CN114411077A - 一种镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢及热镀工艺 - Google Patents
一种镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢及热镀工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114411077A CN114411077A CN202210055803.1A CN202210055803A CN114411077A CN 114411077 A CN114411077 A CN 114411077A CN 202210055803 A CN202210055803 A CN 202210055803A CN 114411077 A CN114411077 A CN 114411077A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stainless steel
- zinc
- aluminum
- alloy
- magnesium alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 141
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title claims abstract description 141
- 238000007747 plating Methods 0.000 title claims abstract description 73
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 64
- -1 zinc aluminum magnesium Chemical compound 0.000 title claims abstract description 56
- 229910000611 Zinc aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- HXFVOUUOTHJFPX-UHFFFAOYSA-N alumane;zinc Chemical compound [AlH3].[Zn] HXFVOUUOTHJFPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 81
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 81
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims abstract description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 40
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 34
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 34
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 20
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 claims description 19
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 19
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910000619 316 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910018134 Al-Mg Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910018467 Al—Mg Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 3
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001039 duplex stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910007570 Zn-Al Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 6
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 238000005246 galvanizing Methods 0.000 description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical group [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001105 martensitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
- C23C2/06—Zinc or cadmium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C18/00—Alloys based on zinc
- C22C18/04—Alloys based on zinc with aluminium as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
Abstract
本发明公开一种镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢及热镀工艺,属于不锈钢的技术领域。所述高耐蚀不锈钢的结构为:以不锈钢作为基板,以锌铝或锌铝镁作为镀层,所述镀层合金量单面60‑200g/m2。所述热镀工艺依次为:根据使用环境选用不锈钢基板的热轧板或冷轧板→脱脂→水洗→烘干→罩式退火或连续退火→酸洗活化→热浸镀→冷却→光整→拉矫→烘干→打卷→喷号→入库。本发明克服了一般不锈钢在复杂多变的腐蚀使用环境中存在的点腐蚀缺陷、晶界腐蚀缺陷和应力腐蚀缺陷,满足更高耐腐蚀环境要求、更长久耐腐蚀时间要求、表面更美观要求。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢的技术领域,涉及一种镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢及热镀工艺。
背景技术
随着技术的不断发展,腐蚀环境更加复杂,耐腐蚀要求更高,相应的耐腐蚀技术被不断开发出来。其中最主要的技术如钢板表面的熔融热镀锌(GI)技术,已经被钢铁工业、化工工业、建筑行业、汽车装饰行业广泛使用。上世纪60、70年代起,美国内陆钢厂、日本新日铁、日新制钢、澳大利亚、欧洲都提出了工艺方法,制定了技术标准。
然而,现有的耐腐蚀镀覆主要目的是为了使得普通不耐腐蚀钢材,经过金属或合金的钢板表面镀覆,从而能够应用在传统耐腐蚀钢的应用环境当中。其中的镀锌铝系涂层的普通不耐腐蚀钢材表面的应用更是如此。
但是在盐分较高或者海洋环境使用时,由于海水、海洋大气腐蚀性强,切断面及钉孔愈合难以实现,亟待需要一种能够提高现有的镀覆钢板的耐腐蚀性能的工艺和产品。
例如,中国专利CN113388796A公开了钢材表面热镀锌铝镁镀液及使用该镀液的镀覆方法,其中的镀液成分复杂,Al含量非常高,还含有昂贵的Ce元素选择,且通过钢材的元素选择发现,并非耐腐蚀钢种,采用的镀覆方式为热浸镀,与不锈钢的电镀完全不同。
中国专利CN112575275A公开了高成形性的热浸镀锌铝镁合金镀层钢板及其制备方法,其中的微量合金元素为钛,钢基从成分看为非耐腐蚀钢种,采用的镀覆方式为热浸镀,与不锈钢的电镀完全不同。
中国专利CN111534777A公开了一种具有切口耐蚀性的热浸镀锌铝镁镀层钢板及其制备方法,其中不仅需要根据钢板厚度控制镀层中的镁和铝的质量分数,而且冷却方式分为第一冷却速度和第二冷却速度,钢板预热温度也需要根据钢板厚度进行控制,镀覆工艺复杂,钢板材质为CQ级别,由于CQ是商业级,就是普钢(非耐腐蚀钢种),适用于制造形状简单的产品及机械咬合成型的产品。
中国专利CN110777290A公开了一种热浸镀锌铝镁高强钢,基材表面的锌铝镁合金镀层的化学成分按重量百分比计,包括:AL:9.0-13.0%,Mg:2.0-4.0%,Si:0.02-0.1%,Ni:0.01-0.05%,RE:0.01-0.2%,余量为Zn以及不可避免的杂质元素;可见,其中的锌铝镁合金镀层成分复杂,还含有成本高的稀土元素选择,基材从成分看为非耐腐蚀钢种。
综上,现有的热浸镀锌铝系合金制备镀层针对的为非耐腐蚀钢种,镀覆方式为热浸镀,镀层中成分复杂,含有价格昂贵的元素选择,镀覆完后处理控制难度大。
而现有的不锈钢镀覆包括不锈钢镀锌技术、不锈钢镀银技术、不锈钢镀镍技术、不锈钢镀铜技术、不锈钢镀铬技术等,其中的不锈钢镀铬技术也已普遍应用,比如马氏体不锈钢2Cr13、3Cr13、9Cr18、9Cr18MoV、Cr17Ni2等不含镍、低含镍的铬系不锈钢,采用装饰镀铬克服在大气下变色的问题;为了提高奥氏体不锈钢的硬度、耐磨性、延长使用寿命,常常采用镀硬铬的方法,但是并未给出将热浸镀锌铝系合金制备镀层应用于不锈钢,以应对复杂多变的腐蚀使用环境。
