CN110499485A - 一种制备高抗粉化热镀锌镀层的合金化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种制备高抗粉化热镀锌镀层的合金化处理方法，属于钢材热浸镀锌加工技术领域。该方法首先将冷轧带钢在金属清洗剂中进行碱洗、清水漂洗、电解脱脂、酸洗除氧化物、清水漂和洗炉内烘干的预处理，然后将预处理后的冷轧带钢浸入含有锌液的镀锅中进行热浸镀锌，得到镀锌后的冷轧带钢；将镀锌后的冷轧带钢进行连续退火处理：对镀锌后的冷轧带钢在一定的加热温度下进行加热，然后经过一定的保温时间进行保温处理，保温完成后冷却至450～470℃，最后制备得到热镀锌镀层合金化板。本发明通过控制合金化过程中的加热速度、加热温度、保温时间及冷却等工艺使得热镀锌镀层合金化板的抗粉化能力有显著提高。

Description

一种制备高抗粉化热镀锌镀层的合金化处理方法
技术领域：
本发明属于钢材热浸镀锌加工技术领域，具体涉及一种制备高抗粉化热镀锌镀层的合金化处理方法。
背景技术：
钢铁材料工业上应用广泛,但在使用过程中,接触到大气、液态水、土壤及特种介质,会发生不同程度的腐蚀。为了防止钢铁材料腐蚀,常常采用涂镀保护层的方法将钢铁与其它腐蚀介质隔离开来。锌的最重要的应用是钢铁的防腐蚀,主要是以涂层的形式,因为涂锌的钢在自然环境中有出色的耐蚀性。最早采用电镀的方法,但电镀方法具有成本高,有逐渐为热镀锌取代的趋势。热镀锌是将金属产品浸入熔融锌液中从而获得锌镀层。
锌是比铁更为活泼的一种金属元素,更容易被氧化腐蚀。锌在干燥的空气中不起变化。但在潮湿空气的腐蚀环境中,锌的表面会生成一层致密的耐腐蚀的碳酸锌薄膜,它能保护锌内部不再受到腐蚀,从而延长材料使用寿命。锌铁合金层电极电位(-0.59V--0.66V)介于铁和纯锌之间,所以电化学腐蚀速度比纯锌慢。锌铁合金通过在热浸镀后退火处理,镀层发生合金化形成多种合金相得到。另外,锌铁合金层具有更好的焊接性及涂装性,所以逐渐得到越来越广泛的应用。但锌铁合金在冲压成型时,常常会出现粉化及脱落问题。镀层粉化及脱落降低镀层的耐蚀性能,影响涂装后的外观,而且因剥落的锌粉粘附于模具上,并在模具中积聚,影响模具的使用寿命。因此,提高合金化镀锌板镀层的抗粉化性能,一直是国内外镀锌学者的研究热点。
合金化退火是将热镀锌板在热镀锌后再加热到一定温度，通过基板中的铁与镀锌层中的锌之间的相互扩散相变，形成了锌-铁合金层。该镀层具有良好的焊接性能、涂装性能和抗冲击性能。锌-铁合金层中依据铁、锌相互扩散的程度不同，通常会形成Γ、Γ1、δ、ζ等不同的镀层组织，上述镀层组织中的铁含量范围依次降低，其中Γ、Γ1和ζ相是脆性相，而δ是塑性相。如果镀层组织的控制不合理，锌铁合金层在冲压时容易出现粉化的现象。
中国专利202530142U，该专利公布：喷箱内设有若干层雾化冷却机构，雾化冷却机构包括风道、水喷嘴和雾化气喷孔，水喷嘴与雾化气喷孔对应设置，所述水喷嘴与水管相连通，风道通过分配箱与进风管相连，所述风道由若干隔板由中间向两侧分隔成若干层对称的雾化冷却区域，所述的雾化气体分配箱内设有若干条分配风管，每条分配风管上都设置有独立的控制阀，分配风管与雾化冷却区域一一对应连通。该申请案在带钢宽度方向获得均匀的温度分布，确保在高冷却速度下获得较好的板形，可生产厚度大于2.0mm的较厚热镀锌带钢，对热镀锌合金化产品的镀层粉化问题有较为明显的改善。中国专利CN103602940A，该专利公布：将加热后的钢卷在均热段炉中进行缓慢冷却；将缓慢冷却后的钢卷在均热炉中进行快速冷却；将快速冷却后的钢卷在冷却塔中进行缓慢冷却获得成品。该申请案提供的一种热镀锌镀层合金化退火的方法，通过控制合金化退火过程的加热速度、加热温度、均热段缓慢冷却速度、均热段缓慢冷却结束温度、均热段快速冷却速度和均热段快速冷却结束温度，可以制备获得以相为主的热镀锌合金化镀层相结构。上述公开的两个技术虽然可以改善锌层粉化问题，但是热镀锌镀层合金化板在变形后还是有一定的粉化量，抗粉化能力需要进一步提高。
发明内容：
针对现有锌铁合金层在冲压成型时的出现粉化及脱落问题，镀层粉化及脱落降低镀层的耐蚀性能,影响涂装后的外观,而且因剥落的锌粉粘附于模具上,并在模具中积聚,影响模具的使用寿命等技术问题，本发明提供一种制备高抗粉化热镀锌镀层的合金化处理方法，本发明能够使得热镀锌镀层合金化板的抗粉化能力有显著的提高。
本发明提供的一种制备高抗粉化热镀锌镀层的合金化处理方法，具体步骤如下：
(1)将冷轧带钢在金属清洗剂中进行碱洗、清水漂洗、电解脱脂、酸洗除氧化物、清水漂和洗炉内烘干的预处理，然后将预处理后的所述冷轧带钢浸入含有锌液的镀锅中进行热浸镀锌，得到镀锌后的冷轧带钢。
(2)将步骤(1)得到的所述镀锌后的冷轧带钢进行连续退火处理：首先对所述镀锌后的冷轧带钢在一定的加热温度下进行加热，加热速度为30～40℃/s，然后经过一定的保温时间进行保温处理，保温完成后冷却至450～470℃，冷却速度为60～80℃/s，最后制备得到热镀锌镀层合金化板。
以上经过合金化处理方法制备得到的热镀锌镀层合金化板先在空气中空冷，待表面镀层完全凝固后再水淬至室温，得到最终产品。
所述加热温度为：
T＝380+nH+mB
式中：T------加热温度℃；
H-----镀层厚度，单位：um；
B-----镀锌锌液中含铝量，质量比％；
n------镀层厚度系数，1.5～2；
m-----镀锌锌液中含铝量系数，100～200。
所述保温时间为：
t＝35+K(460-T)
式中：t-----保温时间，s；
K-----温度系数，0.35-0.6。
所述锌液的含铝量不大于0.15wt％。
本发明通过控制合金化过程中的加热速度、加热温度、保温时间及冷却工艺使得热镀锌镀层合金化板的抗粉化能力有显著提高，本发明温度控制相对简单，不需要其它辅助设备，方便离线操作。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1：以本发明方法制备合金化镀锌板。SPCC钢板厚度1mm，镀层厚度为15um合金化镀锌板5片。
原料准备：在铝含量为0.10％的锌液中进行连续镀锌，其它工艺与常规连续镀锌工艺相同，制备厚度为锌层厚度15um的镀锌板。
合金化处理：
加热速度：35℃/s
加热温度，T：
T＝380+nH+mB
＝380+2*15+150*0.1
＝425℃
保温时间，t：
t＝35+K(460-T)
＝35+0.5*(460-425)
＝52.5s
冷却速度：70℃/s。
制备得到钢板厚度1mm，镀层厚度为15um合金化镀锌板5片。
对比例1：以现有常规方法制备合金化镀锌板
原料准备：在铝含量为0.21％的锌液中进行连续镀锌，制备了厚度为锌层厚度15um的镀锌板。
合金化处理：
加热速度：50℃/s
加热温度，T：
T＝485℃
保温时间，t：
t＝15s
冷却速度：50℃/s
制备得到钢板厚度1mm，镀层厚度为15um合金化镀锌板5片.
