CN112575273A - 具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板及生产方法 - Google Patents
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Abstract
具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板及生产方法，属于金属镀层技术领域。所述锌铝镁镀层钢板镀层的化学成分及质量百分含量为Al：3.5～6%，Mg：1.5～3%，Nb：0.01～0.05%，Cr：0.01～0.05%和/或Cu：0.01～0.05%，余量为Zn和其他不可避免的杂质。其生产方法包括（1）对冷轧钢板预处理；（2）浸镀处理，以使镀液镀覆在钢板两个表面中的至少一个表面上以形成镀液层；（3）利用气刀来控制钢板表面上的镀液层的厚度；（4）冷却处理。本发明在镀层中添加Nb元素并创新生产工艺，保证镀层组织的细小，生产的中铝系列锌铝镁镀层钢板具有优良的镀层塑性与耐蚀性。
Description
技术领域
本发明属于金属镀层技术领域，具体涉及一种具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板及生产方法。
背景技术
锌由于具有优良的耐腐蚀性，特别是具有牺牲阳极保护作用，可以极大的延长钢板的使用寿命。因此，热镀锌是当今世界上应用最广泛、性能价格比最优的钢材表面处理方法。
近年来，开发出了耐蚀性更高的锌铝镁镀层钢板，其耐蚀性可以达到镀锌钢板的3～18倍以上。申请号为201911346137 .1，发明名称为“包括锌铝镁镀层的钢板及其制造方法”的专利申请中公开了一种低铝系锌铝镁产品的制造方法，但是由于低铝系锌铝镁产品镀层塑性好，其工艺控制方案中未考虑镀层塑性问题。而对于中铝成分（铝含量一般为3-11%）的锌铝镁镀层钢板，由于其较高的铝含量，镀层耐蚀性提高明显，在建筑等领域具有良好的应用前景。日本的日本制铁、日新制钢等公司开发了SD、ZAM等锌铝镁镀层钢板，但是该镀层中由于Al含量都较高，镀层的脆性较高，镀层钢板在成形后容易形成数量多且宽度大的裂纹，影响了产品的外观及使用性能。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板及生产方法。本发明采用如下技术方案：
一种具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板，其镀层的化学成分及质量百分含量为Al：3.5～6%，Mg：1.5～3%，Nb：0.01～0.05%，Cr：0.01～0.05%和/或Cu：0.01～0.05%，余量为Zn和其他不可避免的杂质。
所述镀层单面的厚度为4～43μm。
上述具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板的生产方法，包括如下步骤：（1）对冷轧钢板进行预处理；
（2）将经过预处理的钢板浸入镀液中进行浸镀处理，以使所述镀液镀覆在钢板两个表面中的至少一个表面上以形成镀液层，所述镀液的化学成分及质量百分含量为Al：3.5～6%，Mg：1.5～3%，Nb：0.01～0.05%，Cr：0.01～0.05%和/或Cu：0.01～0.05%，余量为Zn和其他不可避免的杂质；
（3）利用气刀来控制钢板的所述至少一个表面上的镀液层的厚度；
（4）对镀有镀液层的钢板进行冷却处理。
所述步骤（1）包括如下步骤：对冷轧钢板进行化学脱脂处理，脱脂时间10～15s，脱脂溶液中固碱的质量百分比为1～2%，溶液温度为70～90℃；将化学脱脂处理后的钢板进行电解脱脂处理，脱脂时间为4～8s，电解液中固碱的质量百分比为2～3%，电解液温度为70～90℃；对电解脱脂处理后的钢板进行热处理，其中，所述热处理的步骤包括：对经电解脱脂处理后的钢板进行退火处理，退火温度为680～850℃，退火时间30～90s。
所述步骤（2）浸镀时间为2～5s。
所述步骤（3）将钢板的所述至少一个表面上的镀液层的质量控制为30～300g/m2，厚度控制为4～43μm。
所述步骤（4）以10～30℃/s的冷却速度进行冷却。
所述生产方法还包括以下步骤：利用光整机对经冷却处理后的钢板进行光整处理；利用拉矫机对经光整后的钢板进行拉矫处理；利用钝化涂覆机对经拉矫后的钢板进行钝化处理；以及对经过钝化处理的钢板进行烘干处理，从而得到所述具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板。
本发明锌铝镁镀层钢板镀层中各化学元素的作用如下：
本发明控制镀层中铝元素含量在3.5～6%之间，可降低镀层中铝含量引起的镀层硬度增加。同时镀层中添加0.01～0.05%的Nb，根据Nb的细化晶粒作用，镀层中的组织均匀性可大幅提高，改善中铝锌铝镁镀层中共晶组织的结构与均匀性，从而改善中铝系列锌铝镁镀层的成形性能；利用Nb的化合物的析出，阻碍组织中富锌相的过度生长，以更多的得到共析组织，从而增加镀层的塑性。控制镁元素含量在1.5～3%之间，同时利用一定含量的Cu和Cr可增加镀层耐蚀性能的特点，在降低镀液中铝含量的同时可保证镀层的耐蚀性能；为了体现Nb、Cu、Cr元素的作用，添加量要大于0.01%，为减少合金元素添加过多对镀液性能的影响，控制元素的含量小于0.1%。
