点焊性及耐腐蚀性优异的单层镀锌合金钢材及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种单层镀锌合金钢材及其制造方法，所述单层镀锌合金钢材包括基材铁和形成在所述基材铁上的镀锌合金层，所述镀锌合金层包含13～24重量％的Mg，所述镀锌合金层的附着量为40g/m

Single Galvanized Alloy Steel with Excellent Spot Welding and Corrosion Resistance and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】点焊性及耐腐蚀性优异的单层镀锌合金钢材及其制造方法
本专利技术涉及一种点焊性及耐腐蚀性优异的单层镀锌合金钢材及其制造方法，更详细而言，涉及一种可应用于汽车，家电产品及建筑材料等的点焊性及耐腐蚀性优异的单层镀锌合金钢材及其制造方法。
技术介绍
通过阴极防腐来抑制铁的腐蚀的镀锌法具有优异的防腐蚀性能及经济性，因此广泛用于制造具有高耐腐蚀特性的钢材，而且在汽车、家电产品及建筑材料等整体产业中对镀覆有锌的镀锌钢材的需求日益剧增。这种镀锌钢材暴露在腐蚀环境时，具有氧化还原电位低于铁的锌先被腐蚀而抑制钢材的腐蚀的牺牲腐蚀保护(SacrificialCorrosionProtection)特性，并且镀层的锌被氧化的同时在钢材表面上形成致密的腐蚀产物，使钢材与氧化气氛隔离，从而提高钢材的耐腐蚀性。但是，随着产业的高度化，大气污染增加，腐蚀环境恶化，另外正在实施对于资源及节能的严格的管制，因此对于具有比现有的镀锌钢材更优异的耐腐蚀性的钢材的开发需求越来越高。作为其中的一部分，对于在镀层中添加镁(Mg)等元素来提高钢材的耐腐蚀性的镀锌合金钢材的制造技术正在进行各种研究。另外，通常镀锌钢材或镀锌合金钢材(以下，称为“镀锌系钢材”)通过加工等被加工成部件，然后通过点焊等进行焊接并用作产品，将微细组织包含奥氏体或残余奥氏体的高强度钢材、高P添加高强度无间隙原子(InterstitialFree，IF)钢材等作为基材的镀锌系钢材的情况下，在点焊时熔融状态的锌沿着基材铁的晶界渗透，发生诱发脆性裂纹的又名为液态金属脆化(LiquidMetalEmbrittlement，LME)的问题。图1为将由于点焊产生LME裂纹的焊接部件的焊接部进行放大并观察的照片。图1中，在熔核(Nugget)的上部和下部产生的裂纹称为A型(TypeA)裂纹，焊接肩部产生的裂纹称为B型(TypeB)裂纹，焊接时由于电极的未对准(misalignment)而在钢板的内部产生的裂纹称为C型(TypeC)裂纹。其中，B型裂纹及C型裂纹对材料的刚性产生很大的影响，因此焊接时防止裂纹的产生是本
的核心要求事项。
技术实现思路
要解决的技术问题本专利技术的多个目的之一在于，提供一种点焊性及耐腐蚀性优异的单层镀锌合金钢材及其制造方法。技术方案本专利技术的一个方面提供一种单层镀锌合金钢材，所述单层镀锌合金钢材包括基材铁和形成在所述基材铁上的镀锌合金层，所述镀锌合金层包含13～24重量％的Mg，所述镀锌合金层的附着量为40g/m2以下(0g/m2除外)。本专利技术的另一个方面提供一种单层镀锌合金钢材的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：准备基材铁；以及在真空腔室中通过电磁力使涂覆物质悬浮并对其进行加热以形成Zn和Mg合金沉积蒸气，向所述基材铁的表面诱导喷射所述Zn和Mg合金沉积蒸气以形成Mg沉积层；所述Zn和Mg合金沉积蒸气中的Mg的含量为13～24重量％，所述镀锌合金层的附着量为40g/m2以下(0g/m2除外)。有益效果作为本专利技术的多个效果之一，根据本专利技术的单层镀锌合金钢材的点焊性优异，因此将微细组织包含奥氏体或残余奥氏体的高强度钢材、高P添加高强度无间隙原子(InterstitialFree，IF)钢材等作为基材时，也能够有效地抑制液态金属脆化(LiquidMetalEmbrittlement，LME)的发生。并且，根据本专利技术的多层镀锌合金钢材即使以少的附着量也能够确保优异的耐腐蚀性，因此环保且经济性优异。本专利技术的多个有益的优点和效果并不限定于上述内容，在对本专利技术的具体实施方式进行说明的过程中能够更加容易理解。附图说明图1为将由于点焊产生LME裂纹的焊接部件的焊接部进行放大并观察的照片。图2为Mg-Zn二元系合金的相平衡图。图3为示出镀覆钢材的腐蚀过程的模式图。图4为电磁悬浮物理气相沉积装置的模式图。图5为对专利技术例5的单层镀锌合金钢材进行点焊后观察焊接部的照片。最佳实施方式已知在Zn-Mg合金镀覆钢材中，随着Mg含量的增加，虽然在耐腐蚀性方面有利，但是在点焊性方面不利，因此通常将镀层中的Mg的含量控制在最大10重量％左右。这是因为Zn-Mg镀层中熔点低的Zn-Mg系金属间化合物容易溶解，诱发液态金属脆化。但是，根据本专利技术人的进一步的研究结果，发现即使镀层中Mg的含量超过10重量％的情况下，其平均含量属于一定范围内的同时镀层的宽度方向的Mg含量的偏差属于一定范围内时，点焊性反而显著提高，由此完成了本专利技术。以下，对点焊性及耐腐蚀性优异的单层镀锌合金钢材进行详细说明。本专利技术的单层镀锌合金钢材包括基材铁和形成在所述基材铁上的镀锌合金层。本专利技术中对所述基材铁的形状不作特别限定，例如可以为钢板或钢线材。另外，本专利技术中对基材铁的合金组成也不作特别限定，作为一个例子，以重量％计，基材铁可以包含：C：0.10～1.0％、Si：0.5～3％、Mn：1.0～25％、Al：0.01～10％、P：0.1％以下(0％除外)、S：0.01％以下(0％除外)、余量的Fe和不可避免的杂质，在这种情况下，所述C、Si、Mn、P及S的含量可以满足以下关系式1。另外，具有如上所述的组成的基材铁的微细组织可以包含奥氏体或残余奥氏体。[关系式1][C]+[Mn]/20+[Si]/30+2[P]+4[S]≥0.3(其中，[C]、[Mn]、[Si]、[P]及[S]分别表示相应元素的含量(重量％)。)在具有如上所述的合金组成和微细组织时，点焊时液态金属脆化(LME)成为主要问题，其理由如下：即，与其他组织相比，奥氏体组织或残余奥氏体组织的晶界脆弱，通过点焊施加应力时，液态的熔融锌渗透到焊接部上的奥氏体组织或残余奥氏体组织的晶界产生裂纹，因此引起作为脆性断裂的液态金属脆化。但是，如下所述，本专利技术中使液态的熔融锌的滞留时间最小化，因此即使将具有如上所述的合金组成和微细组织的钢材作为基材制造镀锌合金钢材，也能够有效地抑制液态金属脆化的发生。但是，基材铁的合金组成不满足上述的范围时，当然也可以应用本专利技术。镀锌合金层包含13～24重量％的Mg，余量由Zn和不可避免的杂质组成。更优选的Mg的含量为15.7～20重量％。在Zn-Mg系锌合金镀层的情况下，镀覆组织可以由Zn单相、Mg单相、Mg2Zn11合金相、MgZn2合金相、MgZn合金相、Mg7Zn3合金相等组成，本专利技术人发现将镀锌合金层中含有的Mg的含量控制在如上所述的范围时，点焊时焊接部上的镀锌合金层熔融并转变成包含90面积％以上(包括100面积％)的MgZn2合金相的合金层，在这种情况下，有效地抑制液态金属脆化(LME)。通过图2的Mg-Zn二元系合金的相平衡图可以知道，推测这是因为镀层的熔点高而使得熔融的镀层以液态滞留的时间最小化。另外，本专利技术中对焊接部上的镀层中的除MgZn2合金相以外的余量的组织不作特别限定，根据不受限制的一个例子，除MgZn2合金相以外的余量可以为Mg2Zn11合金相。其中，相(phase)分数的测量可以通过利用常规的XRD的无标准Rietveld定量分析(standardlessRietveldquantitativeanalysis)方法，同时利用更加精确的基于TEM的晶体取向映射技术(TEM-basedcrystalorientationmapp本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单层镀锌合金钢材，包括基材铁和形成在所述基材铁上的镀锌合金层，所述镀锌合金层包含13～24重量％的Mg，所述镀锌合金层的附着量为40g/m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.26 KR 10-2016-01788351.一种单层镀锌合金钢材，包括基材铁和形成在所述基材铁上的镀锌合金层，所述镀锌合金层包含13～24重量％的Mg，所述镀锌合金层的附着量为40g/m2以下且0g/m2除外。2.根据权利要求1所述的单层镀锌合金钢材，其中，所述镀锌合金层包含15.7～20重量％的Mg。3.根据权利要求1所述的单层镀锌合金钢材，其中，所述镀锌合金层的附着量为10～35g/m2。4.根据权利要求1所述的单层镀锌合金钢材，其中，组成所述镀锌合金层的晶粒的平均粒径为100nm以下且0nm除外。5.根据权利要求1所述的单层镀锌合金钢材，其中，在所述镀锌合金层的厚度方向的中心部测量GDS分布时，Mg含量的偏差为±5％以内。6.根据权利要求1所述的单层镀锌合金钢材，其中，对所述单层镀锌合金钢材进行点焊时，焊接部上的镀锌合金层包含90面积％以上且包括100面积％的MgZn2合金相。7.根据权利要求1所述的多层镀锌合金钢材，其中，根据SEP1220-2标准进行点焊时，B型裂纹的平均长度为基材铁厚度的0.1倍以下。8.根据权利要求1所述的单层镀锌合金钢材，其中，以重量％计，所述基材铁包含：C：0.10～1.0％、Si：0.5～3％、Mn：1.0～25％...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭荣镇，金兑烨，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR