CN115725907B

CN115725907B - 一种适用于通用继电器的镀覆锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN115725907B
Application number: CN202111003176.9A
Authority: CN
Inventors: 阎元媛; 孟庆格; 戴竞舸; 黄俊杰; 赵顺利; 张钦钊; 李招余
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2021-08-30
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2024-04-05
Anticipated expiration: 2041-08-30
Also published as: CN115725907A

Abstract

一种用于通用继电器的镀覆锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁钢板及其制造方法，获得带有锌镁合金镀层的高厚度精度电磁纯铁，其具备良好的磁性能和耐蚀性，且加工后零件切口处裸露的基体也具有一定的耐蚀性，可直接加工成以继电器为代表的轭铁、衔铁零件，省去了常规电磁纯铁制备成零件后需要再进行磁化退火及电镀涂装等后处理工艺，缩短了制造流程，提升了生产效率，减少了环保投入，降低了零件成本；同时，采用本发明获得的钢板厚度精度可控制在5～8％的波动水平，满足通用继电器零件对原材料钢板高厚度精度的要求。

Description

一种适用于通用继电器的镀覆锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及电磁纯铁技术领域，特别涉及一种适用于通用继电器的镀覆锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁钢板及其制造方法。

背景技术

近十年来，中国继电器行业飞速发展，中国从继电器“制造大国”向“创造大国”转变的步伐逐渐加快，伴随这一进程，继电器产品也随消费需求的多样性而逐渐分化。一方面是面向电讯、仪表、电力等行业的高性能、差异化的高端继电器精品；另一方面则是适应智慧家居、智能玩具等高速发展的新兴市场需求的更高性价比的通用继电器产品。

就通用继电器而言，为了保证继电器衔铁与铁芯间吸动的稳定性，对零件厚度精度、平面度要求较高，同时要求材料导磁好、剩磁小，并且在使用环境中需要具有一定的防腐耐蚀能力。

一般来说，导磁材料常采用国标GB/T 6983-2008规定的不同等级的电磁纯铁，但纯铁材料防腐蚀能力差，需对零件进行镀镍、镀铬处理，获得耐蚀性较好的镀层。国军标GJB360A规定采用5％盐雾试验48h应无腐蚀引起的对继电器的应用或性能会产生有害影响的开裂、掉片、镀涂层剥落或基体金属的裸露现象。除此之外部分用户也根据产品应用场合提出96h、192h无红锈的耐盐雾时间要求。

基于上述要求，常规技术中，通用继电器中的衔铁、轭铁采用如下工艺制做而成：采用退火态的高厚度精度的冷轧电磁纯铁基材，将基材经剪切冲压加工成零件；再对零件进行磁化退火处理以消除冷加工晶格畸变，从而充分发挥出原材料的磁性能；为了避免铁材零件使用过程的锈蚀失效，再将经磁化退火的零件经过酸洗、电镀Ni等防腐后处理，才能进入后续装配环节。该技术的零件加工工艺流程漫长，且存在如下问题。

第一个问题，如GBT 6983中规定，成型零件磁化退火需在900℃脱碳气氛中保温4h，连同加热、冷却时间，每批零件磁化退火热处理需要十几个小时；另外退火后的零件需经过酸洗、漂洗，再批量电镀，不利于生产效率的提升。

中国专利CN106555034A公开了“一种低矫顽力冷轧电磁纯铁板带连续退火方法”，以及中国专利CN108118250B公开了“一种抗折弯开裂的免磁化退火电磁纯铁及其制造方法”，分别公开了两种通过成分控制及连续退火工艺组合获得免磁化退火电磁纯铁的方法，但是使用该电磁纯铁制备成的零件，仍然需要进行电镀等后处理，不利于生产效率的提升。

中国专利CN107794458A公开了“具有高抗折弯特性的免磁化的电磁纯铁及其制造方法”，也公开了一种通过成分控制及罩式退火工艺组合获得免磁化退火电磁纯铁的方法。对于此类继电器，解决了磁化退火工序周期长、退火设备要求高，产量受限于装炉量的问题，但是电磁纯铁的耐蚀性差这一问题并没有解决，仍需要做成零件后再进行电镀等后处理工艺。

