CN108441690A - 无褶皱汽车薄板热浸镀锌用Ba-Ge-Hf锌合金 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无褶皱汽车薄板热浸镀锌用Ba‑Ge‑Hf锌合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Ba:0.3‑0.5wt.%,Sc:0.4‑0.5wt.%,Ge:0.6‑0.8wt.%,Ni:1.4‑1.8wt.%,Al:6.0‑8.0wt.%,Hf:0.2‑0.4wt.%，余量为锌。该材料用于汽车薄板的热浸镀锌原料，可以在320‑340度的温度下于10‑15秒之内在表面镀上均匀的锌层。由于减少了加工温度和时间，汽车用薄板的力学性能降低并不明显。具有提高生产效率，节约成本的作用。

Description

无褶皱汽车薄板热浸镀锌用Ba-Ge-Hf锌合金

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种锌合金。

背景技术

为控制导致全球变暖的CO₂排放，汽车制造商以降低燃料消耗为目的，积极推进汽车车身轻量化的设计。20世纪90年代初，汽车车身使用高强钢板的比例增加到30%，减轻了车重。90年代后期，出于碰撞安全性考虑，汽车车身增加了加强件的使用量，从而增加了车重。为确保车身碰撞安全性和轻量化，用于汽车车身的高强钢板强度从440MPa提高到590MPa，车身结构件使用980MPa级超高强钢板，使用比例也在40%以上。大批量生产中使用最多的就是冷轧钢板。冷轧薄钢板的厚0.15-3.2mm之间，汽车车身多采用0.6-0.8mm的薄板。这种薄钢板尺寸精度非常高，表面光滑，具有良好的力学性能和加工性，主要用于车身侧围板、顶盖、发动机盖、翼子板、行李箱盖、车门板和仪表板等外覆盖件，这些零件要求材料具有高的成形性能、良好的表面质量和焊接性能。

为了解决汽车车身的锈蚀问题，汽车板经历了从传统的冷轧薄板到涂镀薄板的巨大变化。汽车用涂镀薄板既要具备优良的耐蚀性，还要满足其它不同性能的要求，诸如冲压成形性、焊接性、磷化处理性以及涂覆性。其中，以耐蚀性最为重要。和基板进行随后处理。最近，愈来愈多的汽车生产厂家不仅将热浸镀锌薄板用于汽车的内板，而且还用于汽车的外板，导致热浸镀锌板用量的猛增。最近，国外已开发出一种新型汽车车身用热浸镀锌薄板，具有优良的冲压成形性、焊接性和表面质量。适于用于汽车面板。目前，这种新型热镀锌板业已投入工业化生产。

热浸锌又叫热浸镀锌，作为一种有效的金属防腐方式，已被广泛用于各行业的金属结构设施上。热浸锌是将除锈后的钢构件浸入融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐蚀的目的。热镀锌的质量与许多因素有关，包括钢件的化学成分，锌浴的合金成分，镀锌温度、操作工艺等。根据汽车等行业的较高要求，人们很早就提出利用热浸镀锌来提高汽车用薄板的耐腐蚀能力，但是到目前为止工业领域该类产品的耐腐蚀寿命和生产工艺及成本都有待于进一步提高。

通常，钢板在锌槽中镀锌时，由于带钢的振动和镀层不均匀，往往会产生一些折皱。由于这些折皱会影响薄板的锌层表面的涂覆性、有害于漆膜的表面性能，因此，用于制造汽车面板的薄板必须防止产生折皱。为此，必须采用防折皱生产技术，在连续热浸镀锌生产线上确定控制挤锌制度，诸如气刀与带钢间的缝隙、挤锌压力、镀槽面以上气刀的高度等。但是，这些苛刻的要求不仅降低了生产效率，而且产品因为表面折皱的出现也会导致较低的产品合格率。