本发明是中铝系锌铝镁产品，随着铝含量的增高，镀层脆性会显著增高，因此如何保证中铝系产品的塑性是行业内的难点，本发明基于镀层组织控制，创新生产工艺并添加Nb元素，保证镀层组织的细小，从而提高其塑性。本发明在确保锌铝镁镀层钢板耐腐蚀性的同时，还可以避免由于Al含量较高引起的镀层脆性增大和成形后镀层中形成裂纹等问题。按此方法生产的中铝系列锌铝镁镀层钢板具有优良的镀层塑性与耐蚀性。
附图说明
图1是本发明实施例5中铝系锌铝镁镀层钢板的表面形貌图；
图2是本发明实施例5中铝系锌铝镁镀层钢板的剖面形貌图；
图3是本发明实施例5中铝系锌铝镁镀层钢板0T弯曲部位形貌图；
图4是本发明实施例5中铝系锌铝镁镀层钢板10%变形量拉伸形貌图；
图5是对比例4中铝系锌铝镁镀层钢板0T弯曲部位形貌图；
图6是对比例4中铝系锌铝镁镀层钢板10%变形量拉伸形貌图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板的生产方法包括如下步骤：
（1）预处理：首先，将冷轧钢板放置于溶液槽内，以利用溶液槽中的溶液对冷轧钢板进行化学脱脂处理，脱脂时间10～15s，脱脂溶液中固碱的质量百分比为1～2%，溶液温度为70～90℃；
接着，将上述化学脱脂处理后的钢板放置在电解槽内，利用电解槽中的电解液对钢板进行电解脱脂处理，脱脂时间为4～8s，电解液中固碱的质量百分比为2～3%，电解液温度为70～90℃；
然后，利用连续退火炉对上述经电解脱脂处理后的钢板进行退火处理，其中，退火温度为680～850℃，退火时间30～90s。
（2）浸镀处理：将经过上述预处理的钢板浸入镀液中进行浸镀处理，以使所述镀液镀覆在钢板两个表面中的至少一个表面上以形成镀液层，浸镀时间为2～5s，镀液的化学成分及质量百分含量为Al：3.5～6%，Mg：1.5～3%，Nb：0.01～0.05%，Cr：0.01～0.05%和/或Cu：0.01～0.05%，余量为Zn和其他不可避免的杂质。
（3）利用气刀来控制钢板的所述至少一个表面上的镀液层的质量均为30～300g/m2（对应厚度为：4-43μm），其中，气刀压力为0.1～0.5MPa。
（4）冷却处理：利用风机对上述热浸镀有镀液层的钢板进行镀后冷却处理，对镀有镀液层的钢板进行冷却处理，冷却速度10～30℃/s。
（5）上述生产方法还包括光整、拉矫、钝化、烘干处理步骤，具体为：
诸如利用光整机对上述经冷却处理后的中铝系锌铝镁镀层钢板进行光整处理，其中，光整压力为100～200t；
接着，利用拉矫机对上述经光整后的中铝系锌铝镁镀层钢板进行拉矫处理，其中，张力为10～15t；
然后，利用钝化涂覆机对上述经拉矫后的中铝系锌铝镁镀层钢板进行钝化处理；
最后，对上述经过钝化处理的中铝系锌铝镁镀层钢板进行烘干处理，其中，烘干温度为50～100℃，烘干时间为10～15s。
实施例1-14中铝系锌铝镁镀层钢板的生产工艺控制参数见表1、2，镀液层的化学成分、单面重量及厚度见表3。
表1. 实施例1-14生产工艺控制参数-1
表2. 实施例1-14生产工艺控制参数-2
对比例1-4
首先，对钢板进行如下预处理：对冷轧钢板进行化学脱脂处理，其中，溶液中固碱的质量百分比为2%，溶液温度为90℃，脱脂时间为15s；对钢板进行电解脱脂处理，其中，电解液中固碱的质量百分比为2%，溶液温度为90℃，脱脂时间为8s；对上述经电解脱脂处理后的钢板进行退火处理，其中，退火温度为820℃，退火时间为70s。
接着，将经上述预处理的钢板浸入具有如下表1中对比例1-4示出的含量的化学成分的锌铝镁镀液中，以钢板的正反面上形成镀液层。
然后，利用气刀来控制上述经热浸镀处理的钢板的镀液层的厚度。在对比例1-4中，单面镀液层的质量均为70g/m2（对应厚度为：10μm）。
接着，对钢板进行镀后冷却处理，冷却速度为20℃/s。
然后，对钢板进行后续的光整处理、拉矫处理、钝化处理和烘干处理。
对比例1-4镀液层的化学成分、单面重量及厚度见表3。
表3. 实施例及对比例镀液层的化学成分、单面重量及厚度
性能评价
分别对上述通过实施例1-14和对比例1-4得到的锌铝镁镀层钢板进行中性盐雾试验和镀层成形性测试（0T弯曲试验与10%变形量拉伸试验）。由此来评价钢板的性能，结果见表4、5。中性盐雾试验是按照GB/T10125-2012进行的，通过该实验测量了包括热浸镀层的钢板出现5%红锈的时间。
表4. 中性盐雾试验结果
由表4可知，实施例1-14的钢板出现5%红锈的时间均远远长于对比例1（GI镀层成分），相同镀层重量钢板出现5%红锈的时间为对比例1的11.43倍以上，实施例4中镀层重量仅为单面30g/m2情况下，镀层钢板出现5%红锈的时间为对比例1（单面镀层重量70 g/m2）的5.48倍左右。对比例2为镀层不添加Nb、Cu、Cr的情况，对比例3为镀层中添加Nb的情况，对比例4为镀层添加Cu、Cr的情况，由表2中示出的结果可以看出，添加了Cu、Cr的镀层较同等铝镁含量镀层具有更好的耐蚀性，镀层中添加Nb对耐蚀性没有影响。
表5. 镀层成形性测试结果
注：○表示无开裂无剥落；X表示镀层开裂或剥落。
由表5可知，在0T弯曲试验或10%变形量拉伸试验中，对比例2、4的未添加Nb元素的锌铝镁镀层钢板试验后镀层出现裂纹。由表5结果可知，根据本发明的镀层的钢板均表现出了优异的成形性。
根据本发明的上述实施例的锌铝镁镀层及包括其的钢板在确保耐腐蚀性的同时，还可以避免由镀层成形性差的问题。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体地示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离如权利要求和它们的等同物所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在此做出形式和细节上的各种改变。应当仅仅在描述性的意义上而不是出于限制的目的来考虑实施例。因此，本发明的范围不是由本发明的具体实施方式来限定，而是由权利要求书来限定，该范围内的所有差异将被解释为包括在本发明中。
Claims (8)
1.具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板，其特征在于，所述锌铝镁镀层钢板镀层的化学成分及质量百分含量为Al：3.5～6%，Mg：1.5～3%，Nb：0.01～0.05%，Cr：0.01～0.05%和/或Cu：0.01～0.05%，余量为Zn和其他不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板，其特征在于，镀层单面的厚度为4～43μm。
3.具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括如下步骤：
（1）对冷轧钢板进行预处理；
（2）将经过预处理的钢板浸入镀液中进行浸镀处理，以使所述镀液镀覆在钢板两个表面中的至少一个表面上以形成镀液层，所述镀液的化学成分及质量百分含量为Al：3.5～6%，Mg：1.5～3%，Nb：0.01～0.05%，Cr：0.01～0.05%和/或Cu：0.01～0.05%，余量为Zn和其他不可避免的杂质；
（3）利用气刀来控制钢板的所述至少一个表面上的镀液层的厚度；
（4）对镀有镀液层的钢板进行冷却处理。
4.根据权利要求3所述的具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板的生产方法，其特征在于，所述步骤（1）包括如下步骤：
对冷轧钢板进行化学脱脂处理，脱脂时间10～15s，脱脂溶液中固碱的质量百分比为1～2%，溶液温度为70～90℃；
将化学脱脂处理后的钢板进行电解脱脂处理，脱脂时间为4～8s，电解液中固碱的质量百分比为2～3%，电解液温度为70～90℃；
对电解脱脂处理后的钢板进行热处理，其中，所述热处理的步骤包括：对经电解脱脂处理后的钢板进行退火处理，退火温度为680～850℃，退火时间30～90s。
5.根据权利要求4所述的具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板的生产方法，其特征在于，所述步骤（2）浸镀时间为2～5s。
6.根据权利要求5所述的具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板的生产方法，其特征在于，所述步骤（3）将钢板的所述至少一个表面上的镀液层的质量控制为30～300g/m2，厚度控制为4～43μm。
7.根据权利要求6所述的具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板的生产方法，其特征在于，所述步骤（4）以10～30℃/s的冷却速度进行冷却。
8.根据权利要求3-7任一项所述的具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法还包括以下步骤：
利用光整机对经冷却处理后的钢板进行光整处理；
利用拉矫机对经光整后的钢板进行拉矫处理；
利用钝化涂覆机对经拉矫后的钢板进行钝化处理；以及
对经过钝化处理的钢板进行烘干处理，从而得到所述具有优良镀层塑性的中铝系锌铝镁镀层钢板。
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| JP2002030405A (ja) * | 2000-03-31 | 2002-01-31 | Nippon Steel Corp | 高耐食性を有し加工性に優れためっき鋼材およびその製造方法 |
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