第二个问题，成型零件电镀Ni过程带来较大的环保压力，如直接采用预镀Ni钢板加工零件，由于Ni相对Fe属于阴极镀层，零件切口又无法获得耐蚀保护。

中国专利CN1283849C公开了“用于碱性锰电池正极罐的镀镍钢板及碱性锰电池正极罐”，其通过在成为该罐内面的面上形成镍系扩散镀层，并使该表面上具有许多超微针孔，解决以往存在的镀镍钢板冲压加工时镀层产生裂纹，由于冲压加工条件的波动，导致镀层的裂纹状况不均一，从而发生难以获得稳定电池特性的问题。

该专利在钢板表面形成预镀镍系扩散镀层，再加工成碱性锰电池正极罐体，代替了传统的加工成罐体后再进行镀Ni，解决了电池壳内部深镀能力差的问题。

面对电气化、智能化的大趋势，通用继电器的应用环境越来越广，使用量越来越大，简化零部件的加工、生产工艺，生产出性价比更具市场竞争力的产品是继电器行业的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于通用继电器的镀覆锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁钢板及其制造方法，获得带有锌镁合金镀层的电磁纯铁钢板，其具备良好的磁性能和耐蚀性，且镀层质量良好，加工后零件切口处裸露的基体也具有一定的耐蚀性，可直接加工成以通用继电器为代表的轭铁、衔铁零件，省去了常规电磁纯铁制备成零件后需要再进行磁化退火及电镀涂装等后处理工艺，缩短了制造流程，提升了生产效率，减少了环保投入，降低了零件成本；所述带有锌镁合金镀层的电磁纯铁钢板平均矫顽力为50～100A/m，磁感应强度B₅₀₀₀＞1.71T，磁导率μ_m＞8mH/m；ASTM B117-73的中性盐雾试验中，平面、切口、拉延加工部位的耐红绣时间均超过100h；同时，采用本发明制备的钢板厚度精度可控制在5～8％的波动水平，满足继电器零件对原材料钢板厚度高精度的要求。

为达到以上目的，本发明的技术方案如下：

一种用于通用继电器的镀覆锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁钢板，所述免磁化退火电磁纯铁钢板包括电磁纯铁基板及其至少一表面的锌镁合金镀层，所述锌镁合金镀层外侧设置有导电耐指纹涂层，所述免磁化退火电磁纯铁钢板厚度为0.5～2.0mm，所述锌镁合金镀层的镀覆量≥15/15g/m²，所述导电耐指纹涂层厚度为0.8～1.7μm；其中；

所述电磁纯铁基板的化学成分质量百分比为：C≤0.005％，0＜Si≤0.01％，Mn：0.1～0.5％，P≤0.015％，S≤0.01％，Al≤0.005％或Al＝0.1～1.5％，N≤0.005％，O≤0.015％，B≤0.007％或/和Cr≤0.1％，且Mn/S≥10，余量为Fe及其它不可避免的杂质；

所述电镀锌镁层的化学成分质量百分比为：Mg：0.1～1.0％，余量为Zn及其它不可避免的杂质。

本发明所述免磁化退火电磁纯铁钢板的锌比指数I：50～80g/mm；锌比指数I＝锌镁合金镀层总重量/钢板厚度。

本发明所述免磁化退火电磁纯铁钢板的平均矫顽力为50～100A/m，磁感应强度B₅₀₀₀＞1.71T，磁导率μ_m＞8mH/m。

本发明所述免磁化退火电磁纯铁钢板进行ASTM B117-73的中性盐雾试验，平面、切口、拉延加工部位的耐红绣时间均超过100h。

优选的，所述锌镁合金镀层成分中Mg含量为0.3～0.8％。

优选的，所述导电耐指纹涂层含有丙烯酸树脂基、聚酯树脂基、环氧树脂基、聚氯乙烯基、聚氨酯树脂基、酰胺树脂中的一种或多种。

在本发明所述电磁纯铁基板成分设计中：

C：碳在电磁纯铁中为有害元素，电磁纯铁的磁时效就是由常温下过饱和固溶的N、C元素以化合物氮化铁(Fe₁₆N₄)和ε碳化铁形式析出造成的。C、N都是间隙原子，在高温下钢水中C、N有较高的固溶度，随钢水的冷却其溶解度逐渐降低，来不及析出的C、N在α-Fe中形成过饱和固溶体。电磁纯铁材料长期工作时，特别是由于温升因素，多余的C、N原子就以细小弥散的ε碳化物和针状氮化铁(Fe₁₆N₄)质点析出。而细小的C、N类夹杂物为非磁性相，它们只会增加材料内应力，钉扎磁畴移动，对磁性极为有害，导致材料的矫顽力升高，磁导率下降和磁感应强度降低。因此，在本发明基板中应尽量降低碳在钢中的质量百分比，控制C含量≤0.005％。