`寻求更好的材料设计方法成为解决汽车用热浸镀锌薄钢板应用研究和产业化中的关键问题之一。此外，通过先进的材料学设计也是解决热浸镀锌用合金在热浸镀锌生产过程中重大问题的解决方向之一。合金化设计方法是在热浸镀锌合金中选择和添加合适的合金元素来影响该合金在热浸镀锌和随后的使用过程中的热力学和动力学过程。达到优化合金热浸镀锌过程的生产工艺，以及服役过程中电化学和力学性能。但是，作为一种结构材料，只具备合适的化学性能是远远不够的，所得热浸镀锌镀层还必须具有令人满意的力学强度。因而，如何在锌合金中平衡各种元素的类型和含量，是当前热浸镀锌用合金领域亟待解决的问题。本专利提供了一种新型的汽车薄板用热浸镀锌合金。可以预计，该类合金产业化可以获得极大的经济和社会效益。在不久的将来，随着更多工程应用领域拓展，该类新型合金必将在更多的热浸镀锌中得到广泛应用。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以在320-340度大气条件下使用的无褶皱汽车薄板热浸镀锌用Ba-Ge-Hf锌合金。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无褶皱汽车薄板热浸镀锌用Ba-Ge-Hf锌合金。按重量百分比计，合金的组成为：Ba:0.3-0.5wt.%,Sc:0.4-0.5wt.%,Ge:0.6-0.8wt.%,Ni:1.4-1.8wt.%,Al:6.0-8.0wt.%,Hf:0.2-0.4wt.%，余量为锌。该锌合金在熔炼过程因为挥发和形成炉渣等原因而损失的重量在1.0-2.0wt.%左右。

上述无褶皱汽车薄板热浸镀锌用Ba-Ge-Hf锌合金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到500-600度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在500-600度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为5-8m/min。该铸锭可以当做热浸镀锌原料用于后续工序的汽车薄板热浸镀锌处理，其中热浸镀锌的工作温度为320-340度，热浸时间为10-15秒。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）该锌合金具有极其优异的耐挥发和耐氧化性能，可以达到在400-800度温度范围内在大气环境下静置5个小时而没有明显的氧化。在对该液态合金进行搅拌、吹气等熔体处理过程中，当其表面膜因剧烈搅拌被破坏后，能快速再生，成功阻碍合金的氧化和挥发。整体而言,采用本专利的合金,锌由于氧化和挥发的非正常消耗可以长时间的维持在3-5wt.%左右,而一般热浸镀锌的锌非正常消耗量可以达到40wt.% 。

（2）该材料用于汽车薄板的热浸镀锌的温度为320-340度，热浸时间为10-15秒。相比较而言，传统的热浸镀锌温度为360-450度，热浸时间为30-60秒。由于降低了热浸温度和热浸时间。从节能和降低成本而言，本专利的效果是明显的。同时，由于降低了热浸时间，在单位时间内将入炉量提高了3倍以上。有效地提高了汽车薄板热浸镀锌的生产效率。该热浸镀锌合金用于汽车薄板的热浸镀锌时，由于减少了热浸温度和热浸时间，薄板的力学性能降低并不明显。因而对于多个工业领域具有重要意义。

（3）此外，将该合金用于传统热浸镀锌生产线并采用传统的热浸镀锌工艺要求，就可以在汽车用薄板上进行高效的热浸镀锌操作。所得产品对钢板的震动并不敏感，不会出现常见的折皱。由于这些折皱会影响薄板的锌层表面的涂覆性、有害于漆膜的表面性能。因而，采用本专利的新型合金完全可以产业化出合格的汽车薄板用热浸镀锌板。

（4）可以预计，该类合金的产业化可以获得极大的经济和社会效益。在不久的将来，随着更多工程应用领域拓展，该类新型合金必将在更多的热浸镀锌中得到广泛应用。

具体实施方式

实施例1

一种在320-340度使用无褶皱汽车薄板热浸镀锌用Ba-Ge-Hf锌合金。按重量百分比计，合金的化学成分为：Ba:0.3wt.%,Sc:0.4wt.%,Ge:0.6wt.%,Ni:1.4wt.%,Al:6.0wt.%,Hf:0.2wt.%，余量为锌。合金的制备方法：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到500-600度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在500-600度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为5-8m/min。该铸锭可以当做热浸镀锌原料用于后续工序的汽车薄板热浸镀锌处理，其中热浸镀锌的工作温度为320-340度，热浸时间为10-15秒。

采用该合金,锌由于氧化和挥发的非正常消耗可以长时间的维持在3-5wt.%左右,而一般热浸镀锌的锌非正常消耗量可以达到40wt.%。该材料用于汽车薄板的热浸镀锌的温度为320-340度，热浸时间为10-15秒。相比较而言，传统的热浸镀锌温度为360-450度，热浸时间为30-60秒。由于降低了热浸温度和热浸时间。从节能和降低成本而言，本专利的效果是明显的。同时，由于降低了热浸时间，在单位时间内将入炉量提高了3倍以上。有效地提高了汽车薄板热浸镀锌的生产效率。该热浸镀锌合金用于汽车薄板的热浸镀锌时，由于减少了热浸温度和热浸时间，薄板的力学性能降低并不明显。此外，将该合金用于传统热浸镀锌生产线并采用传统的热浸镀锌工艺要求，就可以在汽车用薄板上进行高效的热浸镀锌操作。所得产品对钢板的震动并不敏感，不会出现常见的折皱。

