CN108504912A

CN108504912A - 一种含稀土的小锌花热浸镀铝锌钢板及其生产方法

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Publication number: CN108504912A
Application number: CN201810529054.5A
Authority: CN
Inventors: 李伟刚; 赵云龙; 王滕; 周忠臣; 刘劼; 柴立涛; 刘茂林; 孙霖; 张百勇; 孙镕强; 何峰
Original assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2018-05-26
Filing date: 2018-05-26
Publication date: 2018-09-07

Abstract

本发明提供了一种含稀土的小锌花热浸镀铝锌钢板及其生产方法，镀层含有Al：55～57.5％，Si：1.3～1.7％，Ce：0.01～0.2％，Ti：0.01～0.03％，其余为Zn和不可避免的杂质。与现有技术相比，本发明通过添加稀土元素及Ti元素，配合控制退火工艺、入锌锅温度、镀锌温度、镀后冷却速率，获得一种锌花均匀细小、耐腐蚀性能优良的热镀铝锌镀层钢板。而且，设计的镀液与低碳冷轧钢板相适应，在其表面浸润效果好，镀层出现5％红锈的时间比具有同等镀层重量的传统镀锌层高2～4倍。

Description

一种含稀土的小锌花热浸镀铝锌钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于热浸镀钢板加工技术领域，具体涉及一种含稀土的小锌花热浸镀铝锌钢板及其生产方法。

背景技术

热镀铝锌产品综合了铝的优异耐蚀性与锌的阴极腐蚀保护性，既具有热镀锌钢板的特性，也具有热镀铝钢板的特性，因此，凡是使用热镀锌钢板的地方都可以使用热镀铝锌钢板，还可部分取代热镀铝钢板。热镀铝锌板由于以铝为主，同样镀层厚度条件下耗量降低45％，随着锌价的持续上涨，使用性价比非常高，仅减少锌锭用量就能节省近35％成本。在各种环境条件下，热镀铝锌板都表现出比同等厚度的热镀锌钢板有优异的耐腐蚀性，它的使用寿命是普通镀锌钢板的2～6倍。而且，热镀铝锌板比热镀锌板具有更好的冷弯性能、耐热抗氧化性及热反射性能。

目前，在国内热镀铝锌钢板主要用于彩涂基板、电器柜行业等，在汽车、家电领域还未形成规模化应用，主要因为汽车、家电领域的外观件对镀层表面锌花控制及耐蚀性要求较为严格。

专利CN103045981A公开了一种含稀土和镁的热镀铝锌合金制备方法。通过添加0.05-0.15％稀土、0.3-0.7％Mg，提高了镀层的耐腐蚀性和加工成形性，提高了熔体的流动性，同时可明显细化镀层表面锌花，Mg的加入使镀层的耐黑变性明显提高。

专利CN103660428A公开了一种含稀土的镀铝锌钢板及其生产方法。通过添加0.16-0.23％的稀土，生产的产品具有良好的加工成形性和耐蚀性，镀层不容易发生黄变，提高了抗盐雾性能和抗刮性能，还提高了产品的生产效率，降低了生产成本。

专利CN106521522A公开了一种生产具有均匀锌花尺寸的热镀铝锌钢板的方法。通过控制酸洗工艺、轧制工艺和热镀铝锌工艺，将残油量控制在80mg/m²以内，将锌锅高低功率切换时间控制在60min以内，控制钛含量稳定地占镀液量的0.08～0.125ppm，能够获得具有锌花尺寸大小均匀的一系列批次的热镀铝锌板。

专利CN106521391A公开了一种锌花均匀的热镀铝锌板生产方法。通过对轧制工艺、镀前脱脂清洗、退火炉内气氛、镀液成分及温度等条件的控制，控制清洗槽电导率低于20μs/cm，将加热段H₂含量控制在2～4％，均衡段H₂含量控制在10～20％，将入锌锅温度控制在560～590℃，得到表面质量良好、锌花尺寸控制均匀的热镀铝锌板。

以上专利文献公开的技术方案从镀液成分、清洗工艺、退火炉气氛方面控制镀铝锌板的耐蚀性及锌花均匀性，但尚未有***的方法生产得到锌花细小均匀、耐蚀性优良的热镀铝锌板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含稀土的小锌花热浸镀铝锌钢板，镀层含稀土元素Ce和合金元素Ti，而且钢板镀层锌花均匀细小、耐蚀性能优良。

本发明的另一目的在于提供一种含稀土的小锌花热浸镀铝锌钢板的生产方法，配置含稀土元素Ce和合金元素Ti的镀液，控制入锌锅温度、镀后冷却速率，通过CAG-III热浸镀模拟试验机生产出一种锌花均匀细小、耐蚀性能优良的含稀土的热浸镀铝锌镀层钢板。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供的一种含稀土的小锌花热浸镀铝锌钢板，包括基板和覆在基板上的含稀土的小锌花热浸镀铝锌镀层；