Si：硅以固溶体的形式存在于α-Fe中，增加硅的含量将引起饱和磁感应强度的降低，而且纯铁一般只用在直流的场合，因此一般不将硅作为电磁纯铁的添加元素，需要控制其在电磁纯铁中的质量百分比。在本发明中控制Si含量≤0.01％。

Mn：钢中的锰与硫形成MnS，可防止沿晶界形成低熔点的FeS所引起的热脆现象。因此，在本发明所述基板成分中Mn/S≥10(即Mn与S的质量百分比比值大于等于10)，以此改善热轧塑性和并使MnS粗化；另外，Mn含量的提升也可以在对电磁纯铁磁性能影响不大的同时，对纯铁起到一定的强化作用，满足不同强度级别的需求，因而，在本发明中控制Mn含量在0.10～0.50％。

P：磷用于减小γ相区，促使晶粒长大。磷沿晶界的偏聚可提高(110)组分减少(111)组分，所以对磁感应强度也有提高作用。另外，磷能提高硬度；但当磷的质量百分比大于0.015％，特别是在碳的质量百分比很低的情况下，冷加工性能变坏，产品冷脆性提高。因此，在本发明中控制P含量≤0.015％。

S：硫是对纯铁磁性极有害的元素，又由于Mn与S形成MnS，可防止沿晶界形成低熔点的FeS所引起的热脆现象，因此，本技术方案中控制Mn/S≥10来改善热轧塑性和使MnS粗化。因此，本发明中控制S含量≤0.01％。

Al：铝是电磁纯铁的一个重要组成元素，对产品的磁性能有重要影响。铝元素显著影响电磁纯铁中夹杂物的存在形式，对铝的控制一般采取两个极端的措施。这是因为Al在0.005～0.014％范围内最易形成细小的AlN，从而阻止铁素体晶粒长大，对磁性能有害的位向增加，当Al≤0.005％时，磁性有利的位向组分增多，晶粒较粗大；当铝含量在0.15％以上时，可形成粗大AlN，减少晶粒长大阻力，使磁各异性降小，同时促进脱氧并减少夹杂数量。因此，本发明控制Al含量≤0.005％或控制Al含量在0.1～1.5％之间。

N：氮在电磁纯铁中为有害元素，此外，电磁纯铁的磁时效就是由常温下过饱和固溶的N、C元素以化合物氮化铁(Fe₁₆N₄)和ε碳化铁形式析出造成的。因此，在本发明中控制氮含量≤0.005％。

O：氧是电磁纯铁中的有害元素，形成SiO₂、Al₂O₃、MnO等氧化物夹杂降低磁性，细小氧化物阻碍晶粒长大，强烈影响磁化，增大矫顽力。另外，氧还能加速氮在α-Fe中的扩散速度，间接地加速磁时效的发生。因此，本发明中控制氧含量≤0.015％。

B：硼在γ相中与氮优先形成BN，防止热轧时AlN的析出，使细小AlN的危害减小。此外，B可使(111)位相强度减小，晶粒粗化和磁性提高。当B的加入量过高时，提高了生产成本、晶粒变细，导致力学性能变坏。因此，在本发明中控制B含量≤0.007％。

Cr：铬元素的添加会造成钢板磁性能的降低，但前期研究发现Cr的少量添加对铁素体晶格的影响有限，且在不引起磁性能较大变化的同时，提高钢的强度和硬度，以改善电磁纯铁的加工性能。但是考虑到过量添加Cr，一方面会提升电磁纯铁的矫顽力，另一方面会在热处理过程中在材料表面形成酸洗不易去除的FeCr₂O₄，进而影响表面性能。基于此，本发明中控制C含量≤0.1％。