实施例2

一种在320-340度使用无褶皱汽车薄板热浸镀锌用Ba-Ge-Hf锌合金。按重量百分比计，合金的化学成分为：Ba: 0.5wt.%,Sc: 0.5wt.%,Ge:0.8wt.%,Ni:1.8wt.%,Al:8.0wt.%,Hf:0.4wt.%，余量为锌。合金的制备方法：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到500-600度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在500-600度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为5-8m/min。该铸锭可以当做热浸镀锌原料用于后续工序的汽车薄板热浸镀锌处理，其中热浸镀锌的工作温度为320-340度，热浸时间为10-15秒。

采用该合金,锌由于氧化和挥发的非正常消耗可以长时间的维持在3-5wt.%左右,而一般热浸镀锌的锌非正常消耗量可以达到40wt.%。该材料用于汽车薄板的热浸镀锌的温度为320-340度，热浸时间为10-15秒。相比较而言，传统的热浸镀锌温度为360-450度，热浸时间为30-60秒。由于降低了热浸温度和热浸时间。从节能和降低成本而言，本专利的效果是明显的。同时，由于降低了热浸时间，在单位时间内将入炉量提高了3倍以上。有效地提高了汽车薄板热浸镀锌的生产效率。该热浸镀锌合金用于汽车薄板的热浸镀锌时，由于减少了热浸温度和热浸时间，薄板的力学性能降低并不明显。此外，将该合金用于传统热浸镀锌生产线并采用传统的热浸镀锌工艺要求，就可以在汽车用薄板上进行高效的热浸镀锌操作。所得产品对钢板的震动并不敏感，不会出现常见的折皱。

实施例3

一种在320-340度使用无褶皱汽车薄板热浸镀锌用Ba-Ge-Hf锌合金。按重量百分比计，合金的化学成分为：Ba:0.4wt.%,Sc:0.4wt.%,Ge:0.6wt.%,Ni:1.5wt.%,Al:6.5wt.%,Hf:0.3wt.%，余量为锌。合金的制备方法：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到500-600度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在500-600度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为5-8m/min。该铸锭可以当做热浸镀锌原料用于后续工序的汽车薄板热浸镀锌处理，其中热浸镀锌的工作温度为320-340度，热浸时间为10-15秒。

采用该合金,锌由于氧化和挥发的非正常消耗可以长时间的维持在3-5wt.%左右,而一般热浸镀锌的锌非正常消耗量可以达到40wt.%。该材料用于汽车薄板的热浸镀锌的温度为320-340度，热浸时间为10-15秒。相比较而言，传统的热浸镀锌温度为360-450度，热浸时间为30-60秒。由于降低了热浸温度和热浸时间。从节能和降低成本而言，本专利的效果是明显的。同时，由于降低了热浸时间，在单位时间内将入炉量提高了3倍以上。有效地提高了汽车薄板热浸镀锌的生产效率。该热浸镀锌合金用于汽车薄板的热浸镀锌时，由于减少了热浸温度和热浸时间，薄板的力学性能降低并不明显。此外，将该合金用于传统热浸镀锌生产线并采用传统的热浸镀锌工艺要求，就可以在汽车用薄板上进行高效的热浸镀锌操作。所得产品对钢板的震动并不敏感，不会出现常见的折皱。

Claims (3)

1.一种无褶皱汽车薄板热浸镀锌用Ba-Ge-Hf锌合金；按照重量百分比，该合金的成分为：Ba:0.3-0.5wt.%,Sc:0.4-0.5wt.%,Ge:0.6-0.8wt.%,Ni:1.4-1.8wt.%,Al:6.0-8.0wt.%,Hf:0.2-0.4wt.%，余量为锌。

2.根据权利要求1所述无褶皱汽车薄板热浸镀锌用Ba-Ge-Hf锌合金，其特征在于包括如下步骤：将如上配比的原料加入到大气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚；感应加热到500-600度形成合金溶液，并利用电磁搅拌效应充分搅拌10分钟左右；将合金液体在500-600度保温静置10分钟后浇铸到热顶同水平设备内进行半连续铸造成所需要的圆锭，铸锭下移速度为5-8m/min。

3.根据权利要求1所述无褶皱汽车薄板热浸镀锌用Ba-Ge-Hf锌合金，其特征在于包含如下加工步骤：该铸锭可以当做热浸镀锌原料用于后续工序的汽车薄板热浸镀锌处理，其中热浸镀锌的工作温度为320-340度，热浸时间为10-15秒。