CN111748758B - 一种粘胶性优良的润滑处理热镀锌钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种粘胶性优良的润滑处理热镀锌钢板及其制造方法，所述热镀锌钢板，包括：冷轧钢板及其表面从下自上依次设置热镀锌镀层、复合化合物层、防锈油膜；其中，所述热镀锌镀层，其成分质量百分比为：Al 0.1～0.4，余量Zn及不可避免的杂质；并且该热镀锌镀层具有粗糙度值为0.6～1.5μm；所述复合化合物层，主要由乙酸锌、乙二酸锌中的一种或者两种盐组成，复合化合物层的单位面积质量为8～170mg/m2；所述复防锈油膜的重量为0.1～3g/m2。所述冷轧钢板为冲压用IF钢。本发明使热镀锌钢板在保持了作为汽车车体用钢板原有的性能外，还具有良好的加工成形性能(良好的表面润滑性与冲压加工稳定性)，并且具有优异的汽车用胶粘胶适应性。
Description
技术领域
本发明涉及热镀锌钢板，特别涉及一种粘胶性优良的润滑处理热镀锌钢板及其制造方法。
背景技术
热镀锌钢板(GI钢板)具有优越的耐腐蚀性能与表面质量，以及良好的焊接性与涂装性，广泛应用于各类中高档轿车车体板。然而，镀锌钢板的镀层硬度低，在冲压成形时，容易产生镀层表面划伤、锌层脱落、模具粘锌现象，导致冲压成形稳定性差，甚至发生冲压开裂。用户反映，GI钢板在冲压汽车门内板、行李箱内板、侧围外板等变形复杂零件时，时常发生冲压成形波动大、冲压开裂的问题。此外，随着汽车工业的发展，大型面板一体成形技术广泛应用，又进一步要求汽车钢板具有优良的冲压成形性能。
为解决上述热镀锌钢板的冲压成形性不稳定、模具粘锌等问题，在日本专利特开平1－319661号公报中，公开了一种可以较好地解决上述问题的方案，即在热镀锌或合金化热镀锌钢板表面再电镀一层硬质的铁系合金层(如Fe－P合金层)得到双镀层的热镀锌钢板。这一双镀层热镀锌钢板虽然可以较好地解决问题，但是该方案需在热镀锌或热镀锌合金化后作进一步的电镀处理，不仅工序复杂，而且生产成本也高。
中国专利申请CN102888578A公开了一种具有优良表面摩擦特性的热镀锌钢板的生产方法，该专利技术方案为通过表面处理方式在热镀锌GI钢板表面形成一层含Mn、P、Ni化合物的表面润滑层，该方案对改善热镀锌钢板表面摩擦特性、提高其加工成形稳定性具有理想的效果。然而，在实际应用中发现，该方案存在汽车用胶粘胶适应性差的问题，即按照该技术方案制造的产品存在对某些汽车用胶的粘附不良的问题。
中国专利公告CN101448974B中公开了一种金属表面的羧化处理方法。根据该专利方案，采用含10－18个碳原子的线性饱和羧酸混合物对金属表面进行羧化处理，这样的处理方法可以用于金属的临时性防腐蚀保护用途，也可以用于改善金属板材的表面摩擦特性。该技术方案采用了长碳链的饱和羧酸处理，处理剂含有机共溶剂且要求处理剂有足够的氧化性，处理剂准备及生产操作难度大。
发明内容
为克服现有技术中存在的汽车用胶粘胶适应性差的问题，本发明的目的在于提供一种粘胶性优良的润滑处理热镀锌钢板及其制造方法，使热镀锌钢板在保持作为汽车车体用钢板原有的性能外，还具有良好的加工成形性能(良好的表面润滑性与冲压加工稳定性)，并且具有优异的汽车用胶粘胶适应性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
