CN108588491A - 一种浸镀性优良的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板及生产方法 - Google Patents

一种浸镀性优良的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种浸镀性优良的热浸镀Zn‑Al‑Mg镀层钢板及生产方法，镀层含有：Al：1～5％，Mg：1～3％，Fe：≤0.0104％，Si：0.1～1％，Ce：0.01～1％，其余为Zn和不可避免的杂质。与现有技术相比，本发明主要通过设计镀液元素含量，通过添加0.1～1％的Si和0.01～1％的Ce，控制Al：1～5％，提高镀液与基体的浸润性，避免大量铁元素带入锌液，造成不良影响，使镀层显微组织均匀细密。设计的镀液与普通家电用钢板相适应，在其表面浸润效果好，而且，通过优化退火和热浸镀工艺，在钢板表面形成的镀层微观组织更加细密、均匀，无漏镀或缩孔，镀层耐点蚀性能明显提高。

Description

一种浸镀性优良的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板及生产方法
技术领域
本发明属于热浸镀钢板加工技术领域，具体涉及一种浸镀性优良的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板及生产方法。
背景技术
热浸镀锌铝镁镀层钢板作为一种新型高耐蚀材料正在被广泛研究和开发。因其具有的高耐蚀性及优异的抗切边腐蚀能力，广泛应用于汽车、家电、建筑、畜牧养殖等行业。
近年来，有关热浸镀锌铝镁镀层的文章、专利也不断见诸报端。新日铁和日新制钢株式会社是开发锌铝镁镀层较早的企业。专利公开号为CN 1265013C、CN 102292464B、CN103415641B和CN 105793468B均报道了热浸镀锌铝镁镀层钢板的优异性能和先进的制造方法。通过添加不同量的Si和稀土元素，可以使镀层耐黑变性、耐蚀性及成形性得到提高。以上专利所述镀层普遍仅含有单一的硅元素，硅含量分别为：0.005～0.5％，1～7.5％，0～2％，0.001～2％。
现有技术往往镀液中铝含量较高，由于铝含量较高时，易产生大量底渣，不利于镀层表面质量的提高，而如果单纯降低Al和Mg元素的含量，则不利于钢板的浸润性，易产生漏镀。
发明内容
本发明的目的在于提供的一种浸镀性优良的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板，表面组织均匀细密，无漏镀，耐蚀性能优异。
本发明的另一目的在于提供一种浸镀性优良的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板的生产方法，优化浸镀工艺，利用连续热浸镀生产线，生产出一种具有优良浸镀性的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板。
本发明具体技术方案如下：
一种浸镀性优良的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板，包括基板和覆在基板上的Zn-Al-Mg镀层，所述Zn-Al-Mg镀层含有以下重量百分比成分：Al：1～5％，Mg：1～3％，Fe：≤0.0104％，Si：0.1～1％，Ce：0.01～0.5％，其余为Zn和不可避免的杂质。
所述基板选自普通家电用钢板，其含有以下质量百分比的化学元素：C：≤0.060％，Si：≤0.040％，Mn：0.10～0.25％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，Als：≤0.035％，N：≤0.006％，余量为Fe和不可避免的杂质。
为保证本发明的热浸镀Zn-Al-Mg镀层具有优异的性能，主要基于以下原理：
铝(Al)：Al对生成Fe-Zn合金层的反应有很强的阻滞作用。Al的阻滞作用是由于在钢基表面形成了致密的Fe-Al金属间化合物同时抑制Fe-Zn合金层的生长，Al含量过高会导致大量铁元素带入锌液，造成不良影响。因此本发明控制Al：1～5％。
镁(Mg)：镁对镀层耐蚀性有重要影响，在3％以下范围内，Mg含量越高，镀层耐蚀性越高，但Mg含量过高，造成浮渣增多，Mg的烧损严重，使制造成本升高。因此本发明控制Mg：1～3％。
硅(Si)：硅元素可抑制Fe-Al的化合作用，提高镀液的流动性，改善镀液与钢基体的浸润性，降低合金液的铁损与锌渣。硅元素过高，易使镀层脆性增加，不利于镀层的成形性。过量的硅易与镁生成Mg2Si，形成浮渣，改变镀液中元素含量。因此本发明控制Si：0.1～1％。
铈(Ce)：铈可提高镀液流动性，降低表面张力，利于浸镀。另外，稀土会细化晶粒，镀层表面均匀致密，显著减薄合金层的厚度，提高了镀层力学性能及加工性能。但稀土含量过高合金层减薄效果不明显且成本增加，因此本发明控制Ce：0.01～0.5％。
本发明提供的上述浸镀性优良的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板的生产方法，工艺流程为：
冷轧钢板→预处理→连续退火→热浸镀→气刀→镀后冷却→光整、拉矫→钝化→烘干→涂油→卷取。
进一步的，所述热浸镀具体为：入锌锅温度450～500℃；镀液温度440～480℃；浸镀时间3～5s；浸镀后以15～30℃/s冷却。
进一步的，所述预处理是指碱洗、漂洗、电解脱脂、漂洗、烘干。
进一步的，所述连续退火具体为：退火炉保护气氛为H2：20±5％，余量为N2；退火温度750±10℃；保温时间60～90s；露点-30±5℃。
与现有技术相比，本发明主要通过设计镀液元素含量，通过添加0.1～1％的Si和0.01～1％的Ce，控制Al：1～5％，提高镀液与基体的浸润性，避免大量铁元素带入锌液，造成不良影响，使镀层显微组织均匀细密。设计的镀液与普通家电用钢板相适应，在其表面浸润效果好，而且，通过优化退火和热浸镀工艺，在钢板表面形成的镀层微观组织更加细密、均匀，无漏镀或缩孔，镀层耐点蚀性能明显提高。相比于未添加Si和Ce的Zn-Al-Mg镀层，镀层更细密，而且镀层耐点蚀性能明显提高。
附图说明
图1为实施例2制备的浸镀性优良的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板的镀层截面微观形貌；
图2比较例1制备的镀层钢板的镀层截面微观形貌；
图3实施例2制备的浸镀性优良的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板的镀层表面微观形貌；
