本发明专利技术涉及一种钢材表面连续热浸镀Al–Zn–Mg–Si合金镀层及其制备工艺。本发明专利技术所制备的Al–Zn–Si–Mg合金镀层其组成为48~55 wt.%Al、40~50wt.%Zn、1~4wt.%Mg、1~3wt.%Si。该镀层的制备工艺为：钢带（1）经表面清洁处理，（2）还原退火，（3）在550~700℃的镀液中热浸镀，（4）在400~700℃经0.1~5s退火工艺，再经气刀平整，（5）冷却。制备的合金镀层中包含富Al枝晶相、富Zn枝晶间相、以及Mg2Si相和少量的MgZn2相。优选的合金成分可以保证镀液成分均匀，浮渣较少，通过连续热浸镀工艺制备的镀层质量均一稳定。浸镀后的退火工艺能增加镀层表面的Mg2Si相含量，提高镀层的耐蚀性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钢材表面热浸镀用Al–Zn–Mg–Si合金镀层的方法，属于金属镀层的
，可广泛应用于腐蚀环境中的钢材防护。
技术介绍
热浸镀工艺是一种经济有效的金属结构件防腐蚀处理方法。热浸镀铝锌合金镀层具有良好的耐蚀性和阴极保护能力，在建筑业、汽车、家用电器、造船业、电气业等多个领域得到广泛应用。连续热浸镀工艺一般包括五个部分：前处理段、镀前保护段、热浸镀段、气刀段、冷却段。前处理段主要是清洁钢板表面，去除氧化物；镀前保护段主要是将新鲜的铁基体裸露，并加热钢板；在热浸镀段，钢板浸入镀液，并形成金属镀层（在该工段可以更换镀液成分）；气刀用来刮平和刮除镀层表面的液态类物质，从而自动控制镀层的平整度、均匀性和厚度；镀层在冷却段得到冷却，根据不同的产品需求，之后还可进行表面钝化、有机物涂覆等工序。研究者们发现向镀液中添加Mg能够提高镀层的耐蚀性。目前已开发多种锌含量高于85wt.%的锌铝镁合金镀层，并成功实现商业化生产。也有研究者向铝锌合金镀层中添加镁，研究开发Al–Zn–Mg–Si合金镀层。此类产品最早由美国伯利恒钢铁公司在1982年申请了美国专利US4401727，随后日本新日铁公司（US6635359B1）、上海大学（CN101457320A）、澳大利亚蓝野钢铁公司（US20090269611A1）、江苏麟龙新材料股份有限公司（US8974728）也申请了相关专利。虽然研究者们发现，在铝锌合金中添加Mg形成的Mg2Si和MgZn2相确实能提高镀层的耐蚀性。但经过多年尝试，目前尚未有成熟的Al–Zn–Mg–Si合金镀层商用产品。限制其应用推广的原因主要是该合金镀层较难实现连续热浸镀生产。研究发现，镀液中的Mg和Si会形成高熔点低密度的Mg2Si相，而该相在镀液中易上浮形成浮渣，并造成镀液成分分布不均，导致难以制备高质量的Al–Zn–Mg–Si合金镀层产品。本专利技术所要解决的问题是在制备Al–Zn–Mg–Si合金镀层过程中，控制镀液中Mg2Si相的含量，防止该相偏聚并形成浮渣。同时，通过改变镀后的处理方法，增加炉冷退火工艺，促进Mg2Si相在镀层表面的析出，提高Al–Zn–Mg–Si合金镀层的耐蚀性。
技术实现思路
本专利技术目的是开发一种可以用于连续热浸镀生产的Al–Zn–Mg–Si合金镀层；并针对该镀层合金相的特性，改进了制备工艺，提高合金镀层的耐蚀性。一种钢材表面连续热浸镀Al–Zn–Mg–Si合金镀层的方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：a.设计确定合金的成分配方：Al：48~55wt.%、Zn：40~50wt.%、Mg：1~4.0wt.%、Si：1~3wt.%；b.钢材表面的预处理并退火：对浸镀用的钢材经表面预处理，去除钢材表面的油渍和氧化物，包括碱洗、酸洗工艺或燃烧工艺；并在还原气氛中退火，去除钢板残留的氧化物，增强钢板表面的化学活性；还原性气氛为：NH3、H2或CO气体；还原退火温度为600~1000℃；c.热浸镀：钢材在550~700℃的合金镀液中进行热浸镀；d.退火与气刀处理：热浸镀后的钢材在在惰性气体保护下400~700℃经0.1~5s退火工艺；经过退火处理，Al–Zn–Si–Mg合金镀层中的Mg2Si相会在镀层表面偏聚，增加镀层表面Mg2Si相的数量和覆盖面积，使得镀层耐蚀性提高；之后用气刀平整镀层表面；e.冷却镀层钢材：冷却工艺可以是空冷、水冷或水雾冷却工艺。与其他相近专利相比，本专利技术的优点在于：1.低Mg含量的Al–Zn–Mg–Si合金镀液成分均匀，所制备的镀层钢板成品率高；2.经过炉冷退火工艺，Al–Zn–Mg–Si合金镀层表面的Mg2Si相数量增加，耐蚀性提高。附图说明图1Al–Zn–Sivs.Mg的伪二元相图图2改进的热浸镀工艺。图中1.碱洗酸洗池（或燃烧除油炉）；2.还原退火炉；3.锌锅；4.退火炉，炉内放置气刀；5.水雾冷却喷嘴。图3不同Mg含量的Al–Zn–Mg–Si合金镀层腐蚀失重结果图4经退火工艺制备的含Mg量为1.23wt.%的Al–Zn–Mg–Si合金镀层图5经退火工艺制备的含Mg量为3.01wt.%的Al–Zn–Mg–Si合金镀层图6经退火工艺制备的含Mg量为3.87wt.%的Al–Zn–Mg–Si合金镀层。具体实施方式现结合实施例具体列举了本专利技术优选的实施方式。以下实施例中所使用的铝锌硅镁合金成分为Al：48~55wt.%、Zn：40~50wt.%、Mg：1~4.0wt.%、Si：1~3wt.%。参照对比例实验成分如表1所列，用新工艺制备的不含Mg的合金镀层，作为对照样品，用于对比Al–Zn–Mg–Si合金镀层的耐蚀性。钢板经过碱洗、酸洗，在580℃的H2/N2混合气中还原退火，再浸入600℃的合金镀液中进行热浸镀，之后经2s退火工艺，再经气刀减薄、水冷，得到Al–Zn–Si合金镀层。Al–Zn–Si合金镀层中包含枝晶Al相和枝晶间Zn相，并有Si相颗粒出现于镀层枝晶间区域。实施例1实验成分如表1所列，用新工艺制备Mg含量为1.23wt.%的合金镀层。钢板经过碱洗、酸洗，在630℃的H2/N2混合气中还原退火，再浸入630℃的合金镀液中进行热浸镀，之后经2.5s炉冷退火工艺，再经气刀减薄、水冷，得到Al–Zn–Si–1.23Mg合金镀层。Al–Zn–Si–1.25Mg合金镀层中包含枝晶Al相和枝晶间Zn相，但在枝晶间区域有大量细小的Mg2Si相颗粒。由于退火工艺，镀层表面的Mg2Si相呈等边三角形，且数量增加。实施例2实验成分如表1所列，用新工艺制备Mg含量为3.01wt.%的合金镀层。钢板经过碱洗、酸洗，在630℃的H2/N2混合气中还原退火，再浸入630℃的合金镀液中进行热浸镀，之后经1.5s退火工艺，再经气刀减薄、水冷，得到Al–Zn–Si–3Mg合金镀层。Al–Zn–Si–3Mg合金镀层中包含枝晶Al相和枝晶间Zn相，但在枝晶间区域有大量Mg2Si相颗粒和少量MgZn2相颗粒。且由于退火工工艺，镀层表面的Mg2Si相含量高于10%。实施例3实验成分如表1所列，用新工艺制备Mg含量为3.87wt.%的合金镀层。钢板经过碱洗、酸洗，在630℃的H2/N2混合气中还原退火，再浸入630℃的合金镀液中进行热浸镀，之后经3s退火工艺，再经气刀减薄、水冷，得到Al–Zn–Si–4Mg合金镀层。Al–Zn–Si–4Mg合金镀层中包含枝晶Al相和枝晶间Zn相，但在枝晶间区域没有明显的Mg2Si相，但出现了Mg本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钢材表面连续热浸镀Al–Zn–Mg–Si合金镀层的方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：a.设计确定合金的成分配方：Al：48~55 wt.%、Zn：40~50 wt.%、Mg：1~4.0 wt.%、Si：1~3 wt.%；b.钢材表面的预处理并退火：对浸镀用的钢材经表面预处理，去除钢材表面的油渍和氧化物，包括碱洗、酸洗工艺或燃烧工艺；并在还原气氛中退火，去除钢板残留的氧化物，增强钢板表面的化学活性；还原性气氛为：NH3、H2或CO气体；还原退火温度为600~1000℃；c.热浸镀：钢材在550~700℃的合金镀液中进行热浸镀；d.退火与气刀处理：热浸镀后的钢材在在惰性气体保护下400~700℃经0.1~5 s退火工艺；经过退火处理，Al–Zn–Si–Mg合金镀层中的Mg2Si相会在镀层表面偏聚，增加镀层表面Mg2Si相的数量和覆盖面积，使得镀层耐蚀性提高；之后用气刀平整镀层表面；e.冷却镀层钢材：冷却工艺可以是空冷、水冷或水雾冷却工艺。
【技术特征摘要】
1.一种钢材表面连续热浸镀Al–Zn–Mg–Si合金镀层的方法，其特征在于具有以下的过
程和步骤：
a.设计确定合金的成分配方：Al：48~55wt.%、Zn：40~50wt.%、Mg：1~4.0wt.%、Si：1~3
wt.%；
b.钢材表面的预处理并退火：对浸镀用的钢材经表面预处理，去除钢材表面的油渍和
氧化物，包括碱洗、酸洗工艺或燃烧工艺；并在还原气氛中退火，去除钢板残留的氧化物，增
强钢板表面的化学活性；还原性气氛为：NH3...
【专利技术属性】
技术研发人员：李谦，刘蔚，李谋成，罗群，于之刚，张捷宇，周国治，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。