[發(fā)明專利]一種熱浸鍍鋼及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610166546.3
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105671469B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣光銳;滕華湘;王海全;劉李斌;劉廣會;李翔宇;李研;李學(xué)濤
• 申請（專利權(quán)）人: 首鋼集團有限公司
• 主分類號: C23C2/06
• 分類號: C23C2/06
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 馬苗苗

本發(fā)明提供了一種熱浸鍍鋼及其制造方法，所述熱浸鍍鋼包括鋼基體及其上形成的鋅?鋁?鎂鍍層，以鍍層總重量計，所述鋅?鋁?鎂鍍層中包含如下組成元素：1重量％至4重量％的Mg；1重量％至4重量％的Al；0.01重量％至0.1重量％的Ca和/或Ba；0.1重量％至0.4重量％的Li；0.1體積％至10體積％的Zn?Mg相和/或Zn?Mg?Al相。為了避免出現(xiàn)鍍層流紋和黑變?nèi)毕荩景l(fā)明向鍍浴中添加了少量的其他合金元素，提高了陰極保護能力，并優(yōu)化了熱浸鍍工藝，從而獲得了具有對鋁板優(yōu)良陰極保護性能和良好鍍層外觀的熱浸鍍鋼，且耐腐蝕性能具有一定程度的改善。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱浸鍍技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱浸鍍鋼及其制造方法。

背景技術(shù)

通過陰極方式抑制鐵腐蝕的鍍鋅法具有優(yōu)異的抗腐蝕效果和經(jīng)濟可行性，從而廣泛應(yīng)用于制備具有良好抗腐蝕特性的鋼材料。特別地，通過將鋼材料浸入熔融鋅中而形成鍍層的熱浸鋅鍍覆鋼與電鍍鋅鋼相比具有更簡單的制造過程和更低的產(chǎn)品價格，因此，熱浸鋅鍍覆鋼在許多各種不同的工業(yè)例如汽車工業(yè)、電器工業(yè)和建筑工業(yè)中的需求日益增加。

鍍鋅的鋼具有陰極保護特性，由于鋅比鐵具有更低的氧化還原電勢，當(dāng)鍍鋅的鋼暴露在環(huán)境中時，鋅優(yōu)先于鋼被腐蝕，使得鋼受到保護。此外，由于鍍層被氧化而在鋼表面形成較致密的氧化產(chǎn)物，也可以將鋼與環(huán)境隔離開，因此鍍鋅鋼極大提高了鋼的耐腐蝕性。

然而，由于工業(yè)活動的增加，空氣污染和其他環(huán)境污染的惡化已日益嚴(yán)重，且有關(guān)節(jié)約資源和能源的規(guī)定已更加嚴(yán)格，因此，開發(fā)與現(xiàn)有的鋅鍍覆鋼相比具有改善的優(yōu)異耐腐蝕性的鋼材料的需求日益增加。除此之外，隨著鋼強度的提高，鋼的使用厚度在不斷減小，在相同環(huán)境下腐蝕銹穿的時間不斷縮短，因此也需要開發(fā)出具有改善性能的耐腐蝕鍍層材料才能滿足需求。

目前，通過在純鋅鍍浴中加入諸如鎂、鋁等元素來制造鋅合金鍍層鋼的研究已經(jīng)進行了多年。典型的鋅合金鍍層鋼包括Zn-55重量％Al-1.6重量％Si鋼(GalvalumeTM鋼)，然而由于Al含量太高，不可避免地降低鍍層犧牲陽極的保護能力。此外，太高的Al含量將導(dǎo)致鍍浴溫度太高，而且鍍浴中的Al更加活潑，因此鋼在熱浸鍍過程中會產(chǎn)生更多的熔渣和底渣，不僅增加了成本，而且導(dǎo)致鍍層表面質(zhì)量惡化。

鑒于以上情況，目前已經(jīng)對在Zn-Al鍍浴中添加Mg形成的Zn-Al-Mg合金鍍浴進行了研究，其在提高切口區(qū)域和加工成形區(qū)域的耐腐蝕性的同時，降低鍍浴中的Al含量。然而，由于鍍層中的Mg更易于被氧化，在熱浸鍍過程中鍍層表面的Mg與空氣中的氧會快速形成Mg的氧化物薄膜。隨著熱浸鍍鍍層的冷卻和凝固，表面的氧化物薄膜與熱浸鍍鍍層內(nèi)部之間的流動性產(chǎn)生了差異，導(dǎo)致在鍍層表面形成橫向的鍍層流紋。現(xiàn)有技術(shù)中也試圖通過向上述鍍層添加0.001到0.05重量％的Be抑制這種鍍層流紋的發(fā)生。但是大量研究后發(fā)現(xiàn)，添加Be對抑制鍍層流紋效果有限，而且Be添加到鍍浴中容易形成劇毒的氧化物，難以實際使用。

另一方面，由于鍍層中的Al在空氣中易于形成致密的Al基氧化物膜，本發(fā)明的發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，Al基氧化物膜達(dá)到一定厚度時，會導(dǎo)致鍍層表面顏色發(fā)暗，如果氧化鋁薄膜厚度不均，則鍍層表面發(fā)暗程度也會不同，使得這種鍍層表面顏色無法滿足使用需要，也就是黑變?nèi)毕荨?/p>

此外，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，鋁板的使用量迅速增大。由于鋁的氧化還原電勢比鋼低，因此在鋁板與鋼接觸位置容易出現(xiàn)鋁板優(yōu)先銹穿。目前的純鋅鍍層以及Zn-Al-Mg鍍層對鋼具有良好的陰極保護作用，但是對鋼與鋁板的接觸位置的陰極保護作用較弱，還無法滿足對鋁板的保護作用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種熱浸鍍鋼及其制造方法，所述熱浸鍍鋼對鋁板具有陰極保護性能，并且具有良好的鍍層外觀和表面質(zhì)量，耐腐蝕性能也具有一定的改善。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種熱浸鍍鋼，包括鋼基體及其上形成的鋅-鋁-鎂鍍層，以鍍層總重量計，所述鋅-鋁-鎂鍍層中包含如下組成元素：