图4比较例1制备的镀层钢板的镀层表面微观形貌。
具体实施方式
实施例1-5
一种浸镀性优良的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板，包括基板和覆在基板上的Zn-Al-Mg镀层，所述Zn-Al-Mg镀层含有以下重量百分比成分：见下表1；其余为Zn和不可避免的杂质。
所述基板选自普通家电用钢板，其含有以下质量百分比的化学元素：见下表2，余量为Fe和不可避免的杂质。
表1热浸镀液成分，wt％
Al Mg Si Ce Fe Zn
实例1 1.0 1.0 0.1 0.01 0.005 余量
实例2 3.0 3.0 0.5 0.1 0.010 余量
实例3 5.0 3.0 0.1 0.1 0.008 余量
实例4 3.0 2.0 1.0 0.5 0.0104 余量
实例5 5.0 1.0 1.0 0.5 0.010 余量
比较例1 3.0 3.0 - - 0.009 余量
比较例2 0.2 - - - 0.010 余量
实施例1-5基板及比较例1-2基板的化学成分见表2，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
表2实例基板化学成分，wt％
化学元素 C Si Mn P S Als N
实施例1 0.040 0.022 0.155 0.008 0.005 0.035 0.004
实施例2 0.040 0.020 0.150 0.006 0.005 0.030 0.005
实施例3 0.042 0.021 0.158 0.004 0.006 0.035 0.004
实施例4 0.039 0.025 0.155 0.007 0.005 0.029 0.004
实施例5 0.045 0.022 0.156 0.007 0.006 0.033 0.006
比较例1 0.040 0.020 0.145 0.005 0.005 0.030 0.006
比较例2 0.050 0.025 0.185 0.005 0.006 0.035 0.005
上述实施例1-5的浸镀性优良的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板的制备方法，工艺流程为：
冷轧钢板→预处理→连续退火→热浸镀→气刀→镀后冷却→光整、拉矫→钝化→烘干→涂油→卷取。所述预处理是指碱洗、漂洗、电解脱脂、漂洗、烘干。脱脂槽内脱脂液浓度为1.4±0.5％，温度为75±5℃；所述连续退火具体为：退火炉气氛含量(体积分数)H2：20±5％，余量为N2，露点为-30±5℃，具体热浸镀工艺如表3。
表3热浸镀工艺参数
本发明实施例1-5所述生产方法生产的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板的镀层表面平整光亮，无锌渣、漏镀等缺陷，镀层晶粒细化明显，浸镀性优于比较例1所述镀层。本发明所得Zn-Al-Mg镀层浸镀性、组织均匀性均优于比较例1。图1～4所示为实施例2与比较例1的SEM微观形貌。
从图1～4可见镀层SEM微观形貌可以看出：比较例1中镀层合金层A处出现了点状漏镀，表面B处出现点状孔隙。本发明所述镀层表面平整，无漏镀，组织细化明显。同比较例1相比镀层与基板结合处平滑、无缩孔，镀层表面共晶组织细密、无孔隙。
将本发明所述实施例2镀层与比较例1和比较例2进行盐雾腐蚀试验，实验结果如表4所示。盐雾腐蚀144h，比较例2出现红锈，热浸镀Zn-Al-Mg镀层耐蚀性明显优于GI镀层；盐雾腐蚀1500h，比较例1开始出现点状腐蚀，而优选出的实施例2锌铝镁镀层无点蚀发生。
表4盐雾腐蚀实验结果
试样编号 镀层厚度，μm 出现5％红锈时间，h
实施例2 20 2400
比较例1 20 1500
比较例2 20 144
综上所述，按照本发明设计的镀液成分和生产工艺控制，所获得的热浸镀Zn-Al-Mg镀层组织均匀，表面平整、无漏镀；耐蚀性优于纯锌镀层，耐点蚀性优于未添加合金元素(Si、Ce)的锌铝镁镀层。
上述说明仅对本发明进行了具体的示例性描述，需要说明的是本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的技术构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的技术构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种浸镀性优良的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板，包括基板和覆在基板上的Zn-Al-Mg镀层，其特征在于，所述Zn-Al-Mg镀层含有以下重量百分比成分：Al：1～5％，Mg：1～3％，Fe：≤0.0104％，Si：0.1～1％，Ce：0.01～0.5％，其余为Zn和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的浸镀性优良的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板，其特征在于，所述基板选自普通家电用钢板，其含有以下质量百分比的化学元素：C：≤0.060％，Si：≤0.040％，Mn：0.10～0.25％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，Als：≤0.035％，N：≤0.006％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.一种权利要求1或2所述的浸镀性优良的热浸镀Zn-Al-Mg镀层钢板的生产方法，工艺流程为：冷轧钢板→预处理→连续退火→热浸镀→气刀→镀后冷却→光整、拉矫→钝化→烘干→涂油→卷取；其特征在于，所述热浸镀具体为：入锌锅温度450～500℃；镀液温度440～480℃；浸镀时间3～5s；浸镀后以15～30℃/s冷却。
4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述预处理是指碱洗、漂洗、电解脱脂、漂洗、烘干。
5.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述连续退火具体为：退火炉保护气氛为H2：20±5％，余量为N2；退火温度750±10℃；保温时间60～90s；露点-30±5℃。
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