CN112342482A - 一种热镀铝锌钢板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热镀铝锌钢板及其制备方法，所述热镀铝锌钢板包括钢基板和镀层，所述镀层由如下质量分数的组分组成：Al：50‑60％，Si：1.2‑1.9％，Mg：1.2‑2.5％，Sr：0.005‑0.02％，Ti：0.005‑0.008％，余量为Zn及不可避免的杂质。采用本发明提供的热镀铝锌钢板及其制备方法，其经过检测，交流阻抗为10250‑10500Ω·cm2,腐蚀电流为0.68‑0.74A，摩擦系数为0.194‑0.203，锌花数量为71‑80个/100mm长度，具有良好的耐蚀性和耐磨性。
Description
技术领域
本发明属于带钢热镀技术领域，具体涉及一种热镀铝锌钢板及其制备方法。
背景技术
热镀铝锌钢板是以各种强度、厚度规格的冷轧钢板为基材，在双面热镀一层Al-Zn镀层所得的预镀层钢材。镀层成分融合了Al的物理保护、高耐久性及Zn的电化学保护特性，具成形性、耐热性、高反射性，在表面呈具高装饰性光亮银灰色泽及规则的花纹，并具有浮凸感。但是，镀铝锌钢板一旦镀层出现破损，则容易在破损位置发生大面积的腐蚀，如切边、划伤位置等。
近年来，为了进一步提高镀铝锌钢板的耐腐蚀性，镀铝锌镁产品成为了行业内的发展重点。添加镁元素后，虽然耐蚀性能得到一定程度的提高，但是由于镁容易氧化，生产难度增加，控制不好容易出现锌花不均，导致热镀铝锌钢板的耐磨性下降且不美观，在运输或者加工的过程中容易发黑。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种热镀铝锌钢板及其制备方法，在具有耐蚀性的同时兼具良好的耐磨性。
一方面，本发明提供了一种热镀铝锌钢板，所述热镀铝锌钢板包括钢基板和镀层，所述镀层由如下质量分数的组分组成：
Al：50-60％，Si：1.2-1.9％，Mg：1.2-2.5％，Sr：0.005-0.02％，Ti：0.005-0.008％，余量为Zn及不可避免的杂质。
进一步地，所述镀层的厚度为0.017-0.069μm。
进一步地，在所述镀层的表面，任意方向100mm的长度内，锌花数量为60-85个。
进一步地，所述锌花的尺寸为1-4mm。
进一步地，所述钢基板的厚度为0.2-2.5mm。
另一方面，本发明实施例还提供了上述的一种热镀铝锌钢板的制备方法，所述方法包括，
将碱洗钢板加热至680-740℃下保温3-7min，进行退火，再第一风冷至530-580℃，获得待镀钢板；
将所述待镀钢板进行热浸镀，获得热镀铝锌钢板；所述热浸镀所用镀液的组成如下：Al：50-60％，Si：1.2-1.9％，Mg：1.2-2.5％，Sr：0.005-0.02％，Ti：0.005-0.008％，余量为Zn及不可避免的杂质。
进一步地，所述将所述待镀钢板进行热浸镀，包括，
将所述待镀钢板在550-600℃下进行热浸镀后，依次进行第二风冷、水冷、光整、拉矫和钝化。
进一步地，所述第二风冷速率为5-7℃/S，第二风冷结束温度为280℃-300℃。
进一步地，所述水冷速率为10-12℃/S，所述水冷结束温度为40-50℃。
进一步地，所述光整延伸率为0.3-1.0％，所述拉矫延伸率为0.2-0.5％，所述钝化液为耐指纹钝化液，所述钝化液中的固含量为25-35％。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供了一种热镀铝锌钢板及其制备方法，在镀锌层中添加特定量的Al、Si、Mg、Sr和Ti，通过添加Al、Mg元素来提高热镀铝锌钢板的耐蚀性能，通过添加Si元素从而抑制铝铁化合物层过度的生长；添加Sr元素可以降低热镀铝锌钢板的摩擦系数，从而提高耐磨性；Ti元素可以细化镀层中的晶粒，从而减小锌花尺寸，从而提高热镀铝锌钢板的耐磨性。采用本发明提供的热镀铝锌钢板及其制备方法，其经过检测，交流阻抗为10250-10500Ω·cm2,腐蚀电流为0.68-0.74A，摩擦系数为0.194-0.203，锌花数量为71-80个/100mm长度，具有良好的耐蚀性和耐磨性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明的一种热镀铝锌钢板的制备方法工艺图。
图2为本发明实施例1和对比例1的交流阻抗对比图。
图3为本发明实施例1和对比例1的极化曲线对比图。
图4为本发明实施例1和对比例1的摩擦实验对比结果。
图5为本发明实施例1表面100mm长度上的锌花数量。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明中，“第一”和“第二”不表示顺序，可以理解为名称。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
一方面，本发明实施例提供了一种热镀铝锌钢板，所述热镀铝锌钢板包括钢基板和镀层，所述镀层由如下质量分数的组分组成：
Al：50-60％，Si：1.2-1.9％，Mg：1.2-2.5％，Sr：0.005-0.02％，Ti：0.005-0.008％，余量为Zn及不可避免的杂质。
镀层中各元素所起的作用如下：
Al：镀层中的Al与钢基板中的Fe反应形成了Fe-Al相的中间层，从而使得镀层与钢基板之间形成稳定的冶金结合，从而提高镀锌层的粘附性，从而提高热镀铝锌钢板镀层的耐蚀性。
Si：可使Al-Fe之间的扩散和化合作用受到抑制，有效的防止化合物层过度的生长。
Mg：铝锌镁镀层的组织有三元共晶体Zn+Al+MgZn2，镁元素在镀层里都是以金属化合物的形态存在的，不是以镁的单相存在，而金属化合物的电极电位与镁单质相比发生了很大的变化，不易氧化，使得镀层耐腐蚀性能提高。
Sr：Sr元素可以提高镀层表面的流平度和延展度，从而降低了热镀铝锌钢板的摩擦系数，提高钢板的耐磨性。如果Sr元素过高，会造成产渣比升高，如果Sr元素过低，起不到提高表面流平度和延展度的作用，因此将Sr元素的限定为0.005-0.02％％。
Ti：在550-600℃的镀液中加入Ti，细化镀层中的晶粒，从而可以减小锌花的尺寸，因此锌花的凸起深度就会变小，从而降低了热镀铝锌钢板的摩擦系数，提高钢板的耐磨性。如果Ti元素过高，锌花尺寸过小，产渣量增加，如果Ti元素过低，达不到降低锌花尺寸的目的，因此将Ti元素的限定为0.005-0.008％。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述镀层的厚度为0.017-0.069μm。
作为本发明实施例的一种实施方式，在所述镀层的表面，任意方向100mm的长度内，锌花数量为60-85个，既满足美观需求，且表面耐磨性良好。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述锌花的尺寸为1-4mm。锌花尺寸越小，且越均匀，则热镀铝锌钢板的耐磨性越好，但是锌花还兼具观赏性能，因此，锌花尺寸为1-4mm可以使热镀铝锌钢板兼具良好的耐磨性和观赏性。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述钢基板的厚度为0.2-2.5mm。
第二方面，本发明实施例还提供了上述的一种热镀铝锌钢板的制备方法，结合图1，所述方法包括，
S1，将碱洗钢板加热至680-740℃下保温3-7min，后进行退火，再第一风冷至530-580℃，获得待镀钢板；
S2，将所述待镀钢板进行热浸镀，获得水冷钢板；所述热浸镀所用镀液的组成如下：Al：50-60％，Si：1.2-1.9％，Mg：1.2-2.5％，Sr：0.005-0.02％，Ti：0.005-0.008％，余量为Zn及不可避免的杂质。
退火是为了保证待镀钢板的抗拉强度、屈服强度和断后延伸率等物理性能，经过第一风冷将待镀钢板温度冷却接近至镀液温度，以减少镀液温度波动，减少板面锌灰、锌渣等表面缺陷。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述将所述待镀钢板进行热浸镀，包括，
将所述待镀钢板在550-600℃下进行热浸镀后，依次进行第二风冷、水冷、光整、拉矫和钝化。
热浸镀温度过高，铁损增加，产渣量增加，同时也增加了第二风冷的负担；热浸镀温度过低将会导致锌液成分不均匀，镀层与钢基体之间的结合力差，从而使镀层易脱落，更易腐蚀。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述第二风冷速率为5-7℃/S，第二风冷结束温度为280℃-300℃。
第二风冷可以控制锌花大小，防止带钢过顶辊时温度过高，镀层凝固不充分，带钢与辊子摩擦产生黑点缺陷。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述水冷速率为10-12℃/S，所述水冷结束温度为40-50℃。
水冷速率不能过大，水冷速率过低将会导致冷却水水温升高，从而使镀层表面会发生氧化，导致热镀铝锌钢板表面发黑。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述光整延伸率为0.3-1.0％，所述拉矫延伸率为0.2-0.5％。
通过轻微的压下变形减轻和消除板形缺陷，提高热镀铝锌钢板的平直度。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述钝化液为耐指纹钝化液，所述钝化液中的固含量为25-35％。
经过钝化，增加镀锌板表面镀层的防腐蚀能力，防止发生黑变现象。耐指纹钝化液是指经钝化液处理后的热镀铝锌钢板表面具有良好的耐指纹性能，可用于家电产品、电子电器产品的生产，能有效防止钢板在使用过程中被人工触摸形成汗渍污染。耐指纹钝化液的种类繁多，例如可以是全无铬耐指纹钝化液，主要成分为硅烷、树脂等，其固含量为25-35％钝化液中的固含量是指钝化液烘干后剩余的固定占钝化液总量的质量百分数。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本发明的一种热镀铝锌钢板及其制备方法进行详细说明。
实施例1-3提供了一种热镀铝锌钢板及其制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将碱洗钢板加热退火，然后风冷至530-580℃，获得待镀钢板；
步骤2，将待镀钢板进入锌锅中进行热浸镀，随后风冷和水冷，获得水冷钢板；
步骤3，将水冷钢板进行光整、拉矫、钝化和卷取，获得热镀铝锌钢板。
各实施例的具体工艺控制如下：
实施例1
带钢厚度1.0mm，退火温度为720℃，保温4min，入锅温度575℃，锌锅温度595℃，锌锅内各合金元素重量百分比为：55％铝、1.6％硅、1.8％镁、0.012％锶、0.007％钛，其余为Zn和不可避免的杂质，镀后风冷至温度280℃，水冷至温度45℃，光整延伸率为0.8％，拉矫延伸率为0.4％，钝化液为固含量为30％的全无铬耐指纹钝化液。
实施例2
带钢厚度2.1mm，退火温度700℃，保温6min，入锅温度560℃，锌锅温度590℃，锌锅内各合金元素重量百分比为：55％铝、1.5％硅、1.7％镁、0.011％锶、0.006％钛，其余为Zn和不可避免的杂质，镀后风冷至温度295℃，水冷至温度50℃，光整延伸率为0.8％，拉矫延伸率为0.4％，钝化液为固含量为30％的全无铬耐指纹钝化液。
实施例3
带钢厚度1.5mm，退火温度710℃，保温5min，入锅温度565℃，锌锅温度593℃，锌锅内各合金元素重量百分比为：55％铝、1.6％硅、1.7％镁、0.011％锶、0.005％钛，其余为Zn和不可避免的杂质，镀后风冷至温度285℃，水冷至温度47℃，光整延伸率为0.8％，拉矫延伸率为0.4％，钝化液为固含量为30％的全无铬耐指纹钝化液。
对比例1
带钢厚度1.0mm，退火温度720℃，入锅温度575℃，锌锅温度595℃，锌锅内各合金元素重量百分比为：55％铝、1.6％硅、0.007％钛，其余为Zn和不可避免的杂质，镀后冷却温度280℃，水冷后温度45℃。
对比例2
带钢厚度2.0mm，退火温度720℃，入锅温度575℃，锌锅温度595℃，锌锅内各合金元素重量百分比为：55％铝、1.6％硅、1.7％镁，其余为Zn和不可避免的杂质，镀后冷却温度290℃，水冷后温度50℃。
表1
对实施例1-3，对比例1-2制备的镀铝锌钢板检测交流阻抗、腐蚀电流和摩擦系数，具体如表1所述；统计任意方向100mm长度内的锌花数量，如表1所示，并观察表面质量。
表1中，交流阻抗和腐蚀电流通过下述试验方法获得，
电化学阻抗谱和动电位极化在3.5wt％NaCl溶液中进行，试验温度为(25±1)℃。试验前，先将工作电极固定在3.5wt％NaCl电解液中浸泡10min，以获得稳定的开路电势。电化学试验在Gamry Reference 600恒电位仪上进行，参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂电极，测试试样面积为1cm2。极化测试的扫描电位范围为-0.20～+0.50V，扫描速率为0.5mV/s，对极化曲线进行Tafel拟合，得到腐蚀电流；交流阻抗测量在开路电位下进行，测量频率范围为0.1～105Hz。
摩擦系数采用MXD-02摩擦系数仪检测获得镀层钢板表面的摩擦系数。
锌花最大尺寸偏差是用同一板面最大锌花尺寸减去最小锌花尺寸获得的。
根据表1中的数据可知，实施例1-3的交流阻抗为10250-10500Ω·cm2,腐蚀电流为0.68-0.74A，摩擦系数为0.194-0.203，锌花数量为71-80个/100mm长度，平均锌花尺寸为0.25-0.41mm，锌花最大尺寸偏差为0.45-0.62mm。对比例1-2中交流阻抗为6750-8250Ω·cm2，腐蚀电流为0.27-0.35A，摩擦系数为0.573-0.698，锌花数量为78-85个/100mm长度，锌花最大尺寸偏差为3.12-2.91mm。。与对比例1-2相比，本发明实施例1-3的交流阻抗和腐蚀电流均较大，说明其耐蚀性好；摩擦系数较小，这说明其耐磨性更好，锌花尺寸偏差更小，说明锌花更均匀，耐磨性更好。
图2和3分别为实施例1和对比例1的交流阻抗对比图和极化曲线对比图。由图2和图3可见，实施例1的交流阻抗值明显大于对比例2，腐蚀电流小于对比例2，表明其耐腐蚀性能有较大提高。
图4为实施例1和对比例1的摩擦实验对比结果，对比例1的摩擦系数为0.698，而实施例1的摩擦系数仅为0.194，摩擦系数明显低于对比例。
图5为实施例1表面100mm长度上的锌花数量，可见实施例1提高了锌花的均匀性。
本发明提供了一种热镀铝锌钢板及其制备方法，在镀锌层中添加特定量的Al、Si、Mg、Sr和Ti，通过添加Al、Mg元素来提高热镀铝锌钢板的耐蚀性能，通过添加Si元素从而抑制铝铁化合物层过度的生长；添加Sr元素可以降低热镀铝锌钢板的摩擦系数，从而提高耐磨性；Ti元素可以细化镀层中的晶粒，从而减小锌花尺寸，从而提高热镀铝锌钢板的耐磨性。采用本发明提供的热镀铝锌钢板及其制备方法，其经过检测，交流阻抗为10250-10500Ω·cm2,腐蚀电流为0.68-0.74A，摩擦系数为0.194-0.203，锌花数量为71-80个/100mm长度，具有良好的耐蚀性和耐磨性。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种热镀铝锌钢板，其特征在于，所述热镀铝锌钢板包括钢基板和镀层，所述镀层由如下质量分数的组分组成：
Al：50-60％，Si：1.2-1.9％，Mg：1.2-2.5％，Sr：0.005-0.02％，Ti：0.005-0.008％，余量为Zn及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种热镀铝锌钢板，其特征在于，所述镀层的厚度为0.017-0.069μm。
3.根据权利要求1所述的一种热镀铝锌钢板，其特征在于，在所述镀层的表面，任意方向100mm的长度内，锌花数量为60-85个。
4.根据权利要求3所述的一种热镀铝锌钢板，其特征在于，所述锌花的尺寸为1-4mm。
5.根据权利要求1所述的一种热镀铝锌钢板，其特征在于，所述钢基板的厚度为0.2-2.5mm。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种热镀铝锌钢板的制备方法，其特征在于，所述方法包括，
将碱洗钢板加热至680-740℃下保温3-7min，后进行退火，再第一风冷至530-580℃，获得待镀钢板；
将所述待镀钢板进行热浸镀，获得热镀铝锌钢板；所述热浸镀所用镀液的组成如下：Al：50-60％，Si：1.2-1.9％，Mg：1.2-2.5％，Sr：0.005-0.02％，Ti：0.005-0.008％，余量为Zn及不可避免的杂质。
7.根据权利要求6所述的一种热镀铝锌钢板的制备方法，其特征在于，所述将所述待镀钢板进行热浸镀，包括，
将所述待镀钢板在550-600℃下进行热浸镀后，依次进行第二风冷、水冷、光整、拉矫和钝化。
8.根据权利要求7所述的一种热镀铝锌钢板的制备方法，其特征在于，所述第二风冷速率为5-7℃/S，第二风冷结束温度为280℃-300℃。
9.根据权利要求7所述的一种热镀铝锌钢板的制备方法，其特征在于，所述水冷速率为10-12℃/S，所述水冷结束温度为40-50℃。
10.根据权利要求7所述的一种热镀铝锌钢板的制备方法，其特征在于，所述光整延伸率为0.3-1.0％，所述拉矫延伸率为0.2-0.5％，所述钝化液为耐指纹钝化液，所述钝化液中的固含量为25-35％。
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