熔液，按重量百分比，所述热镀锌液的组分包括0.1-35wt％铝和65-99.9wt％锌。

上述孪晶诱发塑性高强钢热镀锌液的制备方法，将组分混合均匀，加热至630-690℃。

上述孪晶诱发塑性高强钢热镀锌液用于孪晶诱发塑性高强钢的热镀锌工艺，将经过表面处理的孪晶诱发塑性高强钢浸入热镀锌溶液中热镀，所述热镀温度为加热至630-690℃，所述热镀时间为60-240秒。

其中，所述表面处理的方法为抛光后酸洗，再涂有助镀剂。

其中，所述热镀锌溶液均处于被等温状态。

与现有技术相比，本发明热镀锌工艺具有以下优点：：

1、本发明方法所得的新型中碳低硅无铝孪晶诱发塑性高强钢抛光组织均匀；

2、本发明方法所得新型中碳低硅无铝孪晶诱发塑性高强钢热镀锌层，利用WS-2005涂层附着力自动划痕仪测得其与基体结合力范围为60-200N；

3、本发明热镀锌工艺可应用于试验室不同尺寸中碳低硅无铝孪晶诱发塑性高强钢热镀锌，减少试验调试时间，缩短试验周期。

附图说明

图1是实施例1中孪晶诱发塑性高强钢经过本发明热镀锌工艺后的热镀锌组织照片；

图2是实施例1中孪晶诱发塑性高强钢经过本发明热镀锌工艺后的镀层结合力试验测试图；

图3是实施例1中孪晶诱发塑性高强钢经过本发明热镀锌工艺后的镀层电化学试验的塔菲尔曲线。

图4为实施例1中孪晶诱发塑性高强钢透射电镜组织图。

具体实施方式

以下部分是具体实施方式对本发明做进一步说明，但以下实施方式仅仅是对本发明的进一步解释，不代表本发明保护范围仅限于此，凡是以本发明的思路所做的等效替换，均在本发明的保护范围。

实施例1

1、孪晶诱发塑性高强钢成分如下：

表1 TWIP钢的成分(wt％)

成分

C

Si

Mn

Al

Cr

V

Fe

含量

0.18

0.33

13.82

1.52

0.14

0.015

其余

2、热镀锌工艺：

按0.18％Al，99.82％Zn配比，将其放入石墨坩埚中，石墨坩埚放入立式电阻炉中，盖住炉盖，加热到670℃后保温，将经过酸洗、涂有助镀剂的TWIP钢浸入热镀锌熔液中30～240s，然后取出。用气刀吹去表面多余镀锌液，冷却后观察组织，测试电化学性能。

电解抛光后的热镀锌组织(图1)和镀层结合力(图2)、塔菲尔曲线(图3)和透射电镜组织图(图4)：

由图2可以看出：使用本发明方法所得的中碳低硅无铝孪晶诱发塑性高强钢的电解抛光组织均匀，镀层和基体结合力为60-200N。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (5)

1.一种孪晶诱发塑性高强钢热镀锌液，其特征在于，按重量百分比，所述热镀锌液的组分包括0.1-35wt％铝和65-99.9wt％锌。

2.如权利要求1所述的孪晶诱发塑性高强钢热镀锌液的制备方法，其特征在于，将组分混合均匀，加热至630-690℃。

3.一种孪晶诱发塑性高强钢的热镀锌工艺，其特征在于，将经过表面处理的孪晶诱发塑性高强钢浸入权利要求1所述的热镀锌溶液中热镀；所述热镀温度为加热至630-690℃，所述热镀时间为60-240秒。

4.如权利要求3所述的热镀锌工艺，其特征在于，所述表面处理的方法为抛光后酸洗，再涂有助镀剂。

5.如权利要求3所述的热镀锌工艺，其特征在于，所述热镀锌溶液均处于被等温状态。