在本发明所述的锌镁合金镀层化学成分设计中：除了对钢板起阳极保护作用的Zn，还含有0.1～1.0％的Mg，这是因为在纯Zn镀层中添加适量的Mg，不仅显著提升纯Zn的平面耐蚀性，还会由于Zn、Mg复合的腐蚀产物，使钢板加工切口具备一定的“自愈合”机制。尽管理论上Mg含量进一步提升会带来更好的耐蚀性，但由于电镀过程Mg的还原电位较低，当镀液中Mg含量过高时，阴极钢板附近H₂析出量大，钢板表面会出现局部发黑颜色不均的现象，影响镀层表面质量。因而本发明采用较低Mg含量的镀液配方，镀层中实际控制的Mg含量为0.1～1.0％，优选为0.3～0.8％。

本发明所述的镀覆锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁钢板，其耐蚀性能主要是依靠基材表面的锌镁合金镀层及涂覆的导电耐指纹涂层来保证。对于免磁化退火电磁纯铁钢板厚度在0.5～2.0mm之间的电磁纯铁材料，控制电磁纯铁表面镀层镀覆量≥15/15g/m²，同时锌比指数I(锌镁合金镀层总重量/钢板厚度)在50～80g/mm之间，可以保证产品同时获得较好的磁性能及优良耐蚀性，且获得的镀覆锌镁合金镀层的电磁纯铁制备成零件后切口处也具有耐蚀性。

就平面耐蚀而言，0.8～1.7μm厚度的导电耐指纹涂层覆盖在镀覆锌镁合金镀层的外表层，填充了镀层表面片层晶粒间的间隙，发挥了第一重的防腐耐蚀作用，随着腐蚀时间的延长，镀层一方面发挥出Zn元素的牺牲阳极保护作用，另一方面，由于Mg的参与，腐蚀产生的Mg(OH)₂可以抑制阴极吸氧反应，从而提高腐蚀性能；另外Mg的存在还可降低镀层表面的pH值，会让钢板表面形成的不稳定、易分解疏松Zn₄CO₃(OH)₆·H₂O腐蚀产物，置换成在镀层表面附着性更高的含有Mg的Zn₄CO₃(OH)₆·H₂O、Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O致密腐蚀产物，该致密腐蚀产物将镀层与外部腐蚀环境隔离开来，从而减缓镀层腐蚀进程。

就切口耐蚀而言，有镁的参与作用，切口、镀层加工微裂纹部位具有“自愈合”能力，随着切口附近镀层的腐蚀，腐蚀产物溶入裸露金属表层附着的水膜，不断迁移浸染到裸露的切口，形成由Zn(OH)₂、Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O及Mg(OH)₂等组成的致密保护膜(白锈)，该腐蚀产物逐渐覆盖裸露切口金属，将外界腐蚀介质与裸露金属基体分隔，从而阻止裸露切口进一步腐蚀，使切口处也具备耐蚀性。

本发明所述用于通用继电器的镀覆锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁钢板的制造方法，其包括如下步骤：

1)冶炼

按照上述电磁纯铁基板化学成分进行冶炼；

2)热轧、酸洗；

3)冷轧；

4)退火；

5)平整压下

平整延伸率为0～0.8％。

6)镀前清洗；

7)电镀锌镁合金镀层

所述锌镁合金镀层的镀覆量≥15/15g/m²；所述锌镁合金镀层的化学成分质量百分比为：Mg：0.1～1.0％，余量为Zn及其它不可避免的杂质；

8)辊涂导电耐指纹涂层+感应加热烘干。

优选的，步骤2)中，加热温度为1100～1250℃；终轧温度为800～900℃；卷取温度为550～720℃。

优选的，步骤3)中，冷轧压下量为25～70％。

优选的，步骤4)中，退火温度为750～850℃，退火均热时间为100～150s。

进一步，步骤7)中，采用立式槽重力垂流法电镀工艺，电镀锌镁镀液中的Zn²⁺浓度为110～150g/L，Mg²⁺浓度为80～120g/L，还包括非离子表面活性剂聚乙二醇2.5～3g/L、聚氧乙烯烷基醚1.5～2.5g/L、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚1.5～2.5g/L中的一种或几种，且所述非离子表面活性剂总量不超过5g/L；所述锌镁镀液pH为1.0～1.5，镀液温度为55～65℃，电流密度为80～90A/dm²，基板通过电镀槽的速度为80～120m/min。

