一种车用无镀层超高强度钢板热浸铝前处理方法技术

本发明专利技术提供了一种车用无镀层超高强度钢板热浸铝前处理方法，所述前处理方法包括超高强度钢板除油、水洗、酸洗镀铜、水洗、助镀处理并干燥。所述前处理方法，在热浸铝前，在热冲压成形零件的超高强度钢板表面形成由内层铜膜和外层助镀剂组成的复合包覆膜；解决了钢板局部漏渡的问题，废品率低，无需增加前处理工序，操作简单，适合产业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料表面改性涂层
，特别涉及一种车用无镀层超高强度钢板热浸铝前处理方法。
技术介绍
常见的交通工具如汽车、地铁和高铁车辆等，车身在整车质量中占有较高比重，如轿车车身质量约占轿车自重的25%，因此，车身有效减重是交通工具轻量化关键环节之一。轻质材料替代钢铁材料、超高强度钢替代普通钢实现车用构件壁厚减薄，是近年来实现交通工具轻量化的两个重要技术路径。就轿车而言，研究表明，采用超高强度钢替代普通结构钢，在不增加生产成本的前提下，车身自重可减轻20%，减重效果明显。在轿车车身中，采用超高强度钢如锰硼钢制造的构件主要包括前后保险杠、车门防撞梁等，构件抗拉强度等级可达到1500MPa级。根据车用构件结构复杂程度不同，热冲压成形技术分形状结构简单构件的直接热冲压成形技术和形状结构复杂构件的间接热冲压成形（预成形+热冲压成形）技术两种。目前，国内钢厂提供的超高强度钢板主要是无镀层钢板，即“裸板”。采用无镀层超高强度钢板制造车用构件时，存在以下问题：（1）采用无镀层超高强度钢板直接热冲压成形技术路径时，在加热到880-940℃的奥氏体化工序，由于加热温度高，钢板表面会发生严重氧化，一方面，热冲压成形时剥落的氧化皮会降低模具使用寿命；另一方面，涂装前为去除氧化皮，需对热冲压成形构件进行喷砂或喷丸处理。（2）采用无镀层超高强度钢板热浸铝后再热冲压成形技术路径时，可获得与采用进口镀层钢板生产构件相同的效果，但由于车用钢板构件尺寸较大，传统凭经验检测除油和酸洗效果常导致热浸铝时因前处理不良造成局部漏镀，进而影响热冲压成形构件的成品率及其质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种车用无镀层超高强度钢板热浸铝前处理方法，在热浸铝前，在热冲压成形零件的超高强度钢板表面形成由内层铜膜和外层助镀剂组成的复合包覆膜。本专利技术一种车用无镀层超高强度钢板热浸铝前处理方法，所述前处理方法包括超高强度钢板除油、水洗、酸洗镀铜、水洗、助镀处理并干燥。所述前处理方法具体如下：（1）除油、水洗：采用碱性除油液去除钢板表面的油污。碱性除油液为15~25g/L NaOH、25~35g/L Na2CO3、8~12g/L Na3PO4和3~7g/L Na2SiO3水溶液。碱性除油液加热到85 ~ 90℃后，将钢板吊挂在碱性除油液中30~60min，再水洗。（2）酸洗镀铜、水洗：将经除油和水洗处理后的钢板在酸洗镀铜液中浸泡10~20min，再水洗。所述的酸洗镀铜液为盐酸、柠檬酸和铜盐的水溶液，其中盐酸的体积分数为2~5%，铜盐加入量为1.5~3.6g/L，柠檬酸加入量为3~5g/L，余量为水。所述铜盐优选为氯化铜，加入量为1.5~3.0g/L；也可为其它铜盐，如硫酸铜，采用硫酸铜时，加入量为1.8~3.6g/L。所述的酸洗镀铜工序，在热冲压成形零件的超高强度钢板进行酸洗活化的同时，在超高强度钢板表面形成了一层由纳米铜颗粒和树叶状铜晶体组成的铜膜。所述铜膜具有三种功能：（1）检测除油和活化效果，如果超高强度钢板表面被紫色铜膜均匀覆盖，则除油和活化效果良好；如果局部没有被紫色铜膜覆盖，表明该局部位置除油和活化效果较差，可通过局部处理消除前处理不良问题；（2）防止酸洗活化后的工序中超高强度钢板表面氧化，尤其是在浸助镀剂后的烘干工序，没有铜膜保护时，助镀剂烘干后形成的固相盐缝隙裸露的基体表面容易氧化。有了铜膜后，热浸铝时助镀剂膜消失后，铜膜快速溶解，裸露出的超高强度钢板表面为洁净高活性表面，易于获得均匀镀层；（3）提高助镀剂的厚度及附着力，传统的除油、酸洗活化后，超高强度钢板表面粗糙度小，浸助镀剂时获得的助镀剂膜较薄；而有铜膜的超高强度钢板，由于纳米铜颗粒和树叶状铜晶体组成的铜膜具有较大的微观粗糙度，在助镀剂相同的情况下，易于获得较厚的助镀剂膜；同时，粗糙铜膜与助镀剂膜间的结合力也优于表面光滑的超高强度钢板与助镀剂膜间的结合力。（3）助镀处理并干燥：将经上述过程处理后的钢板试样浸入含铜离子助镀剂中1~5min，再干燥。所述助镀剂为氯化锌、氟化钠和铜盐配制的水溶液助镀剂，其中氯化锌、氟化钠、铜盐和水的质量比为40：10：0.5：50。所述助镀剂中加入的铜盐优选氯化铜，也可为其它铜盐，如硫酸铜。在浸含铜离子助镀剂和烘干工序结束期间，所述助镀剂中铜离子和超高强度钢板表面进一步反应，使内层铜膜变得更为完善。所述干燥为烘干。本专利技术提供的一种车用无镀层超高强度钢板热浸铝前处理方法，其制备的铜膜在酸洗过程中直接形成，同时在浸涂助镀剂过程中得到进一步完善，不增加热浸铝前处理工序数；热浸铝时铜膜溶解后，部分铜存在于基体表面与铝熔体的界面区内，浸铝后形成的镀层中微量铜的存在有利于提高构件的耐蚀性；所述前处理方法解决了钢板局部漏渡的问题，废品率低，无需增加前处理工序，操作简单，适合产业化生产。附图说明图1为本专利技术实施例1酸洗镀铜制备的铜膜表面形貌SEM图；图2为本专利技术实施例1热浸铝试样与现有超高强度钢板试样在900℃保温5min和10min后的对比图；图3为本专利技术实施例1热浸铝试样表面镀层能谱分析结果；图4为本专利技术实施例2酸洗镀铜制备的铜膜表面形貌SEM图。具体实施方式本专利技术的一种车用无镀层超高强度钢板热浸铝前处理方法，具体包括以下步骤：（1）除油、水洗：采用碱性除油液去除钢板表面的油污。碱性除油液为15~25g/L NaOH、25~35g/L Na2CO3、8~12g/L Na3PO4和3~7g/L Na2SiO3水溶液。碱性除油液加热到85 ~ 90℃后，将钢板吊挂在碱性除油液中30~60min，再水洗。（2）酸洗镀铜、水洗：将经除油和水洗处理后的钢板在酸洗镀铜液中浸泡10~20min，再水洗。所述的酸洗镀铜液为盐酸、柠檬酸和铜盐的水溶液，其中盐酸的体积分数为2~5%，铜盐加入量为1.5~3.6g/L，柠檬酸加入量为3~5g/L，余量为水。所述铜盐优选为氯化铜，加入量为1.5~3.0g/L；也可为其它铜盐，如硫酸铜，采用硫酸铜时，加入量为1.8~3.6g/L。（3）助镀处理并干燥：将经上述过程处理后的钢板试样浸入含铜离子助镀剂中1~5min，再干燥。所述助镀剂为氯化锌、氟化钠和铜盐配制的水溶液助镀剂，其中氯化锌、氟化钠、铜盐和水的质量比为40：10：0.5：50。所述助镀剂中加入的铜盐优选氯化铜，也可为其它铜盐，如硫酸铜。以下结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1一种车用无镀层超高强度钢板热浸铝前处理方法，采用一种超高强度钢板即冷轧低碳锰硼钢板作为实施例的基体材料，尺寸为Φ25×2mm。（1）取1L水，加入15g NaOH、25g Na2CO3、8g Na3PO4和3g Na2SiO3配成碱性除油液。首先将碱性除油液加热到85℃，将低碳锰硼钢板吊挂在碱性除油液中30min，去除钢板表面的油污；再水洗。（2）取2mL盐酸、0.3g柠檬酸、0.15g氯化铜和98mL水配成酸洗镀铜液。将经步骤（1）处理过的钢板在酸洗镀铜液中浸泡10min；再水洗。（3）取40g氯化锌、10g氟化钠、0.5g氯化铜和50g水配成含铜离子助镀剂。将经上述步骤处理后的钢板试样浸入含铜离子助镀剂中浸泡1min，最后烘干。（4）对上述前处理试样进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用无镀层超高强度钢板热浸铝前处理方法，其特征在于，所述前处理方法包括除油、水洗、酸洗镀铜、水洗、助镀处理并干燥。

【技术特征摘要】
1.一种车用无镀层超高强度钢板热浸铝前处理方法，其特征在于，所述前处理方法包括除油、水洗、酸洗镀铜、水洗、助镀处理并干燥。2.根据权利要求1所述的前处理方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）除油、水洗：将碱性除油液加热到85 ~ 90℃，将钢板吊挂在碱性除油液中30~60min，再水洗；（2）酸洗镀铜、水洗：将经除油和水洗处理后的钢板在酸洗镀铜液中浸泡10~20min，再水洗；（3）助镀处理并干燥：将经上述过程处理后的钢板试样浸入含铜离子助镀剂中1~5min，再干燥。3.根据权利要求2所述的前处理方法，其特征在于，所述的碱性除油液为15~25g/L NaOH、25~35g/L Na2CO3、8~12g/L Na3PO4和3~7g/L Na2SiO3的水溶液。4.根据权利要求2所述的前处理方法，其特征在于，所述的酸洗镀铜液为盐酸、柠...

【专利技术属性】
技术研发人员：王章忠，方信贤，王红星，巴志新，张保森，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32