所述含稀土的小锌花热浸镀铝锌镀层，含有以下重量百分比的化学成分：Al：55～57.5％， Si：1.3～1.7％，Ce：0.01～0.2％，Ti：0.01～0.03％，其余为Zn和不可避免的杂质。

进一步的，所述基板选自低碳冷轧钢板，含有以下重量百分比的化学成分：C：0.03～0.06％， Si：≤0.04％，Mn：0.10～0.30％，P：≤0.02％，S：≤0.015％，Als：0.035，余量为Fe和不可避免的杂质。

上述含稀土的小锌花热浸镀铝锌钢板的生产方法，包括以下步骤：

1)镀液准备：将按重量百分比：Al：55～57.5％，Si：1.3～1.7％，Ce：0.01～0.2％，Ti： 0.01～0.03％，其余为Zn和不可避免的杂质置好的合金锭，置于锌锅中加热至650℃保温，再逐渐降温至600±5℃待用；

2)基板进行脱脂、漂洗、烘干的预处理；

3)连续退火；

4)热浸镀，然后冷却。

进一步的，步骤1)中所述保温时间为2h。

进一步的，步骤3)连续退火具体为：热浸镀模拟机保护气氛为：体积分数95％N₂+10％H₂；退火温度750±10℃；保温时间60s；露点-30±5℃。

进一步的，步骤4)热浸镀具体为：入锌锅温度610±5℃；镀液温度600±5℃；浸镀时间3s。

步骤4)所述冷却具体为：浸镀后采用分段冷却，先在氦气介质下以15～50℃/s速度冷却至420℃；然后在氮气介质下以15～50℃/s速度冷却至常温。

为保证上述热浸镀铝锌镀层具有均匀细小的锌花和优异的耐腐蚀性，主要基于以下原理：

铝(Al)：本发明控制Al：55～57.5％，Al元素能提高镀层的光泽度，Al与O的亲和力较大，能够在镀层表面生成致密的A1₂O₃薄膜，这层薄膜能够阻止腐蚀介质向镀层内部扩散，提高了腐蚀电位，从而延缓了合金镀层的腐蚀进程。

硅(Si)：本发明控制1.3～1.7％，硅元素加入铝锌合金时，能占据合金层中元素扩散的空位，能抑制脆性合金层的生长，而且，硅与铝会发生共晶反应，在合金中加入一定量的硅还能细化晶粒。

稀土(Ce)：稀土具有突出的化学活性和很强的亲和力，可以改善镀层对钢基体的浸润性，可以提高镀层的抗氧化性，能降低镀层的脆性，稀土能够将Si和Zn-Al以化合物形式结合起来,因此在Al-Zn-Si合金中加入稀土元素可以减少合金中游离的Si相；同时，稀土元素的添加能细化镀层表面凝固组织中的富铝枝晶相，晶粒细化的效果在稀土添加量为 0.1～0.12％时最为明显，但进一步提高稀土的添加量到超过0.3％时，对晶粒的细化作用反而降低；而且，稀土含量大于0.1％时，镀层的腐蚀速率是随着稀土含量的增加而逐渐增大的。因此，本发明Ce含量控制在0.01％～0.2％。

钛(Ti)：Ti可以使镀层厚度减薄并细化晶粒，在铝锌镀层中，Ti的加入可以形成TiAl₃金属化合物，增加形核密度，从而细化晶粒，并且提高形核率，形成小锌花。随着Ti含量的增加，锌花逐渐减小，但钛含量超过0.03％时，锌花有增大的趋势。因此，本发明Ti含量控制在0.01～0.03％。

热浸镀过程工艺参数：镀后冷却速率增大，未凝固镀液过冷度增加，同时外层镀层中Si 颗粒增加，不仅物理抑制α-Al枝晶生长，而且为枝晶形核提供异质形核点，枝晶形核率增加，故α-Al枝晶尺寸和DAS减小，镀层组织得到细化；在420℃以上时，富铝枝晶快速生长，冷却速率对锌花尺寸的影响较大。

与现有技术相比，本发明通过添加稀土元素及Ti元素，配合控制退火工艺、入锌锅温度、镀锌温度、镀后冷却速率，获得一种锌花均匀细小、耐腐蚀性能优良的热镀铝锌镀层钢板。而且，设计的镀液与低碳冷轧钢板相适应，在其表面浸润效果好，镀层出现5％红锈的时间比具有同等镀层重量的传统镀锌层高2～4倍。

附图说明

图1为实施例2生产的热浸镀铝锌镀层的宏观形貌；

图2为一般热浸镀铝锌镀层的宏观形貌；

图3为实施例2生产的热浸镀铝锌镀层的显微组织；

图4为实施例2生产的热浸镀铝锌镀层的盐雾腐蚀1500h后的宏观形貌；

图5为纯锌镀层的盐雾腐蚀120h后的宏观形貌；

图6为实施例2生产的热浸镀铝锌镀层盐雾腐蚀出现5％红锈的宏观形貌；

图7为纯锌镀层的盐雾腐蚀出现5％红锈的宏观形貌。

具体实施方式

实施例1-4

一种含稀土的小锌花热浸镀铝锌钢板，包括基板和覆在基板上的含稀土的小锌花热浸镀铝锌镀层；

所述含稀土的小锌花热浸镀铝锌镀层，含有以下重量百分比化学成分：见下表1，其余为Zn和不可避免的杂质。

所述基板选自低碳冷轧钢板，含有以下重量百分比化学成分，见下表2，余量为Fe和不可避免的杂质。

1)镀液准备：按成分计算合金锭比例→称重→预热→加热至熔点以上→保温2h→降温至热浸镀温度待用。具体为：将按重量百分比，如表1所述，其余为Zn和不可避免的杂质置好的合金锭，置于锌锅中加热至650℃保温2h，再降温至600±5℃待用；

2)基板进行脱脂、漂洗、烘干的预处理；脱脂槽内脱脂液浓度为1.8～2.0％，温度为 70±5℃；

3)连续退火；退火炉气氛含量(体积分数)10％H₂+95％N₂，具体热浸镀工艺见表3；

4)热浸镀，具体见下表3。

实施例1-4的热浸镀合金镀液成分见表1。

表1热浸镀液成分，wt％

	Al	Si	Ti	Ce	Zn
						实施例1	55.0	1.5	0.025	0.01	余量
实施例2	55.0	1.5	0.025	0.07	余量
						实施例3	55.0	1.5	0.025	0.10	余量
实施例4	55.0	1.5	0.025	0.20	余量

基板材料化学成分见表2，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

表2实例基板化学成分，wt％

化学元素	C	Si	Mn	P	S	Als	N
								实施例1-4	0.043	0.033	0.16	0.013	0.014	0.035	0.0053

将实施例1-4基板材料进行脱脂、漂洗、烘干后进行热浸镀。脱脂槽内脱脂液浓度为 1.8～2.0％，温度为70±5℃；退火炉气氛含量(体积分数)10％H₂+95％N₂，具体热浸镀工艺见表3。

表3热浸镀工艺

本发明实施例2的镀层宏观形貌如图1所示，一般铝锌镀层(镀液中不含RE与Ti、浸镀后在氮气介质下以25℃/s冷却至常温)的宏观形貌如图2所示，通过对比可以看出：所述发明的镀层锌花较为均匀细小。

本发明实施例2的镀层显微组织如图3所示，镀层厚度为35μm，在中性盐雾环境下，与纯锌镀层进行耐腐蚀性对比试验，纯锌镀层厚度为14μm。所示发明镀层在1500h盐雾腐蚀的宏观形貌如图4所示，纯锌镀层在120h盐雾腐蚀的宏观形貌如图5所示；所述发明镀层出现5％红锈时间为为1623h，腐蚀的宏观形貌如图6所示，纯锌镀层出现5％红锈时间为166h，腐蚀的宏观形貌如图7所示。通过对比可以看出：所述发明镀层耐腐性性能较好，耐盐雾腐蚀能力比传统镀锌板高2～4倍。

Claims

1.一种含稀土的小锌花热浸镀铝锌钢板，包括基板和覆在基板上的含稀土的小锌花热浸镀铝锌镀层；其特征在于，所述含稀土的小锌花热浸镀铝锌镀层，含有以下重量百分比的化学成分：Al：55～57.5％，Si：1.3～1.7％，Ce：0.01～0.2％，Ti：0.01～0.03％，其余为Zn和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的含稀土的小锌花热浸镀铝锌钢板，其特征在于，所述基板选自低碳冷轧钢板，含有以下重量百分比的化学成分：C：0.03～0.06％，Si：≤0.04％，Mn：0.10～0.30％，P：≤0.02％，S：≤0.015％，Als：0.035，余量为Fe和不可避免的杂质。

3.一种权利要求1或2所述的含稀土的小锌花热浸镀铝锌钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：

1)镀液准备：将按重量百分比：Al：55～57.5％，Si：1.3～1.7％，Ce：0.01～0.2％，Ti：0.01～0.03％，其余为Zn和不可避免的杂质置好的合金锭，置于锌锅中加热至650℃保温，再逐渐降温至600±5℃待用；

2)基板进行脱脂、漂洗、烘干的预处理；

3)连续退火；

4)热浸镀，然后冷却。

4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，步骤1)中所述保温时间为2h。

5.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，步骤3)所述连续退火具体为：热浸镀模拟机保护气氛为：体积分数95％N₂+10％H₂；退火温度750±10℃；保温时间60s；露点-30±5℃。

6.根据权利要求3或5所述的生产方法，其特征在于，步骤4)所述热浸镀具体为：入锌锅温度610±5℃；镀液温度600±5℃；浸镀时间3s。

7.根据权利要求3或6所述的生产方法，其特征在于，步骤4)所述冷却具体为：浸镀后采用分段冷却，先在氦气介质下以15～50℃/s速度冷却至420℃；然后在氮气介质下以15～50℃/s速度冷却至常温。