热浸镀高Al的Zn-Al-Mg合金的钢板制造技术

通过在钢板表面上形成热浸镀层获得一种高Ａｌ的热浸镀Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ的钢板，所述热浸镀层含有，以％（质量）计，Ａｌ：超过１０％到２２％，Ｍｇ：１－５％，以及任选地，Ｔｉ：０．００２－０．１％，Ｂ：０．００１－０．０４５％，Ｓｉ：０．００５－０．５％，所述镀层展现出由混合在［Ａｌ／Ｚｎ／Ｚｎ↓［２］Ｍｇ三元共晶结构］的基体中的［一次Ａｌ晶相］构成的金相组织，在所述镀层的金相组织中基本不存在Ｚｎ↓［１１］Ｍｇ↓［２］相。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热浸镀高Al的Zn-Al-Mg合金的钢板，其镀层中的Al含量高于10％到22％(质量)。经过广泛研究，本专利技术人查明；所述点状晶相是Zn11Mg2相。基于这一发现，他们确定出了一种能够抑制Zr11Mg2相结晶并且具有良好外观的含Al4-10％和Mg1-4％的Zn-Al-Mg镀层的金相组织。他们也发展了一种获得这种金相组织的制备方法，所述金相组织和制备方法在JPA10-226865和JPA10-306357中进行了介绍。专利技术目的由于本专利技术人提出的所述金相组织和制备方法，现已能够制备不会出现难看的点状外观的具有Al含量为4-10％的镀层的工业质量的热浸镀Zn-Al-Mg的钢板。然而，是否当Al含量较高例如镀层中Al含量超过10％(质量)时，仍可能制备这种高质量的热浸镀Zn-Al-Mg的钢板，目前尚未无研究报导。关于具有上述范围的高Al含量的热浸镀Zn-Al-Mg的钢板的耐腐蚀性，文献中很少提及。另一方面，众所周知，提高Zn基镀层中的Al含量能够带来诸如改善耐热性等优点。这意味着非常有必要探讨开发Al含量处于超过10％(质量)的商用Zn-Al-Mg热镀钢板产品的可行性。然而，实际上，很少有人在该方向上进行研究。其原因可以至少部分地归因于在户外暴露试验中发现的Zn-Al镀钢板耐腐蚀性结果。所述试验表明耐腐蚀性随镀层中Al含量的增加而改善，直至Al含量增至约10％(质量)，之后，当Al含量超过约10％(质量)时，耐腐蚀性开始下降。人们认为当Al含量最高增至约20％(质量)时，耐腐蚀性的这种下降趋势仍会继续(参见1980年第7期的Iron andsteel中的第821-834页中图2)。由于没有与此相反的研究报导，所以，上述结论被认为是一种公认理论。因为，在含Al的Zn基镀层中，从耐腐蚀性(特别是户外暴露性能)考虑，通常的经验是避免Al含量达到约10-20％(质量)。另外，当镀层中的Al的含量超过10％(质量)时，很容易形成主要由位于钢板基体金属与镀层之间的金属间化合物构成的合金层，这也阻碍了Al含量高的热浸镀Zn-Al-Mg的钢板的开发。该合金层的形成显著降低了镀层的粘合性，使其难于在成型性能很重要的场合使用。因此，本专利技术的目的是确定在可工业化生产的Zn基热浸镀层中Al含量和Mg含量的上限，并且提供具有高耐腐蚀性的热浸镀Zn-Al-Mg的钢板，所述钢板的超过10％(质量)的高Al含量区具有作为工业产品完全能够经受实际使用的优异质量。在Al含量高于约5％(质量)的热浸镀层中，镀层金属的熔点随着Al含量的增加而升高，而且，在镀覆操作期间，镀液温度必须成比例升高。然而，提高镀液温度会缩短镀液中的设备的使用寿命并且趋于使镀液中的浮渣的量增加。因此，Al含量越高，越希望保持镀液温度尽可能低，即，保持镀液温度尽可能接近熔点就越理想。当使用Zn-Al-Mg体系时，从获得具有良好外观的镀覆钢板的角度考虑，重要的是维持镀层的金属组织具有下面将加以说明的特定形式。已发现实现上述目标的有效方法是设定较高的镀液温度例如设定镀液温度比熔点高40℃或更多。因此，当镀层中的Al含量高于10％(质量)时，具有良好表面外观的镀覆钢板不容易以低成本和高生产率的方式进行制备。进一步的研究表明镀层中含量适量的Ti和B能够明显抑止损害表面外观的Zn11Mg2晶相的产生。这导致下述发现；能够获得具有良好表面外观的镀Zn-Al-Mg的钢板的镀液温度范围可以加以扩展。而且，还发现在高于10％(质量)的镀层高Al含量区，这种效应更显著。换言之，发现联合添加Ti和B能够在接近镀覆金属熔点的低镀液温度下制备具有超过10％(质量)的镀层Al含量的热浸镀Zn-Al-Mg的钢板。而且，已证实在这种热浸镀高Al的Zn-Al-Mg合金的钢板的镀层中添加适量的Si能够显著降低所产生的合金层的量，并且，因此能够非常有效地改善镀层的结合性。基于前述新获取的知识，本专利技术得以完成。具体地，本专利技术通过提供一种热浸镀高Al的Zn-Al-Mg合金的钢板来实现前述目的，所述钢板通过在钢板表面上形成热浸镀层来获得，所述热浸镀层含有，以％(质量)计Al高于10％到22％，Mg1-5％，Ti0.002-0.1％和B0.001-0.045％，以及，任选地，Si0.005-0.5％，余者为Zn和不可避免的杂质。作为一种能够非常可靠地获得良好的表面外观的热浸镀 Zn-Al-Mg的钢板，本专利技术进一步提供了一种热浸镀高Al的Zn-Al-Mg的钢板，所述钢板通过在钢板表面上形成Zn基热浸镀层来获得，所述镀层含有，以％(质量)计Al高于10到22％，Mg1-5％，该镀层具有由混合在的基体中的构成的金属组织。在一个优选方面，本专利技术提供一种在所述这些金属组织中基本不存在Zn11Mg2相的镀覆钢板。所谓“基本不存在Zn11Mg2相”指的是采用X-射线衍射未检测到Zn11Mg2相。本专利技术还提供具有能够展现前述金相组织的Zn基热浸镀层的优选组成的镀覆钢板。具体地，本专利技术提供了镀覆钢板的四个实施方案，它们的Zn基热浸镀层的组成包含i)以％(质量)计Al高于10％到22％，Mg1-5％，余者为Zn和不可避免的杂质。ii)以％(质量)计Al高于10％到22％，Mg1-5％，Ti0.002-0.1％，B0.001-0.045％，余者为Zn和不可避免的杂质。iii)以％(质量)计Al高于10％到22％，Mg1-5％，Si0.005-0.5％，余者为Zn和不可避免的杂质。iv)以％(质量)计Al高于10％到22％，Mg1-5％，Ti0.002-0.1％，B0.001-0.045％，Si0.005-0.5％，余者为Zn和不可避免的杂质。本专利技术的优选实施方案在本专利技术的热浸镀Zn-Al-Mg的钢板中，镀层中的Al主要起改善Zn基镀覆钢板的耐腐蚀性的作用。虽然传统的知识认为处于10-20％(质量)范围的镀层Al含量趋于降低而不是改善户外暴露性能，但是本专利技术人进行的研究表明与此相反，在超过10％(质量)的高Al范围，热浸镀Zn-Al-Mg的户外暴露性能不会下降。这一点将被本说明书中后来提供的实施例所证实。当Zn基镀层中的Al浓度增加时，在Al含量高于在Al含量为约5％(质量)的共晶组成的这一边，镀覆金属熔点升高，而且，耐热性成比例增加。然而，在Al含量为10％(质量)或更低的范围，熔点却较低，即，与纯锌的熔点相同或者更低，因此，甚至相对于普通镀锌钢板，耐热性也几乎没有改善。因此，本专利技术涉及镀层Al含量超过10％(质量)的热浸镀Zn-Al-Mg的钢板。当镀层Al含量超过22％时，即使有Mg存在，熔点也会达470℃或更高。因此，由于必须提高镀液温度，浸泡在镀液中的设备的使用寿命会缩短，而且，镀液中浮渣的量会增加。明显存在的这些以及其它操作上的缺点使得难于以低成本提供Zn基镀覆钢板。因此，本专利技术确定镀层中Al含量的上限为22％(质量)。镀层中的Mg在镀层表面上产生均匀腐蚀产物，从而显著提高镀覆钢板的耐腐蚀性。在镀层中的Al含量超过10％(质量)的Zn基镀覆钢板中，当镀层中的Mg含量为1％(质量)或更高时，可以观察到明显的耐腐蚀性改善效应。然而，当Mg含量超过5％(质量)时，耐腐蚀性改善效应达到饱和，而且，不利地本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过在钢板表面上形成热浸镀层获得的高Ａｌ的热浸镀Ｚｎ－Ａｌ－Ｍｇ的钢板，所述热浸镀层含有，以％（质量）计，Ａｌ：超过１０％到２２％，Ｍｇ：１－５％，Ｔｉ：０．００２－０．１％，Ｂ：０．００１－０．０４５％，余者为Ｚｎ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小松厚志，山木信彦，安藤敦司，
申请(专利权)人：日新制钢株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]