进一步，步骤8)中，涂覆辊压力为200～300kN，两辊速比为1:1.1～1.2；烘干板温为80～160℃。

优选的，步骤8)所述导电耐指纹涂层含有丙烯酸树脂基、聚酯树脂基、环氧树脂基、聚氯乙烯基、聚氨酯树脂基、酰胺树脂中的一种或多种。

本发明热轧步骤包括板坯加热、终轧和卷取，选择低温终轧和低温卷取。其中，控制板坯加热温度为1100～1250℃，终轧温度为800～900℃，卷取温度为550～720℃。板坯加热温度控制在1100～1250℃，是由于当采用连铸方式制备热轧板坯时，需要对板坯实施再加热，但加热温度过高，会造成板坯过烧，表面氧化皮增厚严重，从而发生表面翘皮等缺陷；另外高温加热将使MnS等固溶物析出增加，造成后续晶粒长大的阻力增加，从而影响磁筹移动；而加热温度低于1100℃，板料的变形抗力将会过大。

此外，对于本发明所述的电磁纯铁基板成分，高温下停留时间越长越有利于获得粗大晶粒，但热轧终轧温度太高容易发生两相区轧制出现混晶，低于800℃也会造成板料变形抗力过高。由于纯铁材料强度相对较低，卷取温度一般设置需要低于720℃，因为高温卷取容易引起扁卷，并且热轧卷的头部、中部和尾部材料显微组织不均匀性增加，影响钢板折弯性能和矫顽力的稳定性。综合上述，本发明的热轧工艺中，控制板坯加热温度为1100～1250℃，终轧温度为800～900℃，卷取温度为550～720℃。

在冷轧步骤中，控制冷轧板带的冷轧压下量为25～70％。虽然更低的冷轧压下量通过对热轧板引入应变诱发晶界迁移，促进退火晶粒长大而有可能获得更好的磁性能，但也容易因压下量太小，变形不均而造成混晶，因而本发明的冷轧压下量控制在25～70％之间。

再结晶退火采用连续退火，在750～850℃温度下，保证均热时间100～150s，对所述钢板基材进行退火处理，退火介质为H₂+N₂非氧化性气氛。由于轧制过程使铁素体晶内存在大量点阵畸变，磁畴移动阻力大，高温退火为再结晶消除冷轧点阵畸变提供了足够的热力学驱动力，若退火温度太低或时间太短，则晶粒长大不充分，电磁纯铁板带保留了一定的轧硬组织，使得产品冷加工性能变差。综上，本发明中控制均热段温度为750～850℃温度下，保证均热时间100～150s。

退火后的平整延伸率控制在0～0.8％，这是因为平整压下会在纯铁基材内引入晶体缺陷，增大磁畴阻力，从保持最优磁性能的角度而言开辊免平整最优，但适度的平整压下也是保证产品表面质量的关键，因而，控制平整延伸率在0～0.8％。

将退火平整后的纯铁板带依次进行碱洗、脱脂、漂洗，保证表面的清洁；采用立式槽重力垂流法电镀工艺，电镀锌镁镀液中的Zn²⁺浓度为110～150g/L，Mg²⁺浓度为80～120g/L，还包括非离子表面活性剂聚乙二醇2.5～3g/L、聚氧乙烯烷基醚1.5～2.5g/L、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚1.5～2.5g/L中的一种或几种，且所述非离子表面活性剂总量不超过5g/L；所述锌镁镀液pH为1.0～1.5，镀液温度为55～65℃，电流密度为80～90A/dm²，基板通过电镀槽的速度为80～120m/min，通过调节带钢速度控制锌镁镀层的镀覆量。

在锌镁合金镀层外侧镀有导电耐指纹涂层，控制导电耐指纹层的厚度为0.8～1.7μm，涂覆辊压力为200～300kN，两辊速比为1:1.1～1:1.2，烘干板温为80～160℃；导电耐指纹涂层由包括丙烯酸树脂基、聚酯树脂基，环氧树脂基，聚氯乙烯基，聚氨酯树脂基、聚酰胺树脂基中的一种或多种。

本发明获得的免磁化退火电磁纯铁钢板厚度为0.5～2.0mm，控制镀覆量≥15/15g/m²，锌比指数I(锌镁合金镀层总重量/钢板厚度)在50～80g/mm之间，且导电耐指纹涂层厚度在0.8～1.7μm之间。免磁化退火电磁纯铁钢板厚度＞2.0mm的厚规格材料中，零件切口较宽，需要较高的镀层厚度以满足产生足够腐蚀产物覆盖切口的条件。不同于电镀纯锌，锌镁电镀过程析氢量大，反应更为剧烈，结合生产效率，厚镀层需采用更大的电流密度加快沉积速度，容易造成镀层结晶粗大引入发黑、针孔等缺陷。

对于免磁化退火电磁纯铁钢板厚度为0.5～2.0mm之间的材料，控制镀覆量≥15/15g/m²，锌比指数I(锌镁合金镀层总重量/钢板厚度)在50～80g/mm之间，控制镀覆量的原因在于锌镁合金镀层本身不具备导磁性，镀覆量太厚，会使镀覆锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁基板磁性能整体下降，镀层薄，对平面耐蚀性的影响还是其次，对切口保护的能力会显著下降。

控制导电耐指纹层的厚度在0.8～1.7μm之间是因为，导电耐指纹层不仅改善材料的冲压加工性能，还是材料运输、加工过程的第一层防护，太薄不利于耐蚀防护作用，太厚会影响到零件与簧片、触点材料的焊接。因而需要控制锌镁镀层厚度、耐指纹膜厚度，并根据基板厚度控制合理的镀覆量，使免磁化退火纯铁基板与锌镁合金镀层的产品组合在具备高耐蚀性的同时兼具足够的磁性能。

本发明获得的镀覆锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁钢板，平均矫顽力在50～100A/m，磁感应强度B₅₀₀₀＞1.71T，磁导率μ_m＞8mH/m，可直接加工零件使用，无需再进行磁化退火；另外，采用该电磁纯铁加工的零件也再不需常规的电镀Ni后处理，切口等部位具有“自愈合”能力，在本发明规定的范围内通过调节镀覆量还能满足不同使用环境的耐蚀性要求，缩短了制造流程，提升了生产效率。

另外，由于本发明采用电镀锌镁合金工艺，成品的厚度精度可控制在冷轧基板同等水平，钢板厚度精度可控制在5～8％的波动水平，满足继电器零件对原材料钢板高厚度精度的要求。

本发明的有益效果：

1、本发明获得带有锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁钢板，同时具有良好的磁性及耐蚀性，可以直接加工成以通用继电器为代表的衔铁、轭铁零件；而传统的铁质零件，均是将电磁纯铁先加工成零件，再对零件进行磁化退火处理、酸洗、电镀等防腐后处理。用本发明所述的含有锌镁合金镀层的电磁纯铁钢板加工零件，与利用传统的电磁纯铁制备零件相比，可以省去零件磁化退火及电镀Ni等后处理工艺，缩短了制造流程，提升了生产效率，减少了环保投入，降低了零件成本。

2、本发明所述电磁纯铁基板表面镀覆锌镁合金镀层，且在锌镁合金镀层外表面还设置有导电耐指纹涂层，并控制锌镁合金镀层中Mg元素的含量，同时根据基板厚度控制镀层的镀覆量以及导电耐指纹涂层的厚度，使镀层能良好的附着在电磁纯铁基体上，获得良好的镀层质量，并使获得的免磁化退火电磁纯铁钢板具备高耐蚀性和磁性能。且，由于有镁的参与作用，使用所述免磁化退火电磁纯铁钢板加工成零件后切口也具备高耐蚀性。

而现有技术中继电器铁材零件防腐均是在零件表面镀Ni，若在纯铁钢板表面预镀Ni层，再冲压成零件，Ni相对Fe属于阴极性镀层，对钢板的腐蚀保护机制为物理隔绝，零件成型的拉延变形中预镀Ni层会发生细小裂纹，Fe-Ni微电池的作用下会优先纯铁钢板的腐蚀；另外，Ni镀层本身也没有切口保护的能力，纯铁钢板表面预镀Ni层也无法解决零件切口处裸露钢板的腐蚀问题。

3、本发明采用电镀锌镁合金工艺，相较现有采用热镀工艺，本发明成品的厚度精度可控制在冷轧基板同等水平，即将电磁纯铁钢板厚度精度控制在5～8％的波动水平，满足继电器零件对原材料钢板厚度高精度的要求。

附图说明

图1为本发明实施例1的电磁纯铁钢板截面电镜照片。

图2为本发明实施例1的电磁纯铁钢板表面电镜照片。

图3为本发明实施例1的电磁纯铁钢板的B-H测试曲线。

图4为本发明实施例1的电磁纯铁钢板平面样件经中性盐雾试验(SST)100h的形貌照片。

图5为本发明实施例1的电磁纯铁钢板平面样件经中性盐雾试验(SST)150h的形貌照片。

图6本发明实施例1的电磁纯铁钢板切口样件经中性盐雾试验(SST)60h的形貌照片。

图7本发明实施例1的电磁纯铁钢板切口样件经中性盐雾试验(SST)110h的形貌照片。

图8本发明实施例1的电磁纯铁钢板0T-180°弯曲样件经中性盐雾试验(SST)60h的形貌照片。

图9本发明实施例1的电磁纯铁钢板0T-180°弯曲样件经中性盐雾试验(SST)110h的形貌照片。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。

本发明实施例及对比例电磁纯铁基板的成分见表1，其余为Fe和其它不可避免的杂质，实施例及对比例的制造工艺见表2、表3，实施例及对比例电磁纯铁性能见表4。

由图1、图2可以看出，本发明实施例1获得的电磁纯铁镀层表面结晶致密，截面照片可以看出镀层厚度均匀，内部无气孔、疏松等缺陷。

图3中的测试曲线及图4、图5、图6、图7、图8、图9的中性盐雾试验测试结果，结合表4的结果可见，本发明获得的免磁化退火电磁纯铁钢板平均矫顽力在50～100A/m，磁感应强度B₅₀₀₀＞1.71T，磁导率μ_m＞8mH/m；与此同时其耐蚀性优异，在5％Nacl的符合标准ASTMB117-73的中性盐雾试验中，平面、切口、拉延加工部位的耐红绣时间均超过100h。

采用本发明获得的免磁化退火电磁纯铁钢板可直接加工成通用继电器为代表的衔铁、轭铁零件，省去了常规的零件磁化退火及涂装后处理工艺，缩短了制造流程，提升了生产效率，减少了环保投入，降低了零件成本。

对比例1中，当基板成分超出本发明所述的免磁化退火电磁纯铁基板成分范围，制得的电磁纯铁钢板的性能参见表4，磁性能不足，矫顽力显著升高至103.8A/m，磁感应强度1.691T，最大磁导率7.81mH/m。

对比例2中，当平整压下工序采用的平整延伸率为1.0％，大于本发明所要求的最大平整延伸率0.8％，制得的电磁纯铁冷轧板带的性能参见表4，磁性能不足，矫顽力显著升高至110.4A/m，磁感应强度1.663T，最大磁导率7.09mH/m。

对比例3是在实施例8的基础上，将镀覆量降低至20/20g/m²，尽管满足镀覆量大于15/15g/m²的镀覆量要求，由于板厚1.0mm，锌比指数I为40，超出了50～80的控制范围，尽管磁性能、平面耐蚀性能够满足要求，但镀层的切口耐蚀性急剧下降，在盐雾测试中，切口耐红锈时间仅为70h，切口保护能力急剧下降。

对比例4是在实施例2的基板成分与热处理工艺基础上，在保证镀液中的Zn²⁺浓度为130g/L，电流密度为80A/dm²不变的情况下，降低镀液中Mg²⁺浓度为50g/L，此时镀层中的Mg含量并不能随镀液成分的变化成比例下降，而是急剧降低到＜0.05％，受镀层成分变化的影响，尽管其镀层厚度60/60g/m²，且涂覆了0.8μm的耐指纹膜，其平面耐蚀性降110h，约为实施例1/3的水平，切口耐蚀性显著下降至60h。

对比例5是在实施例3的基板成分与热处理工艺基础上，增大镀液中的Mg²⁺浓度以及电流密度，尽管获得了镀层中1.2％的Mg含量，但镀层表面质量差，有明显的镀覆不均和局部发黑现象。

因此，对比例1-5中获得的电磁纯铁钢板，其耐蚀性、磁性能、表面质量不能同时达到本发明的要求，要想获得可直接加工成通用继电器衔铁、轭铁零件的电磁纯铁，除了需要控制电磁纯铁基板成分和镀层成分在合理的范围内之外，平整延伸率、镀覆量及锌比指数I(锌镁合金镀层总重量/钢板厚度)的控制也同样重要。

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Claims

1.一种用于通用继电器的镀覆锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁钢板，其特征在于，所述免磁化退火电磁纯铁钢板包括电磁纯铁基板及其至少一表面的锌镁合金镀层，所述锌镁合金镀层外表面设置有导电耐指纹涂层，所述免磁化退火电磁纯铁钢板厚度为0.5~2.0mm，所述锌镁合金镀层的镀覆量≥15g/m²，所述导电耐指纹涂层厚度为0.8~1.7μm；所述免磁化退火电磁纯铁钢板的锌比指数I：50 ~ 80g/mm，锌比指数I = 锌镁合金镀层总重量/ 钢板厚度；其中，

所述电磁纯铁基板的化学成分质量百分比为：C≤0.005%，0＜Si≤0.01%，Mn：0.1~0.5%，P≤0.015%，S≤0.01%，Al≤0.005%或Al=0.1~1.5%，N≤0.005%，O≤0.015%，B≤0.007%或/和Cr≤0.1%，且Mn/S≥10，余量为Fe及其它不可避免的杂质；

所述锌镁合金镀层的化学成分质量百分比为：Mg：0.1~1.0%，余量为Zn及其它不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的用于通用继电器的镀覆锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁钢板，其特征在于，所述免磁化退火电磁纯铁钢板的平均矫顽力为50~100A/m，磁感应强度B₅₀₀₀＞1.71T，磁导率μ_m＞8mH/m。

3.如权利要求1或2所述的用于通用继电器的镀覆锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁钢板，其特征在于，所述免磁化退火电磁纯铁钢板进行ASTM B117-73的中性盐雾试验，平面、切口、拉延加工部位的耐红绣时间均超过100h。

4.如权利要求1所述的用于通用继电器的镀覆锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁钢板，其特征在于，所述锌镁合金镀层成分中Mg含量为0.3~0.8%。

5.如权利要求1所述的用于通用继电器的镀覆锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁钢板，其特征在于，所述导电耐指纹涂层含有丙烯酸树脂基、聚酯树脂基、环氧树脂基、聚氯乙烯基、聚氨酯树脂基、酰胺树脂中的一种或多种。

6.如权利要求1~5任一项所述的用于通用继电器的镀覆锌镁合金镀层的免磁化退火电磁纯铁钢板的制造方法，其特征是，包括如下步骤：

1）冶炼

按照所述电磁纯铁基板化学成分进行冶炼；

2）热轧、酸洗；

3）冷轧；

4）退火；

5）平整压下

平整延伸率为0~0.8%；

6）镀前清洗；

7）电镀锌镁合金镀层

所述锌镁合金镀层的镀覆量≥15g/m²；所述锌镁合金镀层的化学成分质量百分比为：Mg：0.1~1.0%，余量为Zn及其它不可避免的杂质；

采用立式槽重力垂流法电镀工艺，电镀锌镁镀液中的Zn²⁺浓度为110~150g/L，Mg²⁺浓度为80~120g/L，还包括非离子表面活性剂聚乙二醇2.5~3g/L、聚氧乙烯烷基醚1.5~2.5g/L、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚1.5~2.5g/L中的一种或几种，且所述非离子表面活性剂总量不超过5g/L；所述锌镁镀液pH为1.0~1.5，镀液温度为55~65℃，电流密度为80~90A/dm²，基板通过电镀槽的速度为80~120m/min；

8）辊涂导电耐指纹涂层+感应加热烘干。

7.如权利要求6所述的用于通用继电器的镀覆锌镁的免磁化退火电磁纯铁钢板的制造方法，其特征是，步骤2）中，加热温度为1100~1250℃，终轧温度为800~900℃，卷取温度为550~720℃。

8.如权利要求6所述的用于通用继电器的镀覆锌镁的免磁化退火电磁纯铁钢板的制造方法，其特征是，步骤3）中，冷轧压下量为25~70%。

9.如权利要求6所述的用于通用继电器的镀覆锌镁的免磁化退火电磁纯铁钢板的制造方法，其特征是，步骤4）中，退火温度为750~850℃，退火均热时间为100~150s。

10.如权利要求6所述的用于通用继电器的镀覆锌镁的免磁化退火电磁纯铁钢板的制造方法，其特征是，步骤8）中，涂覆辊压力为200~300kN，两辊速比为1:1.1~1.2；烘干板温为80~160℃。

11.如权利要求6所述的用于通用继电器的镀覆锌镁的免磁化退火电磁纯铁钢板的制造方法，其特征是，步骤8）所述导电耐指纹涂层含有丙烯酸树脂基、聚酯树脂基、环氧树脂基、聚氯乙烯基、聚氨酯树脂基、酰胺树脂中的一种或多种。