本发明所述润滑处理热镀锌钢板，在保持了作为汽车车体用钢板原有的性能外，还具有良好的表面润滑性、良好的冲压成形性，以及良好的汽车用胶粘胶适应性。该热镀锌钢板的良好表面润滑性与冲压成形性是通过在完成热镀锌获得热镀锌镀层并冷却、平整处理后对其表面作进一步的表面处理而实现的。这里所说的表面处理是一种表面润滑处理，通过该表面处理可以在热镀锌钢板镀层表面形成一层薄的复合化合物层，该复合化合物层在冲压成形过程中起到表面润滑作用，可以改善热镀锌钢板在冲压加工成形过程中的流动性，消除或减轻热镀锌钢板在冲压成形过程中的镀层表面划伤、锌层脱落、模具粘锌现象，从而提高热镀锌钢板的冲压成形性能。同时，通过该表面处理获得的润滑处理热镀锌钢板，解决了已有技术中存在的汽车用胶粘胶适应性差的问题，并且该润滑处理热镀锌钢板亦具有良好的汽车厂的涂装前预处理适应性。
具体地，本发明所述的粘胶性优良的润滑处理热镀锌钢板，包括：冷轧钢板及其表面从下自上依次设置热镀锌镀层、复合化合物层、防锈油膜；其中，
所述热镀锌镀层，其成分质量百分比为：Al 0.1～0.4，余量Zn及不可避免的杂质；并且该热镀锌镀层具有粗糙度值为0.6～1.5μm；
所述复合化合物层，主要由乙酸锌、乙二酸锌中的一种或者两种盐组成，复合化合物层的单位面积质量为8～170mg/m2；
所述复防锈油膜的重量为0.1～3g/m2。
优选的，所述冷轧钢板为冲压用IF钢。
在本发明所述热镀锌钢板的设计中：
所述冷轧钢板表面上的热镀锌镀层，其成分控制质量百分比为：Al0.1～0.4，余量的Zn及不可避免的杂质。若镀层成分Al含量过低(例如小于0.1％质量百分比)，则会引起热镀锌镀层结合力下降；若镀层成分Al含量过高(例如大于0.4％质量百分比)，则热镀锌处理时锌锅不易控制，容易在镀层表面形成锌灰、锌渣等杂质。
所述冷轧钢板表面上的热镀锌镀层，其表面粗糙度值控制为0.6～1.5μm。若粗糙度值低于0.6μm，则会影响钢板表面的储油效果从而影响钢板的冲压加工性能；若粗糙度值大于1.5μm，则由于粗糙度值过大影响本发明的效果，在热镀锌镀层表面上形成的复合化合物层起不到足够的润滑效果，并且粗糙度值过大会影响到钢板涂装后的外观质量。所述冷轧钢板表面上的热镀锌镀层的表面粗糙度值是通过热镀锌镀层冷却后的平整处理来控制的，确切地说，是通过该平整处理的工作辊的表面状态以及平整工艺来控制与实现的。
根据本发明，所述冷轧钢板表面上的热镀锌镀层，其表面粗糙度值控制最佳为0.8～1.2μm。
根据本发明，所述热镀锌镀层表面上的复合化合物层，主要由乙酸锌、乙二酸锌中的一种或者两种盐组成，复合化合物层的单位面积质量为8～170mg/m2。所述复合化合物层具有良好的固体润滑效果，在热镀锌钢板冲压成形过程中起到表面润滑作用，起到改善热镀锌钢板在冲压加工成形过程中的流动性，消除或减轻热镀锌钢板冲压成形过程中的镀层表面划伤、锌层脱落、模具粘锌现象，从而提高热镀锌钢板的冲压成形性能。若所述复合化合物层的单位面积质量小于8mg/m2，则起到的润滑效果有限，不足以改善热镀锌钢板的冲压成形性能；若所述复合化合物层的单位面积质量大于170mg/m2，则起到的润滑效果达到饱和状态，同时过多的复合化合物层对钢板的焊接性能、涂装性能会带来负面影响，例如会导致热镀锌钢板的磷化膜结晶不均匀，粘胶适应性差。
根据本发明，作为较佳条件，所述热镀锌镀层表面上的复合化合物层的单位面积质量为12～100mg/m2。
作为最佳条件，所述热镀锌镀层表面上的复合化合物层的单位面积质量为20～50mg/m2。
此外，为提高所述润滑处理热镀锌钢板耐腐蚀性以及进一步改进其加工成形性，在所述复合化合物层表面上涂以适当的防锈油膜是可取的方案。所述防锈油可以为通常所用的商品化的防锈润滑油，其油膜重量为0.1～3g/m2。
本发明所述粘胶性优良的润滑处理热镀锌钢板的制造方法，其包括如下步骤：
1)冷轧钢板经过清洗、连续退火处理后进行热镀锌，获得热镀锌镀层；
2)热镀锌镀层冷却后经过平整处理，获得合适的热镀锌镀层表面状态，即热镀锌镀层具有0.6～1.5μm的粗糙度值；
