钢板表面热浸镀锌铝镁镀层的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种钢板表面热浸镀锌铝镁镀层的制备方法，涉及钢板的热浸镀锌铝镁工艺，以缓解现有的镀锌带材中基体与镀层的附着力不足的技术问题，该方法包括对钢板进行两次镀覆处理，第一次热镀锌锌锅中镀液成分为90wt%Zn‑10wt%Al；第二次镀覆镀液成分为Al:20‑25at%，Mg:0.5‑1 at%，Si:2.3‑3.5 at%，Ti:1‑1.5 at%，B:1.8%‑3.2 at%，Ce:0.3‑0.45 at%，其余为Zn和不可避免的杂质,本方案有效解决了镀锌带材中基体与镀层的附着力不足的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
钢板表面热浸镀锌铝镁镀层的制备方法
本专利技术涉及金属材料的表面处理技术，具体地说涉及钢板表面热浸镀锌铝镁镀层的制备方法。
技术介绍
钢铁热镀锌镀锌层对钢铁制品具有良好的保护作用。钢铁镀锌中锌的消耗量占锌产量的50%以上。镀锌的方法有热镀锌、电镀锌、热喷镀、真空蒸镀、机械滚镀等。其中，热镀锌的锌量占全部镀锌消耗量的90%以上。热镀锌方法，锌层厚，耐腐性强，成本低，镀层的厚度、韧性、表面状态能够控制。热浸镀锌的主要工艺流程为：碱洗除油-水洗-除锈-水洗（浸溶剂助镀）-烘干-热浸锌-水冷。镀锌后，可在金属表面形成耐腐蚀性良好的氧化锌保护薄膜，能够显著延长使用寿命。传统的腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀两种，形成的氧化物层能够避免基体与环境的直接接触，产生保护作用，此外镀锌件表面是凹凸不平的，当空气中的水分存积于镀锌板表面的凹坑处，潮湿空气中的二氧化碳、二氧化硫或其他腐蚀介质就有可能溶于其中，形成电解液。这样，一个微电池就形成了，进而发生电化学反应。由于某种原因使镀锌层发生了破坏，使铁表面露出不太大的部分并与电解质溶液接触时，锌将作为铁—锌微电池的阳极，同样对铁起到保护作用，这就是锌的阳极保护作用但是如果使铁表面暴露得太大，以致于电解液无法覆盖被损伤的表面时，那么，锌的保护作用就会消失，钢铁就好像没有受到任何保护一样，很快地遭到腐蚀。镀锌铝镁带材在加工后成捆进行包装保存，在再续使用过程中也会经历多次开卷、成卷过程，并且在使用过程中由于不同工况也往往会经历变形的考验，若在使用或存储过程中镀层产生裂纹甚至与基体发生剥离现象，就会显著降低镀层对基体的防护作用，因此对镀锌带材中基体与镀层的附着力要求较高。钢基体与镀层界面合金层的组织结构决定了最终产品的镀层附着力、镀层抗弯折剥离等重要性能。本申请主要解决的问题就在于通过镀锌铝镁工艺的改进，控制镀锌层与基体间镀层成分以及镀层组织成分，提高镀层的结合力和耐剥离性，最终提高对基体的耐腐蚀性要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钢板表面热浸镀锌铝镁镀层的制备方法，以缓解现有技术中存在的镀锌带材中基体与镀层的附着力不足的技术问题。为了缓解上述技术问题，本专利技术提供的技术方案在于：本专利技术提供了一种钢板表面热浸镀锌铝镁镀层的制备方法，该方法对钢板进行两次镀覆处理；第一次热镀锌锌锅中镀液成分为90wt%Zn-10wt%Al，以形成Fe2Al5Znx相和Fe2Al5相；第二次镀覆镀液成分为Al:20-25at%，Mg:0.5-1at%，Si:2.3-3.5at%，Ti:1-1.5at%，B:1.8%-3.2at%，Ce:0.3-0.45at%，其余为Zn和不可避免的杂质；Ti、B元素在晶界处以中间相的形式析出，中间相包括TiB2、TiAl3、AlB3。更进一步地，还包括预处理步骤，对钢板进行脱脂、刷洗、漂洗、烘干处理。更进一步地，第一次镀覆中镀覆温度为500-520℃，镀覆时间为5-10s。更进一步地，第二次镀覆中镀液温度为500-520℃，镀覆时间为5-10s。更进一步地，第一次镀覆后得到镀层厚度为15-20μm。更进一步地，两次镀覆完成后总镀层厚度60-75μm。本专利技术针对钢板进行两次镀锌处理，第一次镀覆锌锅中镀液成分为ZnAl合金，第二次镀覆锌锅中镀液元素包括Zn、Al、Mg、Si、Ti、B、Ce。具体的制备工艺如下：对钢板进行脱脂、刷洗、漂洗、烘干处理。随后进行第一次热镀锌，锌锅中镀液成分为90wt%Zn-10wt%Al，镀覆温度为500-520℃，镀覆时间为5-10s。第一次镀覆完成后经气刀降低镀层厚度并冷却至室温后进行第二次镀覆。第二次镀覆镀液成分为Al:20-25at%，Mg:0.5-1at%，Si:2.3-3.5at%，Ti:1-1.5at%，B:1.8%-3.2at%，Ce:0.3-0.45at%，其余为Zn和不可避免的杂质。第二次镀覆温度为500-520℃，第二次镀覆时间为5-10s。钢板出锌锅后使用冷却风箱大功率吹风冷却至室温。第一次镀覆后得到镀层厚度为15-20μm，两次镀覆完成后总镀层厚度60-75μm。第一次镀覆采用锌铝合金，此外在进行热镀锌时，铁原子溶解到了液态锌中。Fe-Zn合金层的厚度会增加，而且有利于在镀层中形成Fe2Al5Znx相和Fe2Al5相，这两种中间相作为镀层附着体，在基体与外层镀层间作为过渡体，起到提高膜基结合力的作用。但是上述两相的形成首先需要铁元素向镀液中的扩散，此外还需要一定的保温时间，因此控制第一次镀覆的时间和温度，使Fe元素扩散并足以产生Fe2Al5Znx相和Fe2Al5相。外层镀层以Zn、Al、Mg为主要合金元素，为了提高Zn-Al-Mg镀层的耐蚀性，需要添加原子百分比20％-25％的Al。在凝固时富Al相先于富Zn相析出，富Al相为αAl相，Zn固溶在αAl相中，富Zn相包围富Al相生长，表面通过致密的氧化皮膜来防腐蚀，耐蚀性显著提高。Mg的添加有利于镀层整体耐腐蚀性的提高。Si元素可以抑制粗大树枝状富Al相的形成，减少脆性相，还可以细化晶粒，使得镀层晶粒细小，提高镀层中晶界密度。Si含量过少无法起到抑制粗大晶粒生成的目的，优选将Zn-Al镀液中含有的Si量规定为2.3％以上。另一方面，如果Zn-Al镀液的Si超过3.5％，则会产生Zn-Al-Si中间相，增大涂层脆性及开裂可能性。Ti、B元素：Ti能够起到细化铝晶粒的作用，提高镀层耐蚀性。B能够起到与Ti相似的作用。本申请中提高Ti、B添加量，在Ti、B元素起到合金元素细化晶粒的基础上，过饱和的Ti、B元素在晶界处以中间相的形式析出，中间相包括TiB2、TiAl3、AlB3，中间相在晶界处析出后起到钉扎作用，抑制裂纹在晶界处的扩展，避免裂纹出现降低耐腐蚀性。Ti、B含量过低不能够产生中间相，优选原子百分比含量Ti1-1.5%，B1.8%-3.2%。在相应的冷却条件下Ce元素的能使镀层表面组织更细；有利于过饱和的Ti和B在晶界处聚集，促进形成中间相。稀土Ce含量控制在原子百分比含量0.3-0.45%之间。本专利技术针对钢板热浸镀锌铝，通过控制镀液主体元素含量保证钢板满足耐腐蚀要求，通过添加合金元素Mg进一步改善耐腐蚀性。为抑制钢板在使用过程中出现裂纹、镀层剥离的现象，添加一定量的Ti、B作为合金元素在提高耐腐蚀性的同时在晶界析出中间相抑制裂纹的产生和扩展。本申请通过改进镀覆工艺，采用两次镀覆方法提高镀层与基体的结合力，第一次镀覆采用锌铝合金镀液，对镀覆工艺的调整得到含Fe2Al5Znx相和Fe2Al5相的镀层组织提高膜基结合力。并通过第二次镀覆中合金成分的调控提高镀锌层耐腐蚀性。具体实施方式实施例1：对钢板进行脱脂、刷洗、漂洗、烘干处理。随后进行第一次热镀锌，锌锅中镀液成分为90wt%Zn-10wt%Al，镀覆温度为510℃，镀覆时间为10s。第一次镀覆完成后经气刀降低镀层厚度并冷却至室温后进行第二次镀覆。第二次镀覆镀液成分为Al:2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢板表面热浸镀锌铝镁镀层的制备方法，其特征在于，对钢板进行两次镀覆处理；/n第一次热镀锌锌锅中镀液成分为90wt%Zn-10wt%Al，以形成Fe

【技术特征摘要】
1.一种钢板表面热浸镀锌铝镁镀层的制备方法，其特征在于，对钢板进行两次镀覆处理；
第一次热镀锌锌锅中镀液成分为90wt%Zn-10wt%Al，以形成Fe2Al5Znx相和Fe2Al5相；
第二次镀覆镀液成分为Al:20-25at%，Mg:0.5-1at%，Si:2.3-3.5at%，Ti:1-1.5at%，B:1.8%-3.2at%，Ce:0.3-0.45at%，其余为Zn和不可避免的杂质；Ti、B元素在晶界处以中间相的形式析出，中间相包括TiB2、TiAl3、AlB3。

【专利技术属性】
技术研发人员：赵利明，杜宝新，刘岳华，杜天宇，
申请(专利权)人：天津市新宇彩板有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12