CN115161574A - 一种控制锌铝镁镀层组织均匀性的生产方法及锌铝镁镀层 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制锌铝镁镀层组织均匀性的生产方法及锌铝镁镀层，所述生产方法包括以下步骤：将冷轧钢板在锌铝镁镀液中进行热浸镀，经气刀平整，然后以≥20℃/s的冷速将钢板快速至400℃，再以≤8℃/s的冷速将钢板缓冷至温度低于320℃，然后进行空冷或水冷至室温；采用本发明方法生产获得的锌铝镁镀层中Zn‑MgZn2和Zn‑MgZn2‑Al相均匀分布在富锌相的间隙，可保证镀层的组织结构和性能稳定，同时镀层的耐划伤性能优于相似成分的锌铝镁镀层。
Description
技术领域
本发明属于钢铁热浸镀领域具体涉及一种控制锌铝镁镀层组织均匀性的生产方法及锌铝镁镀层。
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。
现有技术中在采用热浸镀的方法生产锌铝镁钢板时，通常较多关注的是镀液的成分、镀层表面质量及镀层中相结构的比例等，而忽略了生产工艺对于镀层组织均匀性的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制锌铝镁镀层组织均匀性的生产方法，采用本发明方法生产获得的锌铝镁镀层中Zn-MgZn2和Zn-MgZn2-Al相均匀分布在富锌相的间隙，可保证镀层的组织结构和性能稳定，同时镀层的耐划伤性能优于相似成分的锌铝镁镀层。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种控制锌铝镁镀层组织均匀性的生产方法，包括以下步骤：将冷轧钢板在锌铝镁镀液中进行热浸镀，经气刀平整，然后以≥20℃/s的冷速将钢板快速至400℃，再以≤8℃/s的冷速将钢板缓冷至温度低于320℃，然后进行空冷加水冷冷却至室温。
所述锌铝镁镀液包括以下重量百分比的化学成分：Al 1.0～1.8％，Mg 1.0～1.5％，Mn 0.1～0.3％，余量为Zn和其他不可避免的杂质。为了增加镀层的表面硬度，增加抗划伤性能，在镀液中添加一定含量的Mn，当Mn含量低于0.1％，硬度增加效果不明显；当Mn含量大于0.3％时，影响镀液流动性，毁坏镀层的均匀性。
冷轧钢板在热浸镀之前，还经过了化学脱脂、电解脱脂及退火处理。
所述热浸镀的温度为440～450℃。
进一步地，优选为经气刀平整后以15～35℃/s的冷速将钢板快速冷却至400℃，再以4～8℃/s的冷速将钢板缓冷至温度低于320℃。
进一步地，优选为经气刀平整后以20～35℃/s的冷速将钢板快速至400℃，再以4～8℃/s的冷速将钢板缓冷至温度150～200℃，然后空冷至70～110℃，再水冷至室温。
根据本发明所述所述的生产方法方法生产得到的锌铝镁镀层，所述锌铝镁镀层中Zn-MgZn2和Zn-MgZn2-Al相分布均匀分布在富锌相周围；在1000倍的截面组织扫描图片视场下，所述锌铝镁镀层中富锌相的个数大于等于10个，其中尺寸小于等于50μm的富锌相占比大于90％。
本发明提供的控制锌铝镁镀层组织均匀性的生产方法中，在热浸镀完成并经气刀平整后，首先以≥20℃/s的冷速将钢板快速至400℃，使镀液中的富锌相快速凝固，获得均匀分散的富锌相，再以≤8℃/s的冷速将钢板缓冷至温度低于320℃，使镀液中的Zn-MgZn2和Zn-MgZn2-Al相缓慢凝固，获得均匀分布在富锌相周围的Zn-MgZn2和Zn-MgZn2-Al相。与现有技术相比，本发明生产的锌铝镁镀层钢板，可以获得组织均匀的镀层产品，其耐蚀性稳定，且镀层表面耐划伤性能增加；且该方法不受冷轧钢板种类的限制，任意冷轧钢板经本发明的方法之后均可以得到组织均匀的镀层产品。
附图说明
图1为实施例1中的锌铝镁镀层的钢板的截面形貌图；
图2为实施例2中的锌铝镁镀层的钢板的截面形貌图；
图3为比较例1中的锌铝镁镀层的钢板的截面形貌图；
图4为比较例2中的锌铝镁镀层的钢板的截面形貌图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种控制锌铝镁镀层组织均匀性的生产方法，包括以下步骤：
将牌号为DX51D的冷轧钢板经化学脱脂、电解脱脂、退火处理后，在440℃镀液中进行热浸镀以在冷轧钢板正反表面形成锌铝镁镀层，然后经过气刀平整，在移动风机阶段采用20℃/s的冷速将钢板快速至400℃，此后控制钢板冷速8℃/s直到钢板温度至220℃，然后空冷至100℃，再水冷至室温。