3)在常温下使含乙酸、乙二酸中的一种或者两种酸的水溶液均匀涂覆于所述热镀锌镀层表面，然后采用热风加热或电感加热方式加热钢板，使钢板温度在5～20秒钟内达到100～160℃，获得获得所述的复合化合物层；
4)在复合化合物层表面涂覆防锈润滑油层。
优选的，步骤3)采用辊涂方法在热镀锌镀层表面获得复合化合物层。
本发明的优点在于：
本发明采用含乙酸、乙二酸中的一种或者两种酸的水溶液作为处理剂溶液，将该水溶液均匀涂覆于热镀锌钢板表面，该水溶液中的乙酸和/或乙二酸与钢板的镀锌层发生化学反应，当钢板被加热至100～160℃后，即在热镀锌镀层表面上形成本发明所述的复合化合物层，即主要由乙酸锌、乙二酸锌中的一种或者两种盐组成的复合化合物层。该复合化合物层具有良好的固体润滑效果，在热镀锌钢板冲压成形过程中起到表面润滑作用，起到改善热镀锌钢板在冲压加工成形过程中的流动性，消除或减轻热镀锌钢板冲压成形过程中的镀层表面划伤、锌层脱落、模具粘锌现象，从而提高热镀锌钢板的冲压成形性能。同时，依据本发明获得的复合化合物层，可以解决已有技术中存在的汽车用胶粘胶适应性差的问题，并且具有良好的汽车厂的涂装前预处理适应性。
根据本发明，热镀锌钢板表面被均匀涂覆含乙酸、乙二酸中的一种或者两种酸的水溶液后的加热处理控制温度为100～160℃(钢板达到的温度)，只有这样才能获得本发明所述功能(既具有良好的润滑功能，又具有良好的汽车用胶粘胶适应性以及良好的汽车厂的涂装前预处理适应性)的复合化合物层。若控制温度低于100℃，则由于形成的复合化合物层含有较多的水份，则对汽车用胶的粘胶适应性变差，并且润滑性能下降；若控制温度高于160℃，则由于形成的复合化合物层会由于失去部分结晶水发生裂化或分解，导致冲压润滑功能以及汽车厂涂装前预处理适应性变差。
附图说明
图1为粘胶示意图。
图2为热镀锌钢板表面摩擦特性对比示意图。
具体实施方式
下面以实施例和附图对本发明做进一步说明。
将冷轧IF钢板按照通常的热镀锌工艺进行热镀锌，获得热镀锌钢板，使镀层的成分为(质量百分比)：Al 0.1～0.4、余量Zn及不可避免的杂质，然后通过平整处理控制镀层表面的粗糙度为0.6～1.5μm。在常温下，采用辊涂的方法使含乙酸、乙二酸的水溶液均匀涂覆于热镀锌钢板表面，并进行热风加热处理，加热钢板使钢板温度在5～20秒钟内达到100～160℃，在热镀锌钢板表面形成不同重量的复合化合物层(见表1)。然后在钢板表面涂覆适量的防锈润滑油，于室温下放置24小时后进行性能评价。
以同样的热镀锌钢板(未经含乙酸、乙二酸的水溶液涂覆处理，或者即使经过处理但未能形成足够量的复合化合物层，或者形成了过量的复合化合物层)作为对比例试样，以相同的条件涂覆相同的防锈润滑油，于室温下放置24小时后进行性能评价。
性能评价：包含表面摩擦系数测量、涂装适应性评价、粘胶适应性评价三方面。
1、表面摩擦系数测量：
采用平板滑动法，在相同条件下测量本发明润滑处理热镀锌钢板以及对比例试样的表面摩擦系数。测量条件为：压头压力2000N，压头温度25℃，试样滑动速度300mm/min，滑动距离100mm。以钢板表面摩擦系数评价钢板表面复合化合物层的润滑效果。摩擦系数越小，则润滑效果越好，改善热镀锌钢板冲压成形性能的效果就越好。
2、涂装适应性评价：
采用某汽车厂所用的磷化工艺，对本发明润滑处理热镀锌钢板以及对比例试样在相同条件下进行磷化试验，然后在扫描电子显微镜下观察磷化膜均匀性质量。磷化试验条件为：磷化液牌号为帕卡PLB3020，脱脂温度50℃、时间2分钟，表调温度常温、时间30秒，磷化温度40℃、时间2分钟。
3、粘胶适应性评价：
