金属镀覆钢带制造技术

含有球形Mg2Si相颗粒(≤2μm)的Al-Zn-Si-Mg合金镀覆带材。形成Al-Zn-Si-Mg合金镀覆带材的方法包括：(a)热处理固化后的镀层，以促进镀层中Mg2Si相颗粒发生球化；和/或(b)改变镀覆浴的化学条件，以形成金属间化合物相作为Mg2Si相颗粒的成核点，从而在镀层固化时形成小的Mg2Si颗粒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及带材、特别是钢带，该带材具有耐腐蚀金属合金镀层。本专利技术尤其涉及耐腐蚀金属合金镀层，其含有铝-锌-硅-镁作为合金中的主要元素，在此基础上，下面称为“Al-Zn-Si-Mg合金”。该合金镀层可以包含作为有意添加的合金元素或作为不可避免的杂质存在的其它元素。本专利技术具体但不排他地涉及镀覆有上述Al-Zn-Si-Mg合金的钢带。这些镀层的一个主要应用是作为钢带表面上的薄(即2-100 μ m、通常3-30 μ m厚)镀层来针对腐蚀提供防护。该钢带能够冷成型(例如轧制成型)为最终用途产品，例如屋面产品。
技术介绍
应当理解的是，下文中的术语“Al-Si-Si-Mg合金”是指包含下述成分的合金 20-95%的Al、5%以下的Si、10%以下的Mg以及余量的Si和少量其它元素；通常每种其它元素少于0. 5%。所述其它元素可包括Fe、Mn、Ni、Sn、Sr、V、Ca和Sb中的任意一种或多种。就!^e 而言，对于通过普通的热浸镀方法形成镀层的情况，通常狗的量为1. 5%以下，并且作为杂质存在。应当注意的是，除非另外明确提及，本申请文件中所有提到元素的百分数都是指重量百分数。通常，Al-Zn-Si-Mg合金包含规定范围的下列元素作为主要元素Al :40-60wt% ；Zn :40-60wt% ；Si 0. 3-3wt% ；Mg :0. 3_10wt%。通常，通过热浸镀方法在钢带上形成耐腐蚀金属合金镀层。在普通的热浸镀金属镀覆方法中，钢带通常穿过一个或多个热处理炉，之后进入并且穿过装在镀覆锅中的熔融金属合金浴。靠近镀覆锅的热处理炉具有向下延伸至接近所述合金浴上表面的位置处的出口喷嘴。通常使用加热感应器使金属合金在镀覆锅中保持熔融状态。带材通常通过浸入到浴中的细长的炉出口斜道或喷嘴形式的出口端部分离开热处理炉。在浴内，钢带绕着一个或多个浸入导辊(sink rolls)穿过浴并且从浴中向上穿出，在它穿过浴时镀覆金属合金。在离开镀覆浴(coating bath)之后，镀覆了金属合金的带材通过镀层厚度控制工段、例如气刀或气刮工段，在那里镀覆表面受到刮擦气体的喷射，以控制镀层的厚度。然后，镀覆金属合金的钢带通过冷却工段进行强制冷却。之后可视情况，经过冷却的镀覆金属合金的钢带相继通过光整冷轧工段(也称为表面光轧工段)和拉伸矫直工段进行精整。在卷取工段处卷取精整过的钢带。根据最终用途，可以在金属镀覆带材的一个或两个表面上涂覆例如聚合物涂料。在澳大利亚和其它地方广泛用于建筑产品、尤其是型材壁和屋面板的一种耐腐蚀金属镀层组分为包含Si的55% Al-Zn镀层组分。该型材板通常通过将带涂层的金属合金镀覆带材冷成型而制成。通常，通过将带涂层的带材轧制成型制造出该型材板。在固化之后，55% Al-Si合金镀层一般由α-Al枝晶以及位于枝晶间区域中的 β -Zn相构成。在热浸镀方法中，通过向镀覆合金组分中添加硅，以防止在钢基底和熔融镀层之间出现过度合金化(excessive alloying)。一部分硅参与四元合金层形成，但是大部分硅在固化期间沉淀析出成为针状纯硅颗粒。这些针状硅颗粒也存在于枝晶间区域中。本申请人已经发现，当在55% Al-Zn-Si镀层组分中含有Mg时，Mg通过改变所形成的腐蚀产物特性，为产品性能带来一定的有益效果，例如改善了割边防护(cut-edge protection)0但是，本申请人还发现，Mg与Si反应以形成M&Si相，而该Mg2Si相的形成以许多方式损害了 Mg的上述有益效果。具体而言，Mg2Si相比Si体积更大，性脆并且具有带锐边 (sharp edges)的“汉字(Chinese script)”形态。所有这些因素潜在地有害于镀层延展性，或可能促使镀层在高应变制造中破裂。本申请人已经发现，对于涂覆前的产品，特别是当用在“酸雨”或“被污染的”环境中时，较大的破裂是不希望的，因为它抵销了 Mg在涂覆层下为镀覆带材的腐蚀性能带来的有益效果。因此，就延展性以及添加Mg会如何影响腐蚀性能而言，将Mg添加至55% Al-Zn-Si镀层组分中存在不足。上面的说明不应视为承认在澳大利亚或其它地方中的公知常识。
技术实现思路
本专利技术提供一种Al-Zn-Si-Mg合金镀覆带材，该合金镀覆带材在镀层中分散有 Mg2Si相颗粒，该Mg2Si相颗粒具有下列任意一个或多个特征(a)粒径彡2 μ m ；以及(b)比上述“汉字”颗粒更接近球形。此外，本专利技术提供一种形成这种在镀层中分散有Ife2Si相颗粒的Al-Zn-Si-Mg合金镀覆带材的方法，该方法包括(a)热处理固化后的镀层，以促进镀层中的M&Si相颗粒发生球化 (globularisation)；禾口 / 或(b)改变镀覆浴的化学条件(coating bath chemistry)，以形成金属间化合物相作为M&Si颗粒的成核点(nucleation sites)，从而在镀层固化时形成小的Mg2Si颗粒。根据本专利技术，提供一种形成金属镀覆带材、例如钢带的方法，所述方法包括(a)使带材通过含有Al、Zn、Si和Mg以及任选其它元素的热浸镀浴，在所述带材上形成熔融的Al-Zn-Si-Mg合金镀层；(b)使镀覆带材冷却，以使所述带材上的熔融Al-Zn-Si-Mg合金固化并形成具有微观结构的固化镀层，所述微观结构包含α-Al相枝晶、位于枝晶间区域(interdendritic regions)中的富Si相(Si-riched phase)以及位于枝晶间区域中的M&Si相颗粒；以及(c)在一定温度下将镀覆带材热处理一定时间，从而由α -Al相枝晶和富Si枝晶间相的铸态(as-cast)微观结构形成Al-Si相固溶体(solid solution)，并促进镀层中分散的Mg2Si相颗粒发生球化；以及(d)冷却热处理后的带材。热处理步骤(C)可在至少300°C的温度下进行。热处理步骤(C)可在至少350°C的温度下进行。热处理步骤(C)可在至少450°C的温度下进行。热处理步骤(C)可在低于600°C的温度下进行。热处理步骤(C)可进行至少15分钟。热处理步骤(C)可进行15-30分钟。热处理步骤(C)可进行少于30分钟。冷却步骤(b)可包括以足够高的速率冷却带材，从而至少部分地使Mg2Si相颗粒变成碎片以形成细小的颗粒，或首先在固化后的镀层中形成细小的Mg2Si相颗粒。细小的M&Si颗粒的尺寸可小于彡2 μ m。冷却步骤(b)可包括以至少150°C /秒的速率冷却带材。所述冷却速率可为至少200°C /秒。所述冷却速率可为至少400°C /秒。所述冷却速率可为至少600°C /秒。冷却步骤(b)可包括用水雾(water mist)或冷冻气体冷却带材。冷却步骤(d)包括以满足下述条件的速率冷却所述热处理后的带材该速率使 Mg2Si相颗粒的生长最小化，并且至少实质上保留热处理步骤(c)中形成的更接近球形的 Mg2Si相颗粒。所述镀层可为3-30微米厚。镀覆步骤(a)可包括提供具有下述元素或化合物的热浸镀浴所述元素或化合物可作为M&Si颗粒的成核点。其它元素可为锑。所述方法可包括使涂料在镀覆带材上形成涂层。根据本专利技术，还提供一种形成金属镀覆带材、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗斯·姆可道尔·史密斯，刘启阳，乔·威廉斯，
申请(专利权)人：蓝野钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：