CN111519117B

CN111519117B - 一种耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板及生产方法

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Publication number: CN111519117B
Application number: CN202010291896.9A
Authority: CN
Inventors: 王滕; 柴立涛; 杨平; 杨兴亮; 孙镕强; 刘劼; 李伟刚; 李超; 张百勇; 王占业; 孙霖; 陈泓业; 谢义康; 左岳; 何峰
Original assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2022-08-02
Anticipated expiration: 2040-04-14
Also published as: CN111519117A

Abstract

本发明提供的一种耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板及生产方法，镀液成分：Al1.0‑3.0％、Mg1.0‑3.0％、Cu0.005‑0.055％，Ti0.005‑0.035％，Si0.05％‑1.0％，余量为Zn和不可避免的杂质。镀液温度为410℃‑460℃，带钢入锅温度为400℃‑480℃。镀后冷速10‑30℃/s，板温冷却至不高于200℃；入淬水槽前板温不高于80℃，进入淬水槽冷却至不高于40℃。与现有技术相比，本发明在镀液中添加Si、Ti和Cu，配合浸镀、镀后冷却、光整等工艺，产品锌渣较少，镀层晶粒尺寸细化，具有优异的耐黑变性能和耐蚀性能，同时具有优异的表面质量和加工成型性能。

Description

一种耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板及生产方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种钢板的热浸镀领域，具体地说是一种耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板及生产方法。

背景技术

随着汽车、家电及结构件等关键零部件在节能、环保和安全性等方面要求的不断提高，必须保证其在服役期内钢铁材料不被严重腐蚀，传统的钢板表面镀锌处理已经不能满足耐蚀性要求。

在纯锌镀层中添加适量金属镁和铝可以使镀层耐蚀性提高，大大延长镀层的使用寿命，又能通过降低镀层重量减少锌的消耗，具有较高的社会效益和推广应用价值。

锌铝镁钢板具有超强的抗腐蚀性、耐磨性、涂装性和良好的焊接加工性能，可适应各种恶劣环境，是一种新型的环保节能型钢板，主要应用于光能光伏产业、装备制造业、家电制造、高铁、大型变电站及汽车制造等多种领域。

专利号为CN 100363526C的《耐蚀性好的锌铝镁镀层钢材生产方法及锌铝镁镀层钢板》公开了一种锌铝镁镀层的成分及生产方法。镀液的化学成分为Al：2.5％-20％，Mg：1.5％-4.5％，Re：0.01％-0.3％，在镀液中加入适量的Si及V，其余为Zn。带钢入锌锅温度为480℃-520℃，镀液的温度控制在470℃-520℃。该专利中Al含量范围较宽，对应的生产工艺参数及产品性能变化较大，Al、Mg含量较高，表面质量不佳。

专利号为CN103361588Ti《低铝镁系锌铝镁镀层钢板生产方法及镀层钢板》公开了一种低铝镁镀层的生产工艺。镀液的成分为Al：1.0％-2.4％，Mg：1.0％-2.0％，Fe≤1％；镀层由富锌相、富铝相、MgZn₂及共晶组织组成。该专利主要为提高产品的耐蚀性，韧性及焊接性，耐黑变性能偏差。

专利号为CN 104060209A的《一种热镀锌铝镁钢板及制造方法》公开了一种低铝镁成分体系锌铝镁成分的生产方法。镀液成分为Al：1.9％-3.9％，Mg：1.9％-3.9％，余量为Zn和不可避免的杂质。该专利Mg含量偏高，浮渣较多，表面质量偏差，主要为提高产品耐蚀性，浸镀时间较长，产品耐黑变性能偏差。

专利号为CN121286A的《耐腐蚀性和表面外观良好的熔融Zn-Al-Mg电镀钢板和制备方法》，公开了一种锌铝镁产品的生产。镀液成分为Al：4.0-10％，Mg：1.0-4.0％，余量为Zn和不可避免的杂质，该专利针对为电镀锌铝镁产品，与热镀锌产品生产工艺及产品性能存在明显区别。

国内外锌铝镁镀层的专利较多，主要为铝、镁含量的不同及添加不同的微量合金元素。主要存在：Al、Mg含量范围较宽，对应的生产工艺参数及产品性能变化较大；添加微量合金元素较多，成本较高，控制较复杂。耐黑变性能、耐腐蚀性能及高表面质量不能兼得。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板，具有优异的表面质量和耐蚀性能，同时具有优异的加工性能和耐黑变性能。

本发明另一目的在于提供一种耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板的生产方法，通过合理的镀液成分设计、配合合适的浸镀、镀后冷却、光整等工艺，生产出一种低铝镁含量Zn-(1％-3％)Al-(1％-3％)Mg的锌铝镁镀层产品。按此方法生产的锌铝镁镀层产品锌渣较少，镀层晶粒尺寸细化，具有优异的耐黑变性能和耐蚀性能，同时具有优异的表面质量和加工成型性能。

本发明具体技术方案如下：

一种耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板，包括基板和镀层，所述镀层含有以下质量百分含量的化学成分：Al 1.0-3.0％、Mg 1.0-3.0％、Cu 0.005-0.055％，Ti0.005-0.035％，Si 0.05％-1.0％，余量为Zn和不可避免的杂质。

所述基板为IF钢、低碳钢、结构钢或高强钢；

优选的，所述基板含有以下质量百分含量的化学成分：C：≤0.0030％；Si：≤0.030％；Mn：≤0.20％；P：≤0.015％；S：≤0.010％；Als：0.030％-0.055％；Nb：≤0.10％；Ti：≤0.10％；N：≤0.0040％，余量为Fe和不可避免的杂质。

一种耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板的生产方法，包括热浸镀、冷却和光整；

优选的，所述生产方法工艺流程为：钢水连铸、热轧、酸洗、冷轧、脱脂、热浸镀、冷却、钝化、光整。

所述热浸镀，所用的镀液含有以下质量百分含量的化学成分：Al 1.0-3.0％、Mg1.0-3.0％、Cu 0.005-0.055％，Ti 0.005-0.035％，Si 0.05％-1.0％，余量为Zn和不可避免的杂质。

镀液成分设计原理：Al含量控制为1.0-3.0％，铝含量偏低时，热镀后共晶组织过少，镀层耐蚀性能下降，镁易烧损，铝含量较高时，镀液中底渣量增加，镀层表面质量下降，镀层中铁含量增加，镀层脆性增加；Mg含量控制为1.0-3.0％，镁含量偏低时，热镀后共晶组织少，耐腐蚀性能不足，镁含量较高时，不仅浮渣较多，且镀层易氧化，镀层易失去金属光泽，影响外观质量。Cu、Ti元素的添加，可以起到异质核心的作用，作为第二相在晶界上生成时，会对晶界产生“钉扎”作用，阻碍位错的迁移和晶界的推进，从而减弱晶粒的长大趋势，可起到细化组织晶粒的作用；还能抑制导致斑点状的不良外观的Zn₁₁Mg₂相的生成的作用。添加Cu、Ti量少时，作用较差，添加量高时，易形成析出物，影响产品质量，控制Cu含量为0.005-0.055％，Ti含量为0.005-0.035％。镀液中含有Si时，可抑制Fe-Al合金层的成长，提高钢板的加工性。添加Si较多时热浸镀浴中的浮渣量变多且钢板表面颜色易变暗，将热浸镀的Si含量设为0.05％-1.0％的范围。

所述热浸镀，控制镀液温度为410℃-460℃，带钢入锅温度为400℃-480℃。

镀液温度及带钢入锅温度：温度较高，产生渣子较多，温度偏低，镀液的流动性变差，本发明控制镀液温度为410℃-460℃，带钢入锅温度为400℃-480℃。

所述冷却，具体为：镀后冷却速度控制在10-30℃/s，将板温冷却至不高于200℃；

进一步的，入淬水槽前板温不高于80℃，然后进入淬水槽冷却至板温不高于40℃。

为获得良好的表面质量，提高镀层组织的致密度和组织，通过调整冷却风机，镀后冷速控制在10-30℃/s，将板温冷却至不高于200℃，为保证锌铝镁成品的表面光亮度，随后冷却板温保证入淬水槽前不高于80℃，然后进入淬水槽冷却至不高于40℃。

所述光整，光整延伸率控制在0.5％-2.0％；

进一步的，板型不良时投入微拉矫。

与现有技术相比，本发明在镀液中添加微量合金元素Si、Cu和Ti，配合浸镀、镀后冷却、光整等工艺，生产出一种低铝镁含量Zn-(1％-3％)Al-(1％-3％)Mg的锌铝镁镀层产品。按此方法生产的锌铝镁镀层产品锌渣较少，镀层晶粒尺寸细化，具有优异的耐黑变性能和耐蚀性能，同时具有优异的表面质量和加工成型性能。

附图说明

图1为本发明冷却工艺；

图2为实施例1锌铝镁钢板微观形貌；

图3为实施例2锌铝镁钢板微观形貌；

图4为实施例3锌铝镁钢板截面；

图5为对比例3锌铝镁钢板截面；

图6为实施例4锌铝镁钢板截面；

图7为对比例4锌铝镁钢板截面。

具体实施方式

根据本发明中镀液成分、镀液温度、浸镀温度，镀后冷却速度、光整工艺等，通过实例具体说明本专利。

实施例1

一种耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板的生产方法，工艺流程为：钢水连铸、热轧、酸洗、冷轧、脱脂、热浸镀、冷却、钝化、光整。

所述热浸镀，所用的镀液含有以下质量百分含量的化学成分：Al含量1.72％，Mg含量1.49％，Si含量0.05％，Cu含量0.013％，Ti含量为0.008％，余量为Zn和不可避免的杂质。

所生产的耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板，包括基板和镀层，所述镀层含有以下质量百分含量的化学成分：Al含量1.72％，Mg含量1.49％，Si含量0.05％，Cu含量0.013％，Ti含量为0.008％，余量为Zn和不可避免的杂质。所述基板为IF钢，含有以下质量百分含量的化学成分：C:0.0011％，Si:0.0031％，Mn：0.1021％，P:0.0111％，S:0.0064％，Als：0.042％，Ti：0.06％，Nb:0.001％,N:0.001％，余量为Fe和不可避免的杂质。

热浸镀过程：

镀液温度及带钢入锅温度：控制镀液温度为440℃，带钢入锅温度为450℃。

镀后冷却：通过调整冷却风机，镀后冷速控制在10℃/s，将板温冷却至200℃，随后冷却板温保证入淬水槽前80℃，然后进入淬水槽冷却至40℃。

光整与拉矫：光整延伸率控制在1.0％，板型不良时投入微拉矫。

实施例1主要生产过程工艺参数控制如下表1、表2；所生产的出IF钢热浸镀锌铝镁产品力学性能见表1。

对比例1

一种锌铝镁钢板的生产方法，热浸镀所用的镀液不加Si、Cu、Ti元素，其余同实施例1。通过控制气刀参数，控制镀层重量一致(60/60)g/m²。

热浸镀过程同实施例1，具体工艺参数与实施例不同，对比例1主要生产过程工艺参数控制如下表1、表2；所生产的出IF钢热浸镀锌铝镁产品力学性能见表1。

对实施例1进行0T折弯实验，镀层未出现裂纹，同样折弯条件下比较例1镀层出现裂纹。实施例1中性盐雾实验1500小时未出现红锈，比较例1在500小时出现点状红锈。

实施例2

所述热浸镀，所用的镀液含有以下质量百分含量的化学成分：Al含量2.50％，Mg含量1.56％，Si含量0.90％，Cu含量0.050％，Ti含量为0.035％，余量为Zn和不可避免的杂质。

所生产的耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板，包括基板和镀层，所述镀层含有以下质量百分含量的化学成分：Al含量2.50％，Mg含量1.56％，Si含量0.90％，Cu含量0.050％，Ti含量为0.035％，余量为Zn和不可避免的杂质。所述基板为IF钢，含有以下质量百分含量的化学成分：C:0.0014％，Si:0.0021％，Mn：0.1221％，P:0.0141％，S:0.0074％，Als：0.044％，Ti：0.05％，Nb:0.01％,N:0.0014％，余量为Fe和不可避免的杂质。

热浸镀过程同实施例1，具体工艺参数与实施例1不同，实施例2主要生产过程工艺参数控制如下表1、表2；所生产的出IF钢热浸镀锌铝镁产品力学性能见表1。

对比例2

一种锌铝镁钢板的生产方法，热浸镀所用的镀液不加Si、Cu、Ti元素，其余同实施例2。通过控制气刀参数，控制镀层重量一致(60/60)g/m²。

热浸镀过程同实施例1，具体工艺参数与实施例不同，对比例2主要生产过程工艺参数控制如下表1、表2；所生产的出IF钢热浸镀锌铝镁产品力学性能见表1。

对实施例2进行0T折弯实验，镀层未出现裂纹，比较例2同样折弯条件下镀层出现裂纹。实施例2中性盐雾实验2000小时未出现红锈，比较例2在500小时出现点状红锈。

实施例3

所述热浸镀，所用的镀液含有以下质量百分含量的化学成分：Al含量1.70％，Mg含量1.64％，Si含量0.10％，Cu含量0.005％，Ti含量为0.010％，余量为Zn和不可避免的杂质。

所生产的耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板，包括基板和镀层，所述镀层含有以下质量百分含量的化学成分：Al含量1.70％，Mg含量1.64％，Si含量0.10％，Cu含量0.005％，Ti含量为0.010％，余量为Zn和不可避免的杂质。所述基板为IF钢，含有以下质量百分含量的化学成分：C:0.0010％，Si:0.0020％，Mn：0.1211％，P:0.0121％，S:0.0054％，Als：0.034％，Ti：0.055％，Nb:0.005％,N:0.0024％，余量为Fe和不可避免的杂质。

热浸镀过程同实施例1，具体工艺参数与实施例1不同，实施例3主要生产过程工艺参数控制如下表1、表2；所生产出的IF钢热浸镀锌铝镁产品力学性能见表1。

对比例3

一种锌铝镁钢板的生产方法，热浸-镀所用的镀液同实施例3，比较例3以5℃/s冷却，其他工艺参数同实施例3。通过控制气刀参数，控制镀层重量一致(60/60)g/m²。

对比例3主要生产过程工艺参数控制如下表1、表2；所生产的出IF钢热浸镀锌铝镁产品力学性能见表1。

实施例4

所述热浸镀，所用的镀液含有以下质量百分含量的化学成分：Al含量1.74％，Mg含量1.66％，Si含量0.40％，Cu含量0.020％，Ti含量为0.020％，余量为Zn和不可避免的杂质。

所生产的耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板，包括基板和镀层，所述镀层含有以下质量百分含量的化学成分：Al含量1.74％，Mg含量1.66％，Si含量0.40％，Cu含量0.020％，Ti含量为0.020％，余量为Zn和不可避免的杂质。所述基板为IF钢，含有以下质量百分含量的化学成分：C:0.0009％，Si:0.0010％，Mn：0.1％，P:0.0021％，S:0.0064％，Als：0.034％，Ti：0.055％，Nb:0.005％,N:0.0024％，余量为Fe和不可避免的杂质。

热浸镀过程同实施例1，具体工艺参数与实施例不同，实施例4主要生产过程工艺参数控制如下表1、表2；所生产的出IF钢热浸镀锌铝镁产品力学性能见表1。

对比例4

一种锌铝镁钢板的生产方法，热浸镀所用的镀液同实施例4，比较例4以35℃/s冷却，其他工艺参数同实施例4。通过控制气刀参数，控制镀层重量一致(60/60)g/m²。

对比例4主要生产过程工艺参数控制如下表1、表2；所生产的出IF钢热浸镀锌铝镁产品力学性能见表1。

带钢镀后冷却速度低时(比较例3)，组织粗大，提高镀后冷却速度(实施例3)，组织变的细小，MgZn₂相变的细小且数量增加，继续提高镀后冷却速度(对比例4)，镀层表面出现裂纹。

表1各实施例和对比例生产工艺与产品性能

各实施例和对比例镀液成分及镀液温度等工艺见表2所示。

表2各实施例和对比例镀液化学成分及工艺参数

实施例和比较例样板耐蚀性能通过中性盐雾试验(NSS)来检验，实验条件：试验温度，35±2℃，PH值6.5-7.2；降雾量，80cm²每小时降雾量1.0-2.0ml，不同时间表面腐蚀情况见表3所示。

表3中性盐雾板面腐蚀情况

实施例与对比例的耐黑变测量实验采用室外悬挂测试，采用美国生产的HUNTERLATi SCAN XE色差仪测量板面色差明暗值L的变化情况，不同室外悬挂时间的耐黑变测量结果见表4所示。(L值代表明暗度，表示黑白，0为黑，100为白。)

表4耐黑变测试结果

序号	原始L值	悬挂30天L值	序号	原始L值	悬挂30天L值
						实施例1	52.01	51.02	对比例1	51.01	43.69
实施例2	53.56	52.36	对比例2	52.63	42.68
						实施例3	54.11	52.02	对比例3	52.11	44.69
实施例4	52.46	51.30	对比例4	51.33	43.28

从上述实例可以看出，本发明所生产锌铝镁镀层钢板，耐黑变性能、耐蚀性能优异，表面质量及加工性能优异，锌渣等缺陷较少。

上述说明仅对本发明进行了具体的示例性描述，本专利基板为IF钢产品，其他低碳钢、结构钢、高强钢等产品仍适用，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

1.一种耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板，包括基板和镀层，其特征在于，所述镀层含有以下质量百分含量的化学成分：Al 1.0-3.0%、Mg 1.0-3.0%、Cu 0.005-0.055%，Ti0.005-0.035%，Si 0.05%-1.0%，余量为Zn和不可避免的杂质；

所述耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板的生产方法，包括热浸镀、冷却和光整；

所述热浸镀，控制镀液温度为410℃-460℃，带钢入锅温度为400℃-480℃；

镀后冷速控制在10-30℃/s，将板温冷却至不高于200℃。

2.根据权利要求1所述的耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板，其特征在于，所述基板为IF钢、低碳钢、结构钢或高强钢。

3.根据权利要求1或2所述的耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板，其特征在于，所述基板含有以下质量百分含量的化学成分：C：≤0.0030%；Si：≤0.030%；Mn：≤0.20%；P：≤0.015%；S：≤0.010%；Als：0.030%-0.055%；Nb：≤0.10%；Ti：≤0.10%；N：≤0.0040%，余量为Fe和不可避免的杂质。

4.根据权利要求1所述的耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板，其特征在于，所述冷却，入淬水槽前板温不高于80℃，然后进入淬水槽冷却至不高于40℃。

5.根据权利要求1所述的耐黑变性能优异的高表面质量锌铝镁钢板，其特征在于，所述光整，光整延伸率控制在0.5%-2.0%。