选取汽车用胶(汉高8026GB-25、陶氏1040)进行粘胶适应性评价。将钢板试样切为大小25mm*150(mm)，按照图1示例进行粘胶，然后在180℃下烘烤30min使胶层固化。胶层固化后在室温下放置24hr，然后进行剪切剥离拉伸试验，检查胶层剥离失效界面情况。若胶层剥离失效为内聚剥离(即剥离发生于胶层内部)占比80％以上(胶层/钢板界面剥离占比小于20％)，则评价结果为OK(合格)；若内聚剥离占比小于80％(胶层/钢板界面剥离占比大于20％)，则评价结果为NG(不合格)。
性能评价结果如表2所示。可见，本发明润滑处理热镀锌钢板(实施例1～6)与对比试样热镀锌钢板(对比例1)相比，其表面摩擦系数明显下降，表面摩擦系数下降了约20～30％。这表明本发明所述技术方案可改善热镀锌钢板的冲压润滑性能，并且具有良好的磷化涂装与粘胶适应性。
表2中的对比例3的评价结果提示，当热镀锌钢板表面形成的复合化合物层的重量(单位面积的质量)过大时，其涂装适应性与粘胶适应性均变差，磷化处理时在钢板表面形成的磷化膜结晶不均匀。对比例2则由于形成的复合化合物层过少，导致润滑效果有限。对比例4由于加热处理不足(钢板达到的温度过低)，导致润滑效果不足，并且粘胶适应性不好。对比例5则由于加热处理过头(钢板达到的温度过高)，导致润滑效果不足，并且涂装适应性不好，磷化膜结晶不均匀。
图2是本发明实施例2、实施例5与对比例1、对比例2所示热镀锌钢板表面摩擦特性对比图，横坐标为摩擦次数，可以表征摩擦时间长短，摩擦次数多则摩擦时间长。
如图2所示，对比例热镀锌钢板其表面摩擦系数随着摩擦时间的延长而急剧增大，即表明该热镀锌钢板的摩擦特性在摩擦过程中很不稳定，在实际冲压成形中即表现为冲压成形性能不稳定。
而本发明实施例热镀锌钢板则表现为摩擦特性很稳定，这表明本发明技术方案不仅改善了热镀锌钢板在冲压成形过程中的润滑性与流动性，还提高了热镀锌钢板的冲压成形稳定性。
表1、实施例与对比例的试验条件
表2、实施例与对比例的性能评价结果
Claims (4)
1.一种粘胶性优良的润滑处理热镀锌钢板，包括：冷轧钢板及其表面从下自上依次设置热镀锌镀层、复合化合物层、防锈油膜；其中，所述热镀锌镀层，其成分质量百分比为：Al0.1～0.4，余量Zn及不可避免的杂质；并且该热镀锌镀层具有粗糙度值为0.6～1.5μm；
所述复合化合物层，主要由乙酸锌组成，复合化合物层的单位面积质量为8～50mg/m2；
所述防锈油膜的重量为0.1～3g/m2；
且，所述热镀锌钢板通过如下方法获得，包括：
1)冷轧钢板经过清洗、连续退火处理后进行热镀锌，获得热镀锌镀层；
2)热镀锌镀层冷却后经过平整处理，获得合适的热镀锌镀层表面状态，即热镀锌镀层具有0.6～1.5μm的粗糙度值；
3)在常温下使含乙酸的水溶液均匀涂覆于所述热镀锌镀层表面，然后采用热风加热或电感加热方式加热钢板，使钢板温度在5～20秒钟内达到100～160℃，获得获得所述的复合化合物层；
4)在复合化合物层表面涂覆防锈润滑油层。
2.如权利要求1所述的粘胶性优良的润滑处理热镀锌钢板，其特征在于，所述冷轧钢板为冲压用IF钢。
3.如权利要求1或2所述的粘胶性优良的润滑处理热镀锌钢板的制造方法，其特征是，包括如下步骤：
1)冷轧钢板经过清洗、连续退火处理后进行热镀锌，获得热镀锌镀层；
2)热镀锌镀层冷却后经过平整处理，获得合适的热镀锌镀层表面状态，即热镀锌镀层具有0.6～1.5μm的粗糙度值；
3)在常温下使含乙酸的水溶液均匀涂覆于所述热镀锌镀层表面，然后采用热风加热或电感加热方式加热钢板，使钢板温度在5～20秒钟内达到100～160℃，获得获得所述的复合化合物层；
4)在复合化合物层表面涂覆防锈润滑油层。
4.如权利要求3所述的粘胶性优良的润滑处理热镀锌钢板的制造方法，其特征是，步骤3)采用辊涂方法在热镀锌镀层表面获得复合化合物层。
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