镀层的抗粉化性能由60°弯曲试验来评定。在60°V型槽中进行弯曲成型,将贴上的胶带纸揭下，以镀层脱落的多少(即失重量)来定性或定量地评价镀层的粉化程度。
表1实施例1与对比例1抗粉化性能对比
实施例2
DP590钢板厚度1.5mm，镀层厚度为10um合金化镀锌板5片。
以本发明的工艺制备合金化镀锌板。
原料准备
在铝含量为0.10％的锌液中进行连续镀锌，其它工艺与常规连续镀锌工艺相同，制备了厚度为锌层厚度10um的镀锌板。
合金化处理：
加热速度：35℃/s
加热温度，T：
T＝380+nH+mB
＝380+2*10+200*0.1
＝420℃
保温时间，t：
t＝35+K(460-T)
＝35+0.5*(460-420)
＝55s
冷却速度：70℃/s
制备完成钢板厚度1.5mm，镀层厚度为10um合金化镀锌板5片。
对比例2：以现有常规方法制备合金化镀锌板。
原料准备
在铝含量为0.20％的锌液中进行连续镀锌，制备了厚度为锌层厚度10um的镀锌板。
合金化处理：
加热速度：50℃/s
加热温度，T：
T＝500℃
保温时间，t：
t＝16s
冷却速度：55℃/s
制备完成钢板厚度1.5mm，镀层厚度为10um合金化镀锌板5片.
镀层的抗粉化性能由60°弯曲试验来评定。在60°V型槽中进行弯曲成型,将贴上的胶带纸揭下，以镀层脱落的多少(即失重量)来定性或定量地评价镀层的粉化程度。实施例2与对比例2两者抗粉化性能对比如下表2所示：
表2实施例2与对比例2抗粉化性能对比
从以上实例结果可以看出，采用本发明制备的合金化板的抗粉化能力比常规工艺有显著的提高。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种制备高抗粉化热镀锌镀层的合金化处理方法，其特征在于该处理方法具体步骤如下：
(1)将冷轧带钢在金属清洗剂中进行碱洗、清水漂洗、电解脱脂、酸洗除氧化物、清水漂和洗炉内烘干的预处理，然后将预处理后的所述冷轧带钢浸入含有锌液的镀锅中进行热浸镀锌，得到镀锌后的冷轧带钢；
(2)将步骤(1)得到的所述镀锌后的冷轧带钢进行连续退火处理：首先对所述镀锌后的冷轧带钢在一定的加热温度下进行加热，加热速度为30～40℃/s，然后经过一定的保温时间进行保温处理，保温完成后冷却至450～470℃，冷却速度为60～80℃/s，最后制备得到热镀锌镀层合金化板。
2.根据权利要求1所述的一种制备高抗粉化热镀锌镀层的合金化处理方法，其特征在于所述加热温度为：
T＝380+nH+mB
式中：T------加热温度℃；
H-----镀层厚度，单位：um；
B-----镀锌锌液中含铝量，质量比％；
n------镀层厚度系数，1.5～2；
m-----镀锌锌液中含铝量系数，100～200。
3.根据权利要求1所述的一种制备高抗粉化热镀锌镀层的合金化处理方法，其特征在于所述保温时间为：
t＝35+K(460-T)
式中：t-----保温时间，s；
K-----温度系数，0.35-0.6。
4.根据权利要求1所述的一种制备高抗粉化热镀锌镀层的合金化处理方法，其特征在于所述锌液的含铝量不大于0.15wt％。
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