一种胶接性能优异的热镀锌钢板及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种胶接性能优异的热镀锌钢板及其制备方法，属于涂镀技术领域，本发明专利技术提供的一种胶接性能优异的热镀锌钢板，所述热镀锌钢板由里到外依次包括：钢基体、镀层和氧化膜层；所述镀层为经过表面处理的镀层，所述表面处理包括表面晶粒细化，和/或表面粗造化；所述细化后的表面晶粒尺寸≤400um，所述粗造化后的表面凹坑深度为100nm‑5um，具有优异的胶接性能。

A kind of hot-dip galvanized steel sheet with excellent bonding performance and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种胶接性能优异的热镀锌钢板及其制备方法
本专利技术属于涂镀
，具体涉及一种胶接性能优异的热镀锌钢板及其制备方法。
技术介绍
为了提高耐腐蚀性质，热镀锌钢板获得广泛应用，其中最主要的应用领域是用于制造汽车车身和家电外壳体。为了提高热镀锌钢板的耐蚀特性，往往在热镀锌的镀层中添加一定含量的铝和镁元素。在汽车和家电制造流程中，往往需要采用胶粘的方式将不同零部件连接起来。然而热镀锌钢板中的铝元素和镁元素的存在，造成热镀锌钢板的胶接特性比较差，粘接位置在外力作用下容易发生胶层与镀锌层之间分离。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的胶接性能优异的热镀锌钢板及其制备方法。本专利技术实施例提供一种胶接性能优异的热镀锌钢板，所述热镀锌钢板由里到外依次包括：钢基体、镀层和氧化膜层；所述镀层为经过表面处理的镀层，所述表面处理包括表面晶粒细化，和/或表面粗造化；所述细化后的表面晶粒尺寸≤400um，所述粗造化后的表面凹坑深度为100nm-5um。进一步的，所述细化后的表面晶粒中，共晶组织体积百分比含量≤10％。进一步的，所述粗造化后的表面凹坑面积≥表面总面积×60％。进一步的，按重量百分比计，所述钢基体化学成分如下：C：0.002-0.2％，Mn：0.1-2.0％，Si：0.01-1.0％，其余为Fe和不可避免的杂志元素。进一步的，按重量百分比计，所述镀层化学成分包括：Al：0.1-4％，Mg：0.5-3％，碱土金属元素：0.01-0.5％，所述碱土金属元素包括如下至少一种：锶、钙。进一步的，按重量百分比计，所述化学成分中，杂质元素含量≤1％，所述杂质元素包括如下至少一种：铅、铋、砷、镉、锡、镓、铟。进一步的，所述氧化膜层的氧化物包括如下至少一种：α-Al2O3、γ-Al2O3、MgO。基于同一专利技术构思，本专利技术实施例还提供一种胶接性能优异的热镀锌钢板的制备方法，包括：获得含所述钢基体化学成分的钢基体；对所述钢基体依次进行一次表面粗糙化处理、热处理、热浸镀、后处理、二次表面粗糙化处理和卷取，获得热镀锌钢板；所述后处理包括快速冷却处理和表面氧化处理。进一步的，所述快速冷却处理中，温度T满足如下条件：镀层初始凝固温度+10℃≤T≤镀层最终凝固温度-20℃，冷却速度≥20℃/s；所述表面氧化处理包括如下至少一种：阳极氧化处理、化学氧化处理、高温氧化处理。进一步的，所述一次表面粗糙化处理和所述二次表面粗糙化处理的处理方式包括如下至少一种：快速激光处理、表面轧制处理、电化学处理、等离子放电处理本专利技术实施例提供的技术方案的原理在于：热镀锌钢板的胶接性质主要取决于热镀锌钢板的表面特性，具体而言是热镀锌钢板与粘接剂之间的浸润性和反应特性，钢板与粘接剂的浸润性越好，反应形成的价健越强，则粘接性能越好。热镀锌钢板的表层晶粒尺寸显著影响粘接剂的价健强度，这是由于粘接剂主要与热镀锌镀层表面残余的羟基和羧基发生交联反应，而表面的羟基和羧基主要集中在化学活性更强的晶界处。晶粒尺寸越小，则晶界所占的比例越大，羟基越活泼，越容易与粘接剂发生交联反应。为了减小晶粒尺寸，必须严格控制镀液中的偏析元素如铅、铋、砷、镉、锡、镓、铟元素含量，同时可以适量添加细化晶粒的碱土金属元素如钙和锶，以及采用快速凝固工艺进行生产。热镀锌钢板的表层微观组织也对粘接反应有直接影响。热镀锌钢板的镀层组织通常由大块的富锌固溶体以及少量细小的共晶组织构成，其中共晶组织中含有铝锌固溶体、富锌固溶体以及锌镁合金相。共晶组织中的锌镁合金相和铝锌固溶体在大气环境中都很活泼，容易形成疏松的大气腐蚀产物，吸收表层中的水与二氧化碳形成稳定的氢氧化物和碳酸盐，从而消耗了热镀锌钢板表层残余的羟基和羧基，造成共晶组织位置的胶接强度显著下降。因此必须减少热镀锌钢板表层中共晶组织所占的比例，形成较多的富锌固溶体。为了在表层形成较多的富锌固溶体，第一个方法是限制铝和镁元素的含量，第二个方法是采用快速凝固工艺进行生产。为了进一步消除共晶组织的不利影响，本专利技术中提出在热镀锌钢板表面覆盖一层氧化膜，氧化膜能够阻断共晶组织与大气之间的电化学反应联系，削弱电子传导速度，减少对表面羟基和羧基的固定，使得表面存在较多的活性的羟基和羧基用于交联反应。同时氧化膜本身具有较高的表面能，有利于增加热镀锌钢板表面与粘接剂之间的浸润性。本专利技术实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本专利技术实施例提供的胶接性能优异的热镀锌钢板，通过对镀层进行表面晶粒细化，和/或表面粗造化，使热镀锌钢板具有优异的胶接兼容性，而且生产方便，适合大范围推广。附图说明图1为本专利技术实施例中的钙-锌二元相图；图2为本专利技术实施例中的锶-锌二元相图；图3为本专利技术实施例中的热浸镀锌钢板典型镀层微观组织。具体实施方式下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本专利技术，本专利技术的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。为了进一步增加热镀锌钢板表面与粘接剂之间的浸润性，本专利技术中提出将热镀锌钢板表层进行微纳米粗糙化，在热镀锌钢板表面获得弥散分布的大量的凹坑，这些凹坑能够增加额外的表面能，有利于粘接剂在热镀锌钢板表面的浸润。同时凹坑的存在能够使得粘接剂与热镀锌钢板结合的界面层发生轻微弯曲变形，当弯曲变形量不是太大时，弯曲变形的弹性势能增加小于弯曲表面能的减少，粘接剂与热镀锌钢板之间的结合力反而更强。本专利技术提供一种具有优异胶接性能的热镀锌钢板，这种热镀锌钢板的特征在于，细化热镀锌钢板的表层晶粒，获得表层大量富锌固溶体，将热镀锌钢板表层进行微纳米粗糙化，以及在热镀锌钢板表面获得一层氧化膜。镀层中含有0.1-4％的铝以及0.5-3％的镁，优选的含有0.5-4％的铝以及0.5-2％的镁，更优选的含有0.5-3％的铝以及0.5-1.5％的镁。镀层中的镁是提高热镀锌钢板初始耐蚀性的重要合金元素，因此镁含量一般应当不少于0.5％。但是当镁含量超过3％后对耐蚀性的提高作用不明显，并且会严重恶化镀层表面质量，在镀层表面形成流纹缺陷和黑斑缺陷，因此本专利技术中限制镁元素含量不超过3％。镀层中的铝元素是提高热镀锌钢板长期耐蚀性的重要合金元素，同时也是增强热镀锌镀层与钢板之间结合力的合金元素，因此镀层中的铝元素含量不能低于0.1％。但是同时铝元素与镁元素在一起会促使镀层中形成大量共晶组织，同时如果铝元素接近5％，也会与锌一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胶接性能优异的热镀锌钢板，其特征在于，所述热镀锌钢板由里到外依次包括：钢基体、镀层和氧化膜层；/n所述镀层为经过表面处理的镀层，所述表面处理包括表面晶粒细化，和/或表面粗造化；所述细化后的表面晶粒尺寸≤400um，所述粗造化后的表面凹坑深度为100nm-5um。/n

【技术特征摘要】
1.一种胶接性能优异的热镀锌钢板，其特征在于，所述热镀锌钢板由里到外依次包括：钢基体、镀层和氧化膜层；
所述镀层为经过表面处理的镀层，所述表面处理包括表面晶粒细化，和/或表面粗造化；所述细化后的表面晶粒尺寸≤400um，所述粗造化后的表面凹坑深度为100nm-5um。


2.根据权利要求1所述的一种胶接性能优异的热镀锌钢板，其特征在于，所述细化后的表面晶粒中，共晶组织体积百分比含量≤10％。


3.根据权利要求1所述的一种胶接性能优异的热镀锌钢板，其特征在于，所述粗造化后的表面凹坑面积≥表面总面积×60％。


4.根据权利要求1所述的一种胶接性能优异的热镀锌钢板，其特征在于，按重量百分比计，所述钢基体化学成分如下：C：0.002-0.2％，Mn：0.1-2.0％，Si：0.01-1.0％，其余为Fe和不可避免的杂志元素。


5.根据权利要求1所述的一种胶接性能优异的热镀锌钢板，其特征在于，按重量百分比计，所述镀层化学成分包括：Al：0.1-4％，Mg：0.5-3％，碱土金属元素：0.01-0.5％，所述碱土金属元素包括如下至少一种：锶、钙。


6.根据权利要求5所述的一种胶接性能优异的热镀锌钢板，其特征在于，按重量百分...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋光锐，滕华湘，韩赟，章军，商婷，李飞，刘李斌，朱国森，赵晓非，苗雨芳，黎敏，姚士聪，胡燕慧，白雪，李研，尉冬，
申请(专利权)人：首钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11