该实施例生产得到的锌铝镁镀层钢板在1000倍的截面组织扫描图片视场下：富锌相的个数为15个，其中尺寸小于等于50μm的富锌相占比大于90％。
实施例2
一种控制锌铝镁镀层组织均匀性的生产方法，包括以下步骤：
将牌号为S420GD的冷轧钢板经化学脱脂、电解脱脂、退火处理后，在440℃镀液中进行热浸镀以在冷轧钢板正反表面形成锌铝镁镀层，然后经过气刀平整，在移动风机阶段采用20℃/s的冷速将钢板快速至400℃，此后控制钢板冷速8℃/s直到钢板温度至180℃，然后空冷至80℃，再水冷至室温。
该实施例生产得到的锌铝镁镀层钢板在1000倍的截面组织扫描图片视场下：富锌相的个数为10个，其中尺寸小于等于50μm的富锌相占比大于90％。
实施例3
一种控制锌铝镁镀层组织均匀性的生产方法，包括以下步骤：
将牌号为DX53D的冷轧钢板经化学脱脂、电解脱脂、退火处理后，在440℃镀液中进行热浸镀以在冷轧钢板正反表面形成锌铝镁镀层，然后经过气刀平整，在移动风机阶段采用30℃/s的冷速将钢板快速至400℃，此后控制钢板冷速5℃/s直到钢板温度至200℃，然后空冷至100℃，再水冷至室温。
该实施例生产得到的锌铝镁镀层钢板在1000倍的截面组织扫描图片视场下：富锌相的个数为15个，其中尺寸小于等于50μm的富锌相占比大于90％。
实施例4
一种控制锌铝镁镀层组织均匀性的生产方法，包括以下步骤：
将牌号为S350GD的冷轧钢板经化学脱脂、电解脱脂、退火处理后，在440℃镀液中进行热浸镀以在冷轧钢板正反表面形成锌铝镁镀层，然后经过气刀平整，在移动风机阶段采用20℃/s的冷速将钢板快速至400℃，此后控制钢板冷速8℃/s直到钢板温度至200℃，然后空冷至100℃，再水冷至室温。
该实施例生产得到的锌铝镁镀层钢板在1000倍的截面组织扫描图片视场下：富锌相的个数为13个，其中尺寸小于等于50μm的富锌相占比大于90％。
实施例5
一种控制锌铝镁镀层组织均匀性的生产方法，包括以下步骤：
将牌号为DX51D的冷轧钢板经化学脱脂、电解脱脂、退火处理后，在440℃镀液中进行热浸镀以在冷轧钢板正反表面形成锌铝镁镀层，然后经过气刀平整，在移动风机阶段采用30℃/s的冷速将钢板快速至400℃，此后控制钢板冷速5℃/s直到钢板温度至180℃，然后空冷至80℃，再水冷至室温。
该实施例生产得到的锌铝镁镀层钢板在1000倍的截面组织扫描图片视场下：富锌相的个数为13个，其中尺寸小于等于50μm的富锌相占比大于90％。
比较例1
一种锌铝镁镀层钢板的生产方法，包括以下步骤：
将牌号为DX51D的冷轧钢板经化学脱脂、电解脱脂、退火处理后，在440℃镀液中进行热浸镀以在冷轧钢板正反表面形成锌铝镁镀层，然后经过气刀平整，采用冷速8℃/s直到钢板温度至200℃，然后空冷至100℃，再水冷至室温。
该比较例生产得到的锌铝镁镀层钢板在1000倍的截面组织扫描图片视场下：富锌相的个数为8个，Zn/MgZn2二元共晶体和含Zn/Al/MgZn2三元共晶体呈聚集分布、不弥散均匀。
比较例2
一种锌铝镁镀层钢板的生产方法，包括以下步骤：
将牌号为S420GD的冷轧钢板经化学脱脂、电解脱脂、退火处理后，在440℃镀液中进行热浸镀以在冷轧钢板正反表面形成锌铝镁镀层，然后经过气刀平整，采用冷速5℃/s直到钢板温度至180℃，然后空冷至80℃，再水冷至室温。
该比较例生产得到的锌铝镁镀层钢板在1000倍的截面组织扫描图片视场下：富锌相的个数为5个，Zn/MgZn2二元共晶体和含Zn/Al/MgZn2三元共晶体呈聚集分布、不弥散均匀。
比较例3
一种锌铝镁镀层钢板的生产方法，包括以下步骤：
将牌号为DX53D的冷轧钢板经化学脱脂、电解脱脂、退火处理后，在440℃镀液中进行热浸镀以在冷轧钢板正反表面形成锌铝镁镀层，然后经过气刀平整，在移动风机阶段采用20℃/s的冷速将钢板快速冷却至400℃，此后控制钢板冷速8℃/s直到钢板温度至200℃，然后空冷至100℃，再水冷至室温。
该比较例生产得到的锌铝镁镀层钢板在1000倍的截面组织扫描图片视场下：富锌相的个数为5个，Zn/MgZn2二元共晶体和含Zn/Al/MgZn2三元共晶体呈聚集分布、不弥散均匀。
比较例4
一种锌铝镁镀层钢板的生产方法，包括以下步骤：
将牌号为S350GD的冷轧钢板经化学脱脂、电解脱脂、退火处理后，在440℃镀液中进行热浸镀以在冷轧钢板正反表面形成锌铝镁镀层，然后经过气刀平整，在移动风机阶段采用5℃/s的冷速将钢板冷却至400℃，此后控制钢板冷速20℃/s直到钢板温度至200℃，然后空冷至100℃，再水冷至室温。
该比较例生产得到的锌铝镁镀层钢板在1000倍的截面组织扫描图片视场下：富锌相的个数为5个，Zn/MgZn2二元共晶体和含Zn/Al/MgZn2三元共晶体呈聚集分布、不弥散均匀。
比较例5
一种锌铝镁镀层钢板的生产方法，包括以下步骤：
将牌号为DX51D的冷轧钢板经化学脱脂、电解脱脂、退火处理后，在440℃镀液中进行热浸镀以在冷轧钢板正反表面形成锌铝镁镀层，然后经过气刀平整，在移动风机阶段采用30℃/s的冷速将钢板冷却至400℃，此后控制钢板冷速30℃/s直到钢板温度至200℃，然后空冷至100℃，再水冷至室温。
该比较例生产得到的锌铝镁镀层钢板在1000倍的截面组织扫描图片视场下：富锌相的个数为4个，Zn/MgZn2二元共晶体和含Zn/Al/MgZn2三元共晶体呈聚集分布、不弥散均匀。
比较例6
一种锌铝镁镀层钢板的生产方法，包括以下步骤：
将牌号为S420GD的冷轧钢板经化学脱脂、电解脱脂、退火处理后，在440℃镀液中进行热浸镀以在冷轧钢板正反表面形成锌铝镁镀层，然后经过气刀平整，在移动风机阶段采用5℃/s的冷速将钢板冷却至400℃，此后控制钢板冷速5℃/s直到钢板温度至200℃，然后空冷至100℃，再水冷至室温。
该比较例生产得到的锌铝镁镀层钢板在1000倍的截面组织扫描图片视场下：富锌相的个数为5个，Zn/MgZn2二元共晶体和含Zn/Al/MgZn2三元共晶体呈聚集分布、不弥散均匀。
各实施例及对比例中的镀液成分及重量百分比如表1所示。
分别对上述通过实施例1-5和对比例得到的锌铝镁镀层钢板进行镀层组织结构比较和中性盐雾试验、镀层表面硬度测试。由此来评价锌铝镁镀层钢板的组织和性能，镀层组织结构见附图，中性盐雾试验、镀层表面硬度结果示出在下面的表1和2中。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1
由附图可见，采用本发明的生产方法获得镀层中Zn-MgZn2和Zn-MgZn2-Al相均匀分布，镀层耐蚀性也优于常规生产方法。
表2
由表2可知，镀层中添加一定含量的Mn可以提高镀层表面硬度，进而增加镀层的抗划伤性能。
上述参照实施例对一种控制锌铝镁镀层组织均匀性的生产方法及锌铝镁镀层进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种控制锌铝镁镀层组织均匀性的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：将冷轧钢板在锌铝镁镀液中进行热浸镀，经气刀平整，然后以≥20℃/s的冷速将钢板快速至400℃，再以≤8℃/s的冷速将钢板缓冷至温度低于320℃，然后进行空冷加水冷冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述锌铝镁镀液包括以下重量百分比的化学成分：Al 1.0～1.8％，Mg 1.0～1.5％，Mn 0.1～0.3％，余量为Zn和其他不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，冷轧钢板在热浸镀之前，还经过了化学脱脂、电解脱脂及退火处理。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述热浸镀的温度为440～450℃。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的生产方法，其特征在于，经气刀平整后以20～35℃/s的冷速将钢板快速至400℃，再以4～8℃/s的冷速将钢板缓冷至温度低于320℃。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的生产方法，其特征在于，经气刀平整后以20～35℃/s的冷速将钢板快速至400℃，再以4～8℃/s的冷速将钢板缓冷至温度150～200℃，然后空冷至70～110℃，再水冷至室温。
7.如权利要求1-3任意一项所述的生产方法方法生产得到的锌铝镁镀层。
8.如权利要求7所述的锌铝镁镀层，其特征在于，所述锌铝镁镀层中Zn-MgZn2和Zn-MgZn2-Al相分布均匀分布在富锌相周围。
9.如权利要求7所述的锌铝镁镀层，其特征在于，在1000倍的截面组织扫描图片视场下，所述锌铝镁镀层中富锌相的个数大于等于10个，其中尺寸小于等于的50μm富锌相占比大于90％。
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