CN115287656B - 一种锌铝镁复合镀层钢板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及金属材料加工领域，尤其涉及一种锌铝镁复合镀层钢板及其制备方法；所述方法包括：对钢基板进行热浸镀，得锌铝镁镀层钢板；对所述锌铝镁镀层钢板进行电镀镍，得到第一复合镀层钢板；对所述第一复合镀层钢板进行电镀锌，得到第二复合镀层钢板；对所述第二复合镀层钢板进行表面化学处理，得到具有金属光泽和无表面黑变的锌铝镁复合镀层钢板；所述复合镀层钢板包括复合镀层和钢基体，所述复合镀层覆盖在所述钢基体表面，所述复合镀层包括锌铝镁镀层、电镀镍层、电镀锌层和化学处理层；对锌镁铝镀层依次进行电镀镍、电镀锌和表面化学处理，能提高镀锌铝镁复合镀层钢板的表面耐腐蚀能力和耐黑变能力。

Description

一种锌铝镁复合镀层钢板及其制备方法

技术领域

本申请涉及金属材料加工领域，尤其涉及一种锌铝镁复合镀层钢板及其制备方法。

背景技术

热浸镀锌铝镁镀层钢板具有细腻的金属光泽和优良的耐腐蚀性能，主要用于生产建筑装饰材料、电器外壳和农牧机械零件等。近年来出现了多种热浸镀锌铝镁镀层钢板，但由于锌铝镁镀层中的活泼金属镁容易与空气中的氧和水反应形成氧化产物，使锌铝镁镀层钢板表面容易发生黑变，影响产品的外观和推广使用。

虽然目前有抗黑变的锌铝镁复合镀层钢板，其主要通过将锌铝镁镀层钢浸入电解质溶液中从而在镀层表面形成氧化膜和含锌镁薄膜层，但是这种方法的原理是使锌铝镁镀层钢板提前发生氧化，从而使钢板表面整体发暗而失去了金属光泽，不能满足高端家电和建筑用户对锌铝镁镀层钢板的金属光泽的美观性要求。

因此如何在保持锌铝镁镀层钢板的金属光泽的同时避免表面黑变，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种锌铝镁复合镀层钢板及其制备方法，以解决现有技术中难以保持锌铝镁镀层钢板的金属光泽同时避免表面黑变的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，所述方法包括：

对钢基板进行热浸镀，得锌铝镁镀层钢板；

对所述锌铝镁镀层钢板进行电镀镍，得到第一复合镀层钢板；

对所述第一复合镀层钢板进行电镀锌，得到第二复合镀层钢板；

对所述第二复合镀层钢板进行表面化学处理，得到具有金属光泽和无表面黑变的锌铝镁复合镀层钢板。

可选的，以质量分数计，所述热浸镀所用的熔融金属液体的化学成分包括：Mg:1.4％～3.2％,Al:1.1％～6.6％,Si:0～0.2％,其余为Zn和不可避免的杂质。

可选的，所述电镀镍所用的电镀镍溶液的pH为6.0～7.0。

可选的，所述电镀镍溶液的主盐为硫酸镍，所述硫酸镍的浓度为100g/L～300g/L。

可选的，所述电镀镍的电流密度为1.0A/dm²～2.0A/dm²。

可选的，所述电镀锌所用的电镀锌溶液pH为1.0～2.0。

可选的，所述电镀锌溶液的主盐为硫酸锌，所述硫酸锌的浓度为190g/L～300g/L。

可选的，所述电镀镍的温度为40℃～70℃，所述电镀锌的温度为45℃～65℃。

可选的，所述表面化学处理包括耐指纹处理或三价铬钝化处理。

第二方面，本申请提供了一种锌铝镁复合镀层钢板，所述复合镀层钢板由第一方面所述的方法制备得到的，所述复合镀层钢板包括复合镀层和钢基体，所述复合镀层覆盖在所述钢基体表面，所述复合镀层包括锌铝镁镀层、电镀镍层、电镀锌层和化学处理层，所述锌铝镁镀层覆盖在所述钢基体表面，所述电镀镍层覆盖在所述锌铝镁镀层表面，所述电镀锌层覆盖在所述电镀镍层表面，所述化学处理层覆盖在所述电镀锌层表面。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的一种锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，通过将钢板先进行热浸镀锌铝镁镀层，再对得到的锌镁铝镀层进行电镀镍，能对锌镁铝镀层完全覆盖，从而阻隔锌镁铝镀层中的富Mg合金相与空气和水的接触，进而避免了镀层表面黑变的问题，再对电镀镍后的第一复合镀层钢板进行电镀锌，从而进一步对电镀镍层进行覆盖，使钢板表面具有细腻和金属光泽的外观，从而能满足高端家电和建筑用户对产品表面的要求，再对电镀锌层进行表面化学处理，能提高镀锌铝镁复合镀层钢板的表面耐腐蚀能力和耐黑变能力，从而实现保持锌铝镁镀层钢板的金属光泽同时避免镀层表面黑变问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的锌铝镁复合镀层钢板的示意图；

其中，1-钢基体，2-锌铝镁镀层，3-电镀镍层，4-电镀锌层，5-化学处理层。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请一个实施例中，如图1所示，提供一种锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，所述方法包括：

S1.对钢基板进行热浸镀，得锌铝镁镀层钢板；

S2.对所述锌铝镁镀层钢板进行电镀镍，得到第一复合镀层钢板；

S3.对所述第一复合镀层钢板进行电镀锌，得到第二复合镀层钢板；

S4.对所述第二复合镀层钢板进行表面化学处理，得到具有金属光泽和无表面黑变的锌铝镁复合镀层钢板。

在一些可选的实施方式中，以质量分数计，所述热浸镀所用的熔融金属液体的化学成分包括：Mg:1.4％～3.2％,Al:1.1％～6.6％,Si:0～0.2％,其余为Zn和不可避免的杂质。

本申请实施例中，Mg的质量分数为1.4％～3.2％的积极效果是在该质量分数范围内，能保证Mg和Si形成Mg₂Si相，同时能保证Mg与Zn和Al形成三元共晶相，从而保证锌铝镁镀层钢板具有优良的平面耐腐蚀性和切口耐腐蚀性，避免表面黑变；当质量分数的取值大于或小于该范围的端点值，将导致的不利影响是：取值过大时，形成的Mg₂Si尺寸粗大，将影响镀层的成形性能，取值过小时，不能形成三元共晶相，将影响镀层的耐腐蚀性能。

Al的质量分数为1.1％～6.6％的积极效果是在该质量分数范围内，能保证Al与Mg和Zn形成三元共晶相，从而保证锌铝镁镀层钢板具有优良的平面耐腐蚀性和切口耐腐蚀性，避免表面黑变；当质量分数的取值大于或小于该范围的端点值，将导致的不利影响是：取值过大时，Al相比例过高，将影响镀层的耐腐蚀性；取值过小时，不能形成三元共晶相，将影响镀层的耐腐蚀性。

Si的质量分数为0～0.2％的积极效果是在该质量分数范围内，能保证Si与Mg形成Mg₂Si相，同时能保证镀层与基板之间的合金层厚度在合理范围内；当质量分数的取值大于或小于该范围的端点值，将导致的不利影响是：取值过大时，形成的Mg₂Si尺寸粗大，将影响镀层的成形性能；取值过小时，合金层厚度过厚，将影响镀层的成形性能。

在一些可选的实施方式中，所述电镀镍所用的电镀镍溶液的pH为6.0～7.0。

本申请实施例中，电镀镍所用的电镀镍溶液的pH为6.0～7.0的积极效果是在该酸碱度的范围内，能保证镀镍层与锌铝镁镀层的结合力在良好的范围内；当pH值的取值大于该范围的端点最大值，将导致镀镍层与锌铝镁镀层的界面之间形成Mg(OH)₂,影响镀镍层与锌铝镁镀层的结合力，并且容易导致阴极附近出现碱式镍盐沉淀，使镀层粗糙和脆性增加，当pH值的取值小于该范围的端点最小值，将导致阴极的电流效率降低，沉积速度降低，同时无法保证镀镍层与锌铝镁镀层结合牢固。

在一些可选的实施方式中，所述电镀镍溶液的主盐为硫酸镍，所述硫酸镍的浓度为100g/L～300g/L。

本申请实施例中，硫酸镍的浓度为100g/L～300g/L的积极效果是在该浓度范围内，能保证镀镍层的成型充分，以及能使其同锌镁铝镀层间结合充分；当浓度的取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是高浓度不利于镀液的分散，导致电镀镍层的分布不均匀，影响后续镀层的结合；当浓度的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是是浓度过低，将导致镀层的沉积速度过低，进而导致极限电流的密度降低，镀层易烧焦。

在一些可选的实施方式中，所述电镀镍的电流密度为1.0A/dm²～2.0A/dm²。

本申请实施例中，电镀镍的电流密度为1.0A/dm²～2.0A/dm²的积极效果是在该电流密度的条件下，能保证镀层延展性；当电流密度的取值大于该范围的端点最大值，将导致镀层易烧焦，当电流密度的取值小于该范围的端点最小值，将导致镀层的电镀效率低，影响镀层的成型。

在一些可选的实施方式中，所述电镀锌所用的电镀锌溶液pH为1.0～2.0。

本申请实施例中，电镀锌溶液pH为1.0～2.0的积极效果是在该酸碱度的范围内，能保证镀层的光亮度合理，从保证最终产品的光泽细腻和金属光泽的外观；当pH值的取值大于该范围的端点最大值，将导致镀镍层的光亮度太差，进而影响最终产品的光泽，当pH值的取值小于该范围的端点最小值，将导致镀层易发黄。

在一些可选的实施方式中，所述电镀锌溶液的主盐为硫酸锌，所述硫酸锌的浓度为190g/L～300g/L。

本申请实施例中，硫酸锌的浓度为190g/L～300g/L的积极效果是在该浓度的范围内，能保证镀锌层和镀镍层的结合牢固；当浓度的取值大于该范围的端点最大值，将导致镀液的分散能力变差，将导致结晶粗大，影响镀锌层的金属光泽，当浓度的取值小于该范围的端点最小值，导致电流效率降低，影响电镀锌的进行。

在一些可选的实施方式中，所述电镀镍的温度为40℃～70℃，所述电镀锌的温度为45℃～65℃。

本申请实施例中，电镀镍的温度为40℃～70℃的积极效果是在该温度范围内，能保证所得的镀镍层的均匀；当温度的取值大于或小于该范围的端点值，将导致的不利影响是：温度取值过高，将导致镀层结晶变粗；温度取值过低，将导致沉积速度过低，进而导致极限电流的密度降低，镀层易烧焦。

电镀锌的温度为45℃～65℃的积极效果是在该温度范围内，使电镀锌层均匀致密，外观细腻且具有金属光泽；当温度的取值大于或小于该范围的端点值，将导致的不利影响是：温度取值过高，将导致镀层结晶变粗；温度取值过低，将导致镀层的沉积速度过低，进而导致极限电流的密度降低，镀层易烧焦。

在一些可选的实施方式中，所述表面化学处理包括耐指纹处理或三价铬钝化处理。

在本申请一个实施例中，如图2所示，提供一种锌铝镁复合镀层钢板，所述复合镀层钢板由所述方法制备得到的，所述复合镀层钢板包括复合镀层和钢基体1，所述复合镀层覆盖在所述钢基体1表面，所述复合镀层包括锌铝镁镀层2、电镀镍层3、电镀锌层4和化学处理层5，所述锌铝镁镀层2覆盖在所述钢基体1表面，所述电镀镍层3覆盖在所述锌铝镁镀层2表面，所述电镀锌层4覆盖在所述电镀镍层3表面，所述化学处理层5覆盖在所述电镀锌层4表面。

实施例1

如图2所示，提供一种锌铝镁复合镀层钢板，复合镀层钢板由方法制备得到的，复合镀层钢板包括复合镀层和钢基体1，复合镀层覆盖在钢基体1表面，复合镀层包括锌铝镁镀层2、电镀镍层3、电镀锌层4和化学处理层5，锌铝镁镀层2覆盖在钢基体1表面，电镀镍层3覆盖在锌铝镁镀层2表面，电镀锌层4覆盖在电镀镍层3表面，化学处理层5覆盖在电镀锌层4表面。

实施例2

将实施例2和实施例1进行对比，实施例2和实施例1的区别在于：

提供一种锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，包括：

S1.对钢基板进行热浸镀，得锌铝镁镀层钢板；

S2.对锌铝镁镀层钢板进行电镀镍，得到第一复合镀层钢板；

S3.对第一复合镀层钢板进行电镀锌，得到第二复合镀层钢板；

S4.对第二复合镀层钢板进行表面化学处理，得到具有金属光泽和无表面黑变的锌铝镁复合镀层钢板。

实施例3-4和对比例1-2的具体化学成分和参数如下：

1.实施例3-4和对比例1-2的热浸镀所用的熔融金属液体的化学成分如表1所示：

表1

2.实施例3-4和对比例1-2的制备方法所涉及的工艺参数如表2所示：

表2

其中，对比例1-2的热浸镀层钢板采用的生产制造步骤：

将锌铝镁镀层钢板进行光整，后进行表面化学处理，得到热镀镀层钢板。

相关实验：将实施例3-4和对比例1-2所得的钢板分别进行取样，并测量其表面色差ΔE，结果如表3所示。

相关实验的测试方法：将各样品在ESPEC-SETH-Z-02R湿热实验箱中进行50℃，95％相对湿度条件下的120h实验，采用X-rite SP60分光光度仪对实验前后钢板表面色差ΔE进行测量。

表3

组别	钢板表面色差ΔE
		实施例3	0.44
实施例4	0.63
		对比例1	7.53
对比例2	6.93

表3的具体分析：

钢板表面色差ΔE是指经过湿热处理后的钢板表现的色泽度变化，表面色差越小，说明钢板的镀层表面抗黑变的能力越强，同时也说明钢板表面的金属光泽越稳定。

从实施例1-4的数据可知：

采用本申请的方法，对锌镁铝镀层依次进行电镀镍、电镀锌和表面化学处理，能提高镀锌铝镁复合镀层钢板的表面耐腐蚀能力和耐黑变能力，从而实现保持锌铝镁镀层钢板的金属光泽同时避免镀层表面黑变问题，并且经过实验可知，其钢板表面色差ΔE在0.7以下。

从对比例1-2的数据可知：

若不采用本申请的方法，直接将锌铝镁镀层钢板进行光整，再进行表面化学处理，其得到的钢板在实验前后的表面色差ΔE较高，说明其不抗黑变。

本申请实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

(1)本申请实施例提供的方法，通过对锌镁铝镀层依次进行电镀镍、电镀锌和表面化学处理，能提高镀锌铝镁复合镀层钢板的表面耐腐蚀能力和耐黑变能力，从而实现保持锌铝镁镀层钢板的金属光泽同时避免镀层表面黑变问题。

(2)本申请实施例提供的方法，在湿热条件下表面没有黑变问题，并且其表面色差ΔE在0.7以下，能保持钢板表面的金属光泽。

(3)本申请实施例提供的锌铝镁复合镀层钢板，其具备多层的复合镀层，不仅能保证锌铝镁镀层钢板的金属光泽同时避免镀层表面黑变的问题，还具有优良的平面耐腐蚀性和切口耐腐蚀性。

(4)本申请实施例提供的锌铝镁复合镀层钢板，能满足高端家电和建筑用户对产品外观的要求。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种锌铝镁复合镀层钢板的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

对钢基板进行热浸镀，得锌铝镁镀层钢板；

对所述锌铝镁镀层钢板进行电镀镍，得到第一复合镀层钢板；

对所述第一复合镀层钢板进行电镀锌，得到第二复合镀层钢板；

对所述第二复合镀层钢板进行表面化学处理，得到具有金属光泽和无表面黑变的锌铝镁复合镀层钢板；

以质量分数计，所述热浸镀所用的熔融金属液体的化学成分包括：Mg:1.4％～3.2％,Al:1.1％～6.6％,Si:0.01％～0.2％,其余为Zn和不可避免的杂质，所述电镀镍所用的电镀镍溶液的pH为6.0～7.0，所述电镀镍溶液的主盐为硫酸镍，所述硫酸镍的浓度为100g/L～300g/L，所述电镀锌所用的电镀锌溶液pH为1.0～2.0，所述电镀锌溶液的主盐为硫酸锌，所述硫酸锌的浓度为190g/L～300g/L，所述电镀锌的温度为45℃～65℃，所述表面化学处理包括耐指纹处理或三价铬钝化处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电镀镍的电流密度为1.0A/dm²～2.0A/dm²。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电镀镍的温度为40℃～70℃。

4.一种锌铝镁复合镀层钢板，其特征在于，所述复合镀层钢板由如权利要求1-3任一项所述的方法制备得到的，所述复合镀层钢板包括复合镀层和钢基体(1)，所述复合镀层覆盖在所述钢基体(1)表面，所述复合镀层包括锌铝镁镀层(2)、电镀镍层(3)、电镀锌层(4)和化学处理层(5)，所述锌铝镁镀层(2)覆盖在所述钢基体(1)表面，所述电镀镍层(3)覆盖在所述锌铝镁镀层(2)表面，所述电镀锌层(4)覆盖在所述电镀镍层(3)表面，所述化学处理层(5)覆盖在所述电镀锌层(4)表面。