因此,通过研发一种镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢及热镀工艺,以保证不锈钢板表面镀覆锌铝镁镀层或者锌铝镀层,镀层合金以锌为主,配以铝、镁合金,适当添加其它元素,如硅、铬、镍等,增强抗腐蚀性能,增加硬度、提高耐磨性,是非常必要的。
发明内容
本发明解决的技术问题是如何克服一般不锈钢在复杂多变的腐蚀使用环境中存在的点腐蚀缺陷、晶界腐蚀缺陷和应力腐蚀缺陷,满足更高耐腐蚀环境要求、更长久耐腐蚀时间要求、表面更美观要求。
为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
一种镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢,所述高耐蚀不锈钢的结构为:以不锈钢作为基板,以锌铝合金或锌铝镁合金作为镀层,所述镀层合金量单面60-200g/m2。
优选地,所述不锈钢和镀层合金的成分选择根据使用环境要求来确定。
优选地,所述锌铝合金镀层为1wt.%<Al<12wt.%,适当添加Si、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti、Nb、V元素,余量为Zn和其他不可避免的杂质;所述锌铝镁合金镀层为1wt.%<Al<12wt.%、1wt.%<Mg<5wt.%,适当添加Si、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti、Nb、V元素,余量为Zn和其他不可避免的杂质。
优选地,所述锌铝合金镀层为1wt.%<Al<12wt.%、Si<1.5wt.%,适当添加Cr、Ni、Mo、Cu、Ti、Nb、V等元素,余量为Zn和其他不可避免的杂质;所述锌铝镁合金镀层为1wt.%<Al<12wt.%、1wt.%<Mg<5wt.%、Si<1.5wt.%,适当添加Cr、Ni、Mo、Cu、Ti、Nb、V等元素,余量为Zn和其他不可避免的杂质。
优选地,当所述使用环境要求为pH>11时的强碱性环境,不锈钢选用奥氏体不锈钢或耐碱性腐蚀的不锈钢,镀层选用锌铝镁合金;其中,锌铝镁合金为1.5wt.%<Al<4wt.%、1wt.%<Mg<5wt.%,镀层合金量单面60-120g/m2;
优选地,当所述使用环境要求为pH>11时的强碱性环境,不锈钢选用奥氏体不锈钢或耐碱性腐蚀的不锈钢,镀层选用锌铝镁合金;其中,锌铝镁合金为1.5wt.%<Al<4wt.%、1wt.%<Mg<5wt.%、Si<1.5wt.%,镀层合金量单面60-120g/m2。
当所述使用环境要求为年限70-150年的长时间耐强碱性环境,基板选择Cr含量更高的不锈钢,镀层合金量单面100-200g/m2。
优选地,当所述使用环境要求为pH<3时极酸性环境,不锈钢选用316不锈钢、316L不锈钢或其他耐酸性腐蚀的不锈钢,镀层选用锌铝合金;其中,锌铝合金为1wt.%<Al<11wt.%,镀层合金量单面60-120g/m2。
优选地,当所述使用环境要求为pH<3时极酸性环境,不锈钢选用316不锈钢、316L不锈钢或其他耐酸性腐蚀的不锈钢,镀层选用锌铝合金;其中,锌铝合金为1wt.%<Al<11wt.%、Si<1.5wt.%,镀层合金量单面60-120g/m2。
当所述使用环境要求为年限70-150年的长时间耐极酸性环境,基板选择耐酸能力更高的不锈钢,镀层合金量单面100-200g/m2。
优选地,当所述使用环境要求为大气或海洋环境中的建筑结构用钢,不锈钢选用索氏体不锈钢、或海洋用回火索氏体不锈钢、或贝氏体不锈钢、或含镍铁素体不锈钢、或双相不锈钢、以及其他适合用于建筑结构的不锈钢,镀层选用锌铝镁合金;其中,1wt.%<Al<4wt.%、1wt.%<Mg<5wt.%。
优选地,当所述使用环境要求为大气或海洋环境中的建筑结构用钢,不锈钢选用索氏体不锈钢、或海洋用回火索氏体不锈钢、或贝氏体不锈钢、或含镍铁素体不锈钢、或双相不锈钢、以及其他适合用于建筑结构的不锈钢,镀层选用锌铝镁合金;其中,1wt.%<Al<4wt.%、1wt.%<Mg<5wt.%、Si<1.5wt.%。
优选地,当所述使用环境要求为使用年限30年以下、表面有美观要求、又有成本要求,不锈钢选用Cr含量14wt.%以下的不锈钢,镀层选用锌铝镁合金;其中,1wt.%<Al<2wt.%、1wt.%<Mg<5wt.%。
优选地,当所述使用环境要求为使用年限30年以下、表面有美观要求、又有成本要求,不锈钢选用Cr含量14wt.%以下的不锈钢,镀层选用锌铝镁合金;其中,1wt.%<Al<2wt.%、1wt.%<Mg<5wt.%、Si<1.5wt.%。
优选地,当所述使用环境要求为使用年限100年、表面美观要求高、成本因素不敏感,不锈钢选用316不锈钢、或316L不锈钢、或其他长寿命的奥氏体不锈钢,或439不锈钢、或441不锈钢、或436不锈钢、或444不锈钢、或其他长寿命的铁素体不锈钢;镀层选用锌铝镁合金;其中,1wt.%<Al<2wt.%、1wt.%<Mg<5wt.%。
优选地,当所述使用环境要求为使用年限100年、表面美观要求高、成本因素不敏感,不锈钢选用316不锈钢、或316L不锈钢、或其他长寿命的奥氏体不锈钢,或439不锈钢、或441不锈钢、或436不锈钢、或444不锈钢、或其他长寿命的铁素体不锈钢;镀层选用锌铝镁合金;其中,1wt.%<Al<2wt.%、1wt.%<Mg<5wt.%、Si<1.5wt.%。
所述的镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢的热镀工艺,所述热镀工艺依次为:根据使用环境选用不锈钢基板的热轧板或冷轧板→脱脂→水洗→烘干→罩式退火或连续退火→酸洗活化→热浸镀→冷却→光整→拉矫→烘干→打卷→喷号→入库。
相对于现有普通钢的热镀锌铝或锌铝镁合金,本发明提供的上述技术方案,具有难以预期、耐腐蚀性能优异、效率好的有益效果:
本发明克服了一般不锈钢在复杂多变的腐蚀使用环境中存在的点腐蚀缺陷、晶界腐蚀缺陷和应力腐蚀缺陷,满足更高耐腐蚀环境要求、更长久耐腐蚀时间要求、表面更美观要求。
本发明通过研发一种镀锌铝系合金涂层的高耐蚀不锈钢及热镀工艺,以保证不锈钢板表面镀覆锌铝镁镀层或者锌铝镀层,镀层合金以锌为主,配以铝、镁合金,适当添加其它元素,如硅、铬、镍等,增强抗腐蚀性能,增加硬度、提高耐磨性。
本发明将充分发挥不锈钢基板和镀锌铝镁的优势,大幅提高耐腐蚀能力,适用于更严苛复杂的腐蚀环境,或极大提高钢材的使用寿命。锌铝或锌铝镁合金镀层也可以消减和避免不锈钢在使用环境下产生的点腐蚀、晶界腐蚀、应力腐蚀危害。对于不锈钢由于加工产生的应力裂纹、晶界裂纹的修复也有积极意义,有利于改善不锈钢表面质量。而这些是现有技术所没有考虑到的。
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简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅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他的附图。
图1为本发明的一种镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢热轧板的热镀工艺的流程示意图;
图2是本发明的一种镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢冷轧板的热镀工艺的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
所述的镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢的热镀工艺,所述热镀工艺依次为:根据使用环境选用如图1所示的一种镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢热轧板的热镀工艺流程,不锈钢基板的热轧板→脱脂→水洗→烘干→罩式退火或连续退火→酸洗活化→热浸镀→冷却→光整→拉矫→烘干→打卷→喷号→入库;如图2所示的一种镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢冷轧板的热镀工艺流程,不锈钢基板的冷轧板→脱脂→水洗→烘干→罩式退火或连续退火→酸洗活化→热浸镀→冷却→光整→拉矫→烘干→打卷→喷号→入库。
实施例1:
一种建筑结构用镀锌铝镁合金的热轧索氏体高强不锈结构钢。
所述的热轧索氏体高强不锈结构钢的原料为市场采购经热轧酸洗后的索氏体不锈钢(国家标准GB/T 37430-2019),厚度为8mm。经检验,成分如表1所示,金相组织为索氏体,力学性能满足标准要求。
表1热轧索氏体不锈钢成分
元素 | C | Cr | Ni | Mn | Si |
质量含量% | 0.09 | 14 | 1.8 | 0.6 | 0.5 |
所述镀锌铝镁合金的镀层为锌铝镁,合金含量按质量百分比计为:Al2.5%、Mg3.0%,Mo 0.6%,其余为Zn;镀层合金量单面为150g/m2。该镀锌铝镁合金熔点340℃-360℃,选用镀锌铝镁合金的熔化温度为400℃-420℃。
在热轧索氏体高强不锈结构钢表面镀锌铝镁合金的工艺方法采用单张钢板溶剂法,具体如下所示:
S1、热轧索氏体高强不锈结构钢的钢卷先进行开平,开平板定尺为6m×1.2m,之后进行脱脂,然后将脱脂后的开平板进行水洗和烘干;
S2、将步骤S1中烘干后的热轧索氏体高强不锈结构钢的开平板侧边打孔,并吊装;
S3、将步骤S2中的开平板吊入保护气氛退火炉中加热至>600℃,保温;之后进行酸洗活化处理;
S4、将步骤S3中的开平板吊入热浸镀炉,确保开平板入炉时温度>420℃,浸镀时间为1min;
S5、吊出步骤S4中的已镀好锌铝镁合金的热轧索氏体高强不锈结构钢的开平板并进行冷却,之后光整和拉矫;
S6、将步骤S5中拉矫后的开平板送水洗,之后通过氮气风干;
S7、将步骤S6中风干后的开平板打号标识,最后入库。
上述热镀时控制的加热温度、浸镀温度及时间必须满足能够确保索氏体高强不锈结构钢不发生相变,不影响力学性能及耐腐蚀性能。镀后锌铝镁合金镀层组织为锌铝镁的物理混合单项至三相组织,在盐雾腐蚀一定时间后,表面形成Zn5(OH)8Cl2.H2O(氯水锌矿)耐腐蚀层。
所制备的建筑结构用镀锌铝镁合金的索氏体高强不锈结构钢满足更多海洋装备及沿海建筑等工程需求,如沿海建筑,尤其是钢结构建筑或电力塔架、电信塔架、风电装备等直接暴露于高温、高盐、高湿环境的钢材;能够延迟索氏体高强不锈结构钢浅表面点腐蚀,使服役时间从原来的30年延长至70年以上。
实施例2:
一种镀锌铝镁合金的热轧含镍铁素体不锈钢。
所述的热轧含镍铁素体不锈钢的原料为市场采购的热轧2D表面含镍铁素体不锈钢,成分如表2所示:
表2热轧含镍铁素体不锈钢(4030)成分
元素 | C | Cr | Ni | Mn | Si |
质量含量% | 0.04 | 14 | 0.8 | 0.6 | 0.5 |
所述镀锌铝镁合金的镀层为锌铝镁,合金含量按质量百分比计为:Al2.0%、Mg2.4%,其余为Zn。所述镀锌铝镁合金的熔点为330℃-370℃,镀层合金量单面100g/m2。
采用传统连续热镀锌工艺及装备。钢带规格:1250mm×0.5mm,双面热镀,沉没辊径650mm,沉入深度1200mm。热镀工艺关键参数如下:
(1)还原加热炉氮气保护;
(2)钢卷抽卷温度>600℃;
(3)浸镀炉温度:390℃-430℃;
(4)入浸镀锅温度400℃;
(5)抽钢速度:90m/min;
(6)气刀喷吹气体为氮气;
(7)吹气压力0.025MPa;
(8)无铬钝化控制颜色为蓝色(市售无铬钝化剂)。
所制备的镀锌铝镁合金的热轧含镍铁素体不锈钢可以延迟表面点腐蚀、晶界腐蚀,延长使用寿命至30年以上,镀层也可以修补不锈钢冷加工过程产生的弯折损伤、增加表面硬度、美观度。可以用于沿海城市机场屋面瓦、钢铁厂厂房等,也可用于海上太阳能光伏支架。
所述的含镍铁素体不锈钢原料抗中性盐雾腐蚀性能是碳钢的50-80倍,且具有较高的强度和很好的冷加工性能,但是其表面在沿海环境使用两年后,会出现浅淡的锈点,而且切边处出现红锈,影响表面美观。而镀覆锌铝镁合金的含镍铁素体不锈钢在沿海环境使用两年后,表面不会出现浅淡的锈点,而且切边处也不会出现红锈,不影响表面美观。
实施例3:
一种镀锌铝镁合金的冷轧316奥氏体不锈钢。
所述的316奥氏体不锈钢的原料为市场采购的冷轧2D表面316奥氏体不锈钢,成分如表3所示:
表3:316不锈钢成分
元素 | C | Cr | Ni | Mn | Si |
质量含量% | 0.08 | 18 | 12 | 1.5 | 0.8 |
所述镀锌铝镁合金的镀层为锌铝镁,合金含量按质量百分比计为:Al2.5%、Mg2.8%,Si<1.5wt.%,其余为Zn。镀层合金量单面150g/m2,所述镀锌铝镁合金的熔点330℃-370℃。
采用传统连续热镀锌工艺及装备。钢带规格:1250mm×0.8mm,双面热镀,沉没辊径650mm,沉入深度1200mm。热镀工艺关键参数如下:
(1)还原加热炉氮气保护;
(2)钢卷抽卷温度>600℃;
(3)浸镀炉温度:390℃-430℃;
(4)入浸镀锅温度400℃;
(5)抽钢速度:90m/min;
(6)气刀喷吹气体为氮气;
(7)吹气压力0.025MPa;
(8)无铬钝化控制颜色为蓝色(市售无铬钝化剂)。
所述的316奥氏体不锈钢原料具备一定的耐碱腐蚀性能。所制备的镀锌铝镁合金的316奥氏体不锈钢可以使其用于强碱性环境,也可以作为强碱性液体管道或容器用钢,并从原来的使用寿命30年延长至70年以上。镀层也可以修补不锈钢冷加工过程产生的弯折损伤、增加表面硬度、美观度等。
实施例4:
一种镀锌铝合金的904L冷轧奥氏体不锈钢。
所述的904L奥氏体不锈钢的原料为市场采购2D表面904L奥氏体不锈钢,成分如表4所示:
表4 904L不锈钢成分
元素 | C | Cr | Ni | Mo | Cu |
质量含量% | 0.02 | 20 | 25 | 4.5 | 1.5 |
所述镀锌铝合金的镀层为锌铝,合金含量按质量百分比计为:Al 3%,其余为Zn。镀层合金量单面120g/m2。
采用传统连续热镀锌工艺及装备。钢带规格:1250mm×1.4mm。双面热镀。沉没辊径650mm,沉入深度1200mm。热镀工艺关键参数如下:
(1)还原加热炉氮气保护;
(2)钢卷抽卷温度>600℃;
(3)浸镀炉温度:390℃-430℃;
(4)入浸镀锅温度400℃;
(5)抽钢速度:80m/min;
(6)气刀喷吹气体为氮气;
(7)吹气压力0.03MPa;
(8)无铬钝化控制颜色(市售无铬钝化剂)。
所述的904L奥氏体不锈钢原料的耐腐蚀性能高于316L和317L,由于添加1.5%Cu,对硫酸、磷酸等还原性酸具有优良的耐腐蚀性;而镀锌铝后的904L奥氏体不锈钢可以适用严苛酸性环境的化工装备等。对于强酸性液体储放容器,镀锌铝合金将大幅度提高容器的使用寿命。
上述方案中,本发明克服了一般不锈钢在复杂多变的腐蚀使用环境中存在的点腐蚀缺陷、晶界腐蚀缺陷和应力腐蚀缺陷,满足更高耐腐蚀环境要求、更长久耐腐蚀时间要求、表面更美观要求。
本发明通过研发一种镀锌铝系合金涂层的高耐蚀不锈钢及热镀工艺,以保证不锈钢板表面镀覆锌铝镁镀层或者锌铝镀层,镀层合金以锌为主,配以铝、镁合金,适当添加其它元素,如硅、铬、镍等,增强抗腐蚀性能,增加硬度、提高耐磨性。
本发明将充分发挥不锈钢基板和镀锌铝镁的优势,大幅提高耐腐蚀能力,适用于更严苛复杂的腐蚀环境,或极大提高钢材的使用寿命。锌铝或锌铝镁合金镀层也可以消减和避免不锈钢在使用环境下产生的点腐蚀、晶界腐蚀、应力腐蚀危害。对于不锈钢由于加工产生的应力裂纹、晶界裂纹的修复也有积极意义,有利于改善不锈钢表面质量。而这些是现有技术所没有考虑到的。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢,其特征在于,所述高耐蚀不锈钢的结构为:以不锈钢作为基板,以锌铝合金或锌铝镁合金作为镀层,所述镀层合金量单面60-200g/m2。
2.根据权利要求1所述的镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢,其特征在于,所述不锈钢和镀层合金的成分选择根据使用环境要求来确定。
3.根据权利要求1所述的镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢,其特征在于,所述锌铝合金镀层为1wt.%<Al<12wt.%,适当添加Si、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti、Nb、V元素,余量为Zn和其他不可避免的杂质;所述锌铝镁合金镀层为1wt.%<Al<12wt.%、1wt.%<Mg<5wt.%,适当添加Si、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti、Nb、V元素,余量为Zn和其他不可避免的杂质。
4.根据权利要求2所述的镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢,其特征在于,当所述使用环境要求为pH>11时的强碱性环境,不锈钢选用奥氏体不锈钢或耐碱性腐蚀的不锈钢,镀层选用锌铝镁合金;其中,锌铝镁合金为1.5wt.%<Al<4wt.%、1wt.%<Mg<5wt.%,镀层合金量单面60-120g/m2;
当所述使用环境要求为年限70-150年的长时间耐强碱性环境,基板选择Cr含量更高的不锈钢,镀层合金量单面100-200g/m2。
5.根据权利要求2所述的镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢,其特征在于,当所述使用环境要求为pH<3时极酸性环境,不锈钢选用316不锈钢、316L不锈钢或其他耐酸性腐蚀的不锈钢,镀层选用锌铝合金;其中,锌铝合金为1wt.%<Al<11wt.%,镀层合金量单面60-120g/m2;
当所述使用环境要求为年限70-150年的长时间耐极酸性环境,基板选择耐酸能力更高的不锈钢,镀层合金量单面100-200g/m2。
6.根据权利要求2所述的镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢,其特征在于,当所述使用环境要求为大气或海洋环境中的建筑结构用钢,不锈钢选用索氏体不锈钢、或海洋用回火索氏体不锈钢、或贝氏体不锈钢、或含镍铁素体不锈钢、或双相不锈钢、以及其他适合用于建筑结构的不锈钢,镀层选用锌铝镁合金;其中,1wt.%<Al<4wt.%、1wt.%<Mg<5wt.%。
7.根据权利要求2所述的镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢,其特征在于,当所述使用环境要求为使用年限30年以下、表面有美观要求、又有成本要求,不锈钢选用Cr含量14wt.%以下的不锈钢,镀层选用锌铝镁合金;其中,1wt.%<Al<2wt.%、1wt.%<Mg<5wt.%。
8.根据权利要求2所述的镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢,其特征在于,当所述使用环境要求为使用年限100年、表面美观要求高、成本因素不敏感,不锈钢选用316不锈钢、或316L不锈钢、或其他长寿命的奥氏体不锈钢,或439不锈钢、或441不锈钢、或436不锈钢、或444不锈钢、或其他长寿命的铁素体不锈钢;镀层选用锌铝镁合金;其中,1wt.%<Al<2wt.%、1wt.%<Mg<5wt.%。
9.根据权利要求1所述的镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢的热镀工艺,其特征在于,所述热镀工艺依次为:根据使用环境选用不锈钢基板的热轧板或冷轧板→脱脂→水洗→烘干→罩式退火或连续退火→酸洗活化→热浸镀→冷却→光整→拉矫→烘干→打卷→喷号→入库。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210055803.1A CN114411077A (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 一种镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢及热镀工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210055803.1A CN114411077A (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 一种镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢及热镀工艺 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114411077A true CN114411077A (zh) | 2022-04-29 |
Family
ID=81274203
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210055803.1A Pending CN114411077A (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 一种镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢及热镀工艺 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114411077A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116083981A (zh) * | 2023-02-13 | 2023-05-09 | 北京依蓝能源科技有限公司 | 一种连续不锈钢-碳钢电镀锌复合板及其制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05239607A (ja) * | 1992-02-27 | 1993-09-17 | Nisshin Steel Co Ltd | 良好な表面肌を持つ溶融亜鉛めっきステンレス鋼の製造方法 |
CN1342211A (zh) * | 1999-05-24 | 2002-03-27 | 新日本制铁株式会社 | 耐腐蚀性优良的镀覆钢材、镀覆钢板和涂装钢板及其制造方法 |
KR20100001179A (ko) * | 2008-06-26 | 2010-01-06 | 포스코강판 주식회사 | 용융 알루미늄-아연 도금 스테인레스 강판의 제조방법 |
JP2014205877A (ja) * | 2013-04-12 | 2014-10-30 | 日新製鋼株式会社 | Zn−Al−Mg系合金めっき用めっき浴槽および浴中浸漬部材 |
CN109897990A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-06-18 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 热浸镀锌铝镁合金镀层钢板及其制备方法 |
CN111304573A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-06-19 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 具有优异耐蚀性的锌铝镁合金镀层钢板及其制备方法 |
-
2022
- 2022-01-18 CN CN202210055803.1A patent/CN114411077A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05239607A (ja) * | 1992-02-27 | 1993-09-17 | Nisshin Steel Co Ltd | 良好な表面肌を持つ溶融亜鉛めっきステンレス鋼の製造方法 |
CN1342211A (zh) * | 1999-05-24 | 2002-03-27 | 新日本制铁株式会社 | 耐腐蚀性优良的镀覆钢材、镀覆钢板和涂装钢板及其制造方法 |
KR20100001179A (ko) * | 2008-06-26 | 2010-01-06 | 포스코강판 주식회사 | 용융 알루미늄-아연 도금 스테인레스 강판의 제조방법 |
JP2014205877A (ja) * | 2013-04-12 | 2014-10-30 | 日新製鋼株式会社 | Zn−Al−Mg系合金めっき用めっき浴槽および浴中浸漬部材 |
CN109897990A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-06-18 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 热浸镀锌铝镁合金镀层钢板及其制备方法 |
CN111304573A (zh) * | 2020-03-20 | 2020-06-19 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 具有优异耐蚀性的锌铝镁合金镀层钢板及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
吴润等: "钢铁质量及其构件失效分析", 北京航空航天大学出版社, pages: 216 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116083981A (zh) * | 2023-02-13 | 2023-05-09 | 北京依蓝能源科技有限公司 | 一种连续不锈钢-碳钢电镀锌复合板及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102363857B (zh) | 屈服强度≥550MPa的结构用彩涂板的生产方法 | |
KR102428588B1 (ko) | 알루미늄계 도금 강판, 알루미늄계 도금 강판의 제조 방법 및 자동차용 부품의 제조 방법 | |
CN105970105B (zh) | 超深冲用热镀铝锌板/带及其制备方法 | |
CN110777319B (zh) | 高耐蚀高成形性热成形钢用镀液、热成形钢板、热浸镀生产工艺、热冲压部件及应用 | |
US20220023929A1 (en) | Method for forming zinc-plated steel plate or steel belt having good corrosion resistance | |
CN101948991B (zh) | 一种耐腐蚀热镀锌钢板及其制备方法 | |
CN108774709B (zh) | 一种对光和热具有优异隔热反射性的热浸镀层钢板及制备方法 | |
CN104018084B (zh) | 一种抗拉强度≥950MPa的装饰性捆带及其生产方法 | |
CN104264041A (zh) | 一种高强度低合金热镀铝锌钢带及其生产方法 | |
Bian et al. | Development of hot dip galvanized steel strip and its application in automobile industry | |
CN104805484A (zh) | 一种Cu-Ni/Ni-Ag双复合镀层极薄钢带的生产方法 | |
CN103060714A (zh) | 一种海洋飞溅带耐腐蚀低合金钢板及其生产方法 | |
WO2015180463A1 (zh) | 带氧化物层的热镀产品、其制造方法及其应用 | |
CN106319370B (zh) | 具有优良塑性和高强度的中铬铁素体不锈钢及其制造方法 | |
CN104018080A (zh) | 一种抗拉强度≥950MPa的Zn-Al复合镀层捆带及其生产方法 | |
CN114411077A (zh) | 一种镀锌铝或锌铝镁合金的高耐蚀不锈钢及热镀工艺 | |
CN108929991A (zh) | 一种热浸镀高锰钢及其制造方法 | |
CN111575622B (zh) | 一种具有优异涂装性能的热成形零部件用的镀铝钢板及其制造方法及热成形零部件 | |
CN105925936B (zh) | 一种高档门窗用轻金属复合镀层钢带的生产方法 | |
CN112011752A (zh) | 一种高耐蚀热成形钢零部件及其制造方法 | |
JP6525124B1 (ja) | アルミ系めっき鋼板、アルミ系めっき鋼板の製造方法及び自動車用部品の製造方法 | |
KR20150079981A (ko) | 용융 아연 도금 강판의 제조 방법 | |
CN104988456B (zh) | 一种Cu‑Sn/Sn‑Au双复合镀层极薄钢带的生产方法 | |
JP2011001611A (ja) | 耐遅れ破壊特性に優れた鋼板およびその製造方法 | |
CN112575276A (zh) | 超深冲用热浸镀锌铝镁合金镀层钢板及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |