[發明專利]一種熱壓成型用鍍鋁硅鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 201110179923.4
• 申請日: 2011-06-28
• 公開（公告）號: CN102851629A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 楊洪剛;李鋒;呂家舜
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C23C2/12
• 分類號: C23C2/12;C23C2/40;C22C38/32;C21D1/76;C21D1/26
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技術領域

本發明屬于帶鋼連續熱浸鍍領域，特別涉及一種熱壓成型用鍍鋁硅鋼板及其制造方法。

背景技術

目前高強鋼板及其鍍鋅產品雖已大幅提高了鋼板產品的使用強度及壽命，但都難以保證更高強度鋼板的良好成型性，如強度不低于1500MPa的超強鋼板，并且生產工藝難以解決形狀固定性的問題。

為解決更高強度鋼板的成型問題，一種高溫下的成型工藝引起廣泛關注，該工藝可很好的協調高強度和高成型性。公開號JP2000-234153公開了一種在加熱的同時形成鋼板并利用成型期間產生的熱量來增加強度的工藝，其目的是通過適當控制鋼中的組分，在鐵氧的溫度范圍內加熱鋼板，并在該溫度范圍內利用沉淀強化增加強度，但其強度提高的幅度有限。公開號JP2000-87183中提出了一種高強度鋼板，其中在成型溫度下的屈服強度遠低于室溫屈服強度，這使其壓制成型精度大大提高。

為更大幅度提高板材強度，目前多采用高溫熱壓成型工藝，該工藝通過將鋼板在不低于800℃的高溫下成型，并在成型后快速冷卻，從而解決高強鋼板成型問題。然而，高溫成型過程一般在大氣環境下進行，這使鋼板表面容易產生氧化物，這些氧化物在后序工序中需要去處，使工藝成本和難度增加。

為解決鋼板高溫成型過程中易氧化，并增加熱壓成型鋼板的抗腐蝕性能，涂鍍工藝在熱壓成型鋼中越來越得到重視。鋁鍍層表面易形成致密的氧化鋁膜，耐蝕性能優異，且鋁的熔點較高，在高溫下鐵元素能夠快速擴散到鋁鍍層中形成高熔點的金屬間化合物Fe-Al相，避免高溫下鋁鍍層的液化，最終形成穩定的超高強度的鍍鋁熱壓成型鋼。鋼板表面鍍鋁方法很多，對于大批量的板帶連續生產工藝來說，熱浸鍍最為適合，熱浸鍍鋁工藝及鍍后性能研究也成為近年來關注的焦點。

熱鍍鋁鋼板具有多種優異性能：1、耐高溫性2、熱反射性3、機械強度4、耐蝕性5、生態特性。涂層具有持久的光澤、更優秀的耐蝕性和抗風化性性能。近年來鍍鋁板的應用范圍日益擴大，并可以和不銹鋼媲美，且其價格僅為不銹鋼的三分之一左右，被廣泛用于汽車、家電、建筑、工業等領域。

盡管熱鍍鋁板具有諸多優點，但在目前生產過程中仍存在漏鍍，鍍后鋁合金層脆性剝落等問題。熱壓成型鋼板需要高溫成型，溫度均在800℃以上，這使基板中Fe元素在短時間內擴散至表面使鋁層變為金屬間化合物，該層硬而脆，受彎曲力時易產生裂縫并以粉末狀剝離，尤其在熱壓過程中，剝落的鍍層易粘附于模具上，在壓制期間產生疤痕。鍍層產生裂縫使鋼基板暴露，特別是噴漆之后的耐蝕性能大幅降低。公開號CN?1531604A中采用鍍液中加入少量合金元素，如Mn、Cr等元素，使Fe-Al-合金體系鍍層具有優異的噴漆后耐腐蝕性。鍍鋁層的電勢高于鋼基板，一旦基板暴露，鋼的腐蝕即從裂縫開始，鍍層中加入少量合金元素(Mn、Cr、Zn、Mg等)能夠起到控制合金層電勢的作用，使鍍層電勢接近或低于鋼基板，從而提高鋼板的耐蝕性能。

隨著對鋼板超高強度要求的提高，鋼中合金元素的種類和成分也是日益更新，對于熱壓成型鋼，合金元素較為復雜，含量范圍變化波動較大，這也對熱鍍工藝提出了嚴峻考驗。很多合金元素經過各種工序后暴露于基板表面，并與空氣中氧作用形成氧化物，基板表面部分合金元素氧化物的還原溫度較高，如Si、Mn等，因此在熱浸鍍前鋼板表面往往仍殘留有氧化物，結果導致熱浸鍍后，表面出現漏鍍等不良缺陷。

熱鍍鋁產品一般分為Al-Si鍍層和純Al鍍層，前者稱為II型鍍層，后者稱為I鍍層。熱鍍鋁工藝過程中，鍍層與基板之間往往存在一個過渡層，過渡層一般為Fe和Al的金屬間化合物，屬脆性相。Si的存在可使界面形成Al-Si-Fe相，起到阻止Fe元素過量擴散，減小Fe-Al層厚度的作用，而且Si可提高基板的侵潤性，改善鋁鍋鍍液的流動性。公開號CN?101709447A和美國專利US?3841894(A)中均公開了含有一定量Si(質量百分比7％～12％)的熱鍍Al-Si鍍層。對于熱壓成型用鍍鋁硅鋼板而言，板材需在800℃以上進行保溫成型工藝，這要求鍍層本身既具有較高的耐熱性，又要有良好的成型性能，而現有的鋁硅鍍層產品在800℃以上進行熱壓成型時，往往出現鍍層液化、剝落、粘附模具等不良現象，這可能是鍍液中Si含量較高，鍍層和基板間的Al-Si-Fe相較為致密，幾乎完全阻擋了Fe的擴散所致。而純Al板在熱壓成型前由于缺少Al-Si-Fe相的阻擋，Al-Fe脆性合金層較厚，成型過程中大變形區的鍍層易從界面處斷裂，導致鍍層剝落，基板暴露。