具有优异抗变黑性和优异粘附性的Zn-Mg合金涂覆钢板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种具有优异抗变黑性和优异涂层粘附性的Zn-Mg合金涂覆钢板及其制造方法。提供一种具有优异抗变黑性和优异粘附性的Zn-Mg合金涂覆钢板及其制造方法，该钢板包括：基底钢板；形成于基底钢板上的Zn-Fe金属间化合物层；形成于Zn-Fe金属间化合物层上的第一Zn-Mg涂层，其包含锌(Zn)含量为95重量％或更高的Zn-Mg金属间化合物；形成于第一Zn-Mg涂层上的第二Zn-Mg涂层，其包含锌(Zn)含量为80至95重量％的Zn-Mg金属间化合物；以及形成于第二Zn-Mg涂层上的氧化膜，其包含金属氧化物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高抗变黑性和涂层粘附性的Zn-Mg合金涂覆钢板及其制造方法
本公开涉及一种在诸如汽车、家用电器和建筑的工业应用中的用作基体材料的Zn-Mg合金涂覆钢板，更具体而言，涉及一种具有高抗变黑性和涂层粘附性的Zn-Mg合金涂覆钢板。
技术介绍
钢板表面可通过诸如电镀锌(electrogalvanization)和热浸镀锌(hot-dipgalvanization)的方法进行镀锌，以提高该钢板的耐腐蚀性和耐久性。与未涂覆钢板相比，由于锌起到牺牲阳极的作用，镀覆钢板具有高耐腐蚀性，并因此广泛用作汽车、家用电器和建筑的材料。然而，在这些工业领域中，除了需要高耐久性的涂覆钢板以外，也越来越需要相对质轻且经济性高的涂覆钢板。同时，由于地下的锌矿数量有限以及对锌储藏消耗的关注，使用锌矿作为斗争工具(weapon)的趋势上升。此外，现有的电镀锌工艺和热浸镀锌工艺消耗大量能量且排放污染物，由于全球范围内对污染物的管制日益加强，因而上述污染物排放是不利的。由于这些原因，通过真空沉积法形成的Zn-Mg合金涂覆钢板受到关注。根据所述真空沉积法，在真空中进行涂覆过程以生产Zn-Mg合金涂覆钢板。因此，污染物排放非常低，且随着蒸镀涂覆材料技术的发展，可得到高于现有镀覆工艺的生产率。此外，由于可制造出具有高抗腐蚀性且涂膜厚度薄的Zn-Mg合金涂覆钢板，因此Zn-Mg合金涂覆钢板作为具有经济性前景的钢板而受到关注。尽管Zn-Mg涂层在制造工艺和产品性能方面具有上述优点，但Zn-Mg涂层比锌涂层更硬且更脆，因此难以提高Zn-Mg涂层的粘附性。此外，由于镁(Mg)非常活跃，涂覆有Zn-Mg的产品表面会在潮湿环境中的与湿气反应，因此产品表面可能变黑且质量变差。专利文献1公开了一种用于解决这一变黑问题的技术。根据专利文献1中公开的技术，防止Zn-Mg涂覆产品变黑通过以下方法进行：用0.01％至30％的磷酸钙溶液处理Zn-Mg涂覆产品以洗脱镁(Mg)，并将Zn-Mg涂覆产品表面的镁(Mg)含量调节至1重量％或更低。然而，根据专利文献1中公开的技术，对镁(Mg)的洗脱不均匀。因此，在用磷酸钙溶液处理的过程中，由于形成含有镁(Mg)的磷酸钙，Zn-Mg涂覆产品表面可能被污染或变黑。(专利文献1)第1997-241828号日本专利申请公开出版物
技术实现思路
[技术问题]本公开的几个方面可包括具有高抗变黑性和涂层粘附性的Zn-Mg合金涂覆钢板，以及制造该Zn-Mg合金涂覆钢板的方法。[技术方案]根据本公开的一个方面，一种具有高抗变黑性和涂层粘附性的Zn-Mg合金涂覆钢板可包括：基体钢板；形成于所述基体钢板上的Zn-Fe金属间化合物(intermetallic)层；形成于所述Zn-Fe金属间化合物层上的第一Zn-Mg涂层，其包含锌(Zn)含量为95重量％或更高的Zn-Mg金属间化合物；形成于所述第一Zn-Mg涂层上的第二Zn-Mg涂层，其包含锌(Zn)含量为80重量％至95重量％的Zn-Mg金属间化合物；以及形成于所述第二Zn-Mg涂层上的氧化膜，其包含金属氧化物。根据本公开的另一方面，一种用于制造具有高抗变黑性和涂层粘附性的Zn-Mg合金涂覆钢板的方法包括：在基体钢板上形成Zn-Mg涂层；实施一种燃烧化学气相沉积(CCVD)法以形成氧化膜。[有益效果]根据本公开，通过燃烧化学气相沉积(CCVD)法在Zn-Mg合金涂覆钢板上形成一种氧化膜以改善现有钢板的缺点，即提高涂层粘附性和抵抗湿气导致的变黑。因此，本公开的Zn-Mg合金涂覆钢板作为工业应用如汽车、家用电器和建筑中的经济型基础工业材料来提供。此外，所述Zn-Mg合金涂覆钢板可作为具有高耐久性和高质量表面的钢板进行商业化，并具有较大的市场份额。附图说明图1示出常规试样截面的S-TEM及TEM照片(a)和专利技术试样截面的S-TEM及TEM照片(b)。图2示出摄于沸水测试之前和之后的专利技术试样的照片(a)和常规试样的照片(b)图3示出对专利技术试样进行涂层粘附性测试(胶带测试)的结果(a)和对常规试样进行涂层粘附性测试(胶带测试)的结果(b)。最佳实施方式本公开的实施方案中使用的燃烧化学气相沉积(CCVD)法与传统物理气相沉积(PVD)法或传统化学气相沉积(CVD)法的不同之处在于，用作燃料的烃(如丙烷)与以前体(如HMDSO(原材料气体分子))饱和的空气混合，并将所述混合物(气体混合物)在大气压下燃烧所产生的热量用作前体进行蒸发、沉积和化学反应的能量来源，从而形成表面上的涂层。在本公开的实施方式中，以有机硅烷作为CCVD法中的前体，从而在金属表面上形成因与来自空气中的氧偶联而具有交联键的金属氧化物(如二氧化硅)作为沉积涂层。在下文中，将详细描述本公开的实施方案。专利技术人发现，通过PVD法形成的Zn-Mg合金涂覆钢板的涂层具有不均匀分布的Zn-Mg、Zn和Mg结晶区，并且由于在所述涂层与Zn-Mg合金涂覆钢板之间形成精细的天然氧化层，所述涂层容易分离。此外，专利技术人发现，通过PVD法形成的Zn-Mg合金涂覆钢板由于与湿气反应在其上形成水合物而变黑。因此，专利技术人通过采用CCVD法将Zn-Mg合金涂覆钢板暴露于高温火焰中。在这种情况下，Zn-Mg合金涂覆钢板的涂层变得均匀，并且所述涂层的粘附性提高。此外，氧化膜防止了所述涂层变黑。基于此知识，专利技术人专利技术了本公开的Zn-Mg合金涂覆钢板。在CCVD法中，使烃(丙烷)和以原材料气体分子(前体)饱和的空气的气态混合物在大气压下燃烧，燃烧产生的热量用作能量来源，从而通过蒸发、沉积和氧化原材料气体分子形成具有交联结构的氧化膜。首先，将根据本专利技术公开的一个实施方案详细描述一种Zn-Mg合金涂覆钢板。所述实施方式中的Zn-Mg合金涂覆钢板包括：基体钢板；形成于所述基体钢板上的Zn-Fe金属间化合物层；形成于所述Zn-Fe金属间化合物层上的第一Zn-Mg涂层，其包含锌(Zn)含量为95重量％或更高的Zn-Mg金属间化合物；形成于所述第一Zn-Mg涂层上的第二Zn-Mg涂层，其包含锌(Zn)含量为80重量％至95重量％的Zn-Mg金属间化合物；以及形成于所述第二Zn-Mg涂层上的氧化膜，其包含金属氧化物。基体钢板的种类不受限制。换言之，本实施方案可应用任意种类的钢板，如热轧钢板、冷轧钢板和任意种类的金属板。Zn-Fe金属间化合物层形成于基体钢板上。在CCVD法(将在下文中描述)中，存在于基体钢板与Zn-Mg涂层之间的精细氧化膜会扩散到Zn-Mg涂层中，因而可形成Zn-Fe金属间化合物层。所述Zn-Fe金属间化合物层改进基体钢板与Zn-Mg涂层之间的粘附性。第一Zn-Mg涂层形成于Zn-Fe金属间化合物层上并包含锌(Zn)含量为95重量％或更高的Zn-Mg金属间化合物；第一Zn-Mg涂层为软富Zn区域。因此，第一Zn-Mg涂层具有高粘附性。如第一Zn-Mg涂层中的锌(Zn)含量低于95重量％，则第一Zn-Mg涂层因Zn-Mg合金的影响会变脆，因而第一Zn-Mg涂层的粘附性可能不高。因此，较高含量的锌(Zn)可能是有利的。然而，为了形成Zn-Mg金属间化合物，锌(Zn)含量可优选低于100重量％。第二Zn-Mg涂层形成于第一Zn-Mg涂层上并包含锌(Zn)含量为80重量％至95重量％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高抗变黑性和涂层粘附性的Zn‑Mg合金涂覆钢板，所述Zn‑Mg合金涂覆钢板包括：基体钢板；形成于所述基体钢板上的Zn‑Fe金属间化合物层；形成于所述Zn‑Fe金属间化合物层上的第一Zn‑Mg涂层，其包含锌(Zn)含量为95重量％或更高的Zn‑Mg金属间化合物；形成于所述第一Zn‑Mg涂层上的第二Zn‑Mg涂层，其包含锌(Zn)含量为80重量％至95重量％的Zn‑Mg金属间化合物；以及形成于所述第二Zn‑Mg涂层上的氧化膜，其包含金属氧化物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.27 KR 10-2011-01438911.一种具有高抗变黑性和涂层粘附性的Zn-Mg合金涂覆钢板，所述Zn-Mg合金涂覆钢板包括：基体钢板；形成于所述基体钢板上的Zn-Fe金属间化合物层；形成于所述Zn-Fe金属间化合物层上的第一Zn-Mg涂层，其包含锌(Zn)含量为95重量％或更高的Zn-Mg金属间化合物；形成于所述第一Zn-Mg涂层上的第二Zn-Mg涂层，其包含锌(Zn)含量为80重量％至95重量％的Zn-Mg金属间化合物；以及形成于所述第二Zn-Mg涂层上的氧化膜，其中所述氧化膜包含二氧化硅(SiO2)，且氧化镁(MgO)作为氧化膜的一部分包括在内，并且所述氧化膜具有11nm到40nm的厚度。2.一种用于制造具有高抗变黑性和涂层粘附性的Zn-Mg合金涂覆钢板的方法，所述方法包括：在基体钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东烈，南庆勋，郑勇华，洪锡俊，金兑烨，郭荣镇，严文钟，郑宇城，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR