CN110923603A - 一种高耐热性的热浸镀铝锌钢板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐热性的热浸镀铝锌钢板及其生产方法，所述高耐热性的热浸镀铝锌钢板包括钢板本体和铝锌合金热浸镀层；所述铝锌合金热浸镀层覆盖于所述钢板本体表面上；所述铝锌合金热浸镀层的成分组成按整体为100重量份计含有：锌10～30份、铝60～85份、硅0.8～1.6份、铈0.007～0.180份、镝0.003～0.850份，剩余部分包括不可避免的杂质。本发明的高耐热性的热浸镀铝锌钢板的镀层，表面受热后不容易出现变色、变黑等，且受热后变形小，耐热性能好，可满足一些对钢板外观要求高、精度要求的使用需求；此外，热能反射率极高；耐腐蚀性能好。
Description
技术领域
本发明涉及钢板领域，具体涉及一种高耐热性的热浸镀铝锌钢板及其生产方法。
背景技术
由含铁材料制成的任何类型的金属部件(更特别是由钢制成的部件)通常具有要求其接受有效防腐蚀保护的应用。在这方面，已知的做法是通过镀锌(涂锌)保护钢基部件免受腐蚀。在镀锌中，钢材具有普遍薄的锌涂层，以保护钢材免受腐蚀。有各种镀锌方法可对钢制成的部件镀锌，换句话说，用锌的金属覆盖物涂覆它们，特别包括热浸镀锌、锌金属喷涂(锌丝火焰喷涂)、扩散镀锌(渗锌)、电镀锌(电解镀锌)、借助锌薄片涂层的非电解涂锌以及机械涂锌。
通过金属锌涂层对钢进行腐蚀防护的最重要方法可能是热浸镀锌。在该过程中，将钢连续(例如，线圈和导线)或逐个地(例如，部件)浸入含有约450℃至600℃(锌的熔点为419.5℃)的温度下液态锌的加热槽中，从而在钢表面上形成铁和锌的抗性合金层，并且在其上形成非常牢固粘附的纯锌层。
热浸镀锌提供主动和被动腐蚀保护。被动保护是通过锌涂层的屏障效应。主动腐蚀保护是基于锌涂层的阴极活性而产生的。相对于电化学电压系列中的更多贵金属(例如铁)，锌用作牺牲阳极，以保护下面的铁免受腐蚀，直到锌本身完全被腐蚀。
根据DIN EN ISO 1461，逐个镀锌用于通常相对较大的钢部件和结构的热浸镀锌。因此，将钢基坯料或完成的工件(部件)预处理并随后浸入锌熔体浴中。特别地，浸入使得用于镀锌的部件或工件上的内表面、焊接点和难以访问的位置能够轻松到达。
常规的热浸镀锌尤其基于将铁和/或钢部件浸入锌熔体中，以在部件的表面上形成锌涂层或锌覆盖层。为了确保锌涂层的粘附性、非渗透性和统一性，通常需要预先对待镀锌的部件进行彻底的表面处理，通常包括脱脂和随后的冲洗操作、随后的酸性酸洗和下游冲洗操作，以及最后的助熔剂处理(即，所谓的助熔)和随后的干燥操作。
通过热浸镀锌的传统逐个镀锌的典型工艺顺序通常采用以下形式：在相同或相似部件逐个镀锌的情况下(例如，汽车部件的大规模/高容量或大量生产)，出于工艺经济和经济性的原因，它们通常针对整个过程进行整理或分组(尤其通过例如配置为横梁或机架的共同货物载体(物品载体)、或者用于多个这些相同或相似部件的共同的安装或连接装置来实现)。为此目的，多个部件通过保持装置(例如闭锁装置、扎线等)连接在货物载体上。随后通过货物载体将分组状态的部件提供给随后的处理步骤或阶段。
首先，对分组的部件表面进行脱脂，以去除油脂和油的残余物，使用通常含水的碱性或酸性脱脂剂形式的脱脂剂。在脱脂浴中清洁之后通常伴随冲洗操作，通常通过浸入水浴中进行，以防止脱脂剂夹带有镀锌材料进入之后的酸洗操作步骤，这对于特别是从碱性脱脂到酸洗的转换的情况尤为重要。
下一步是酸洗处理(酸洗)，其特别用于从钢表面去除同源杂质(例如锈和水垢)。酸洗通常在稀盐酸中完成，酸洗程序的持续时间取决于包括镀锌材料的污染状况(例如生锈程度)的因素以及酸洗浴的酸浓度和温度。为了防止或最小化残留酸和/或残留盐夹带镀锌材料，通常在酸洗处理之后进行冲洗操作(冲洗步骤)。
接下来是所谓的助熔(用助熔剂处理)，其中先前脱脂和酸洗的钢表面中具有所谓的助熔剂，通常包含无机氯化物的水溶液，最常用的是氯化锌(ZnCl)和氯化铵(NHCl)的混合物。一方面，助熔剂用于在钢表面与熔融锌反应之前对钢表面进行最后的强化精细净化，将氧化皮溶解在锌表面上，并且在镀锌过程之前防止钢表面再次氧化。另一方面，助熔剂提高了钢表面和熔融锌之间的润湿能力。通常在助熔剂处理之后进行干燥操作，以在钢表面上产生助熔剂的固体薄膜并去除粘附的水，从而避免随后在液态锌浸渍浴中发生不希望的反应(尤其是形成蒸汽)。
然后将以上述方式预处理的部件浸入液态锌熔体中进行热浸镀锌。在使用纯锌进行热浸镀锌的情况下，根据DIN EN ISO 1461，熔体的锌含量为至少98.0wt％。在将镀锌材料浸入熔融锌中之后，将其保留在锌熔体浴中足够长的时间，特别是直到镀锌材料已经处于其温度并且涂覆有锌层。在再次从锌熔体中提取镀锌材料之前，通常清洁锌熔体的表面以特别去除氧化物、锌灰、助熔剂残留物等。以这种方式热浸镀锌的部件随后进行冷却(例如在空气中或在水浴中)。最后，去除用于部件的保持装置，例如闭锁装置、扎线等。在镀锌操作之后，通常进行再加工或后处理操作(在某些情况下涉及)。在该操作中，尽可能去除特别是被称为在边缘上凝固的锌液滴流的过量的锌残余物，以及粘附在部件上的氧化物或灰渣。
热浸镀锌的质量的一个标准是锌涂层的厚度，单位为μm(微米)。DIN EN ISO 1461标准规定了逐个镀锌时根据材料厚度提供的所需涂层厚度的最小值。在实际操作中，涂层厚度远高于DIN EN ISO 1461中规定的最小涂层厚度。一般而言，通过逐个镀锌产生的锌涂层的厚度为2～200um或甚至更大。
但是，目前所使用的热浸镀层钢板还存在以下问题：
1、表面受热后容易出现变色、变黑等，且受热后变形较大，耐热性能差，不能满足一些对钢板外观要求高、精度要求的使用需求；
2、红外线(热)反射率低；
3、耐腐蚀性能较差。
发明内容
基于上述情况，本发明的目的在于提供一种高耐热性的热浸镀铝锌钢板及其生产方法，可有效解决以上问题。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种高耐热性的热浸镀铝锌钢板，包括钢板本体和铝锌合金热浸镀层；所述铝锌合金热浸镀层覆盖于所述钢板本体表面上；所述铝锌合金热浸镀层的成分组成按整体为100重量份计含有：
锌10～30份、铝60～85份、硅0.8～1.6份、铈0.007～0.180份、镝0.003～0.850份，剩余部分包括不可避免的杂质。
优选的，所述铝锌合金热浸镀层的成分组成按整体为100重量份计含有：
锌16.5～24.5份、铝69～81份、硅1.1～1.4份、铈0.095～0.165份、镝0.015～0.755份，剩余部分包括不可避免的杂质。
优选的，所述铝锌合金热浸镀层的成分组成按整体为100重量份计含有：
锌21.5份、铝77.2份、硅1.25份、铈0.144份、镝0.555份，剩余部分包括不可避免的杂质。
优选的，所述铝锌合金热浸镀层的成分组成整体为100重量份计，进一步含有：
钛0.135～0.165份。
优选的，所述钢板本体为碳钢材质。
本发明还提供一种所述的高耐热性的热浸镀铝锌钢板的生产方法，包括下列步骤：
A、对钢板本体表面进行除油、除锈处理；
B、在525～555℃条件下热浸镀所述铝锌合金热浸镀层；
C、热浸镀结束后进行冷却，以0.5～1℃/s的平均冷却速度冷却至225℃；
D、然后在385～400℃条件下，进行退火，退火时间为50～80s，得到所述高耐热性的热浸镀铝锌钢板。
优选的，步骤B中，在535℃条件下热浸镀所述铝锌合金热浸镀层。
优选的，所述铝锌合金热浸镀层的厚度为2～120um。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的高耐热性的热浸镀铝锌钢板通过精选镀层(所述铝锌合金热浸镀层)的原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的锌、铝、硅、铈、镝等，既充分发挥各自的优点，又相互补充，相互促进，提升产品的质量稳定性，制得的高耐热性的热浸镀铝锌钢板的镀层(所述铝锌合金热浸镀层)，表面受热后不容易出现变色、变黑等，且受热后变形小(受热变形降底65％以上)，耐热性能好，可满足一些对钢板外观要求高、精度要求的使用需求；此外，热能反射率极高；耐腐蚀性能好。
本发明的高耐热性的热浸镀铝锌钢板添加适当比例的锌、铝搭配(铝含量高)，作为主要原料，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，保证了制得的高耐热性的热浸镀铝锌钢板的镀层(所述铝锌合金热浸镀层)，表面受热后不容易出现变色、变黑等，且受热后变形小，耐热性能好，可满足一些对钢板外观要求高、精度要求的使用需求；此外，热能反射率极高；耐腐蚀性能好。
本发明的高耐热性的热浸镀铝锌钢板添加适当比例的硅，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，主要起到改善制得的高耐热性的热浸镀铝锌钢板的镀层(所述铝锌合金热浸镀层)的耐热性，使表面受热不容易变色、变黑，降低受热变形；提高表面尺寸精确度、表面光滑性。
本发明的高耐热性的热浸镀铝锌钢板添加适当比例的铈，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，主要起到进一步改善制得的高耐热性的热浸镀铝锌钢板的镀层(所述铝锌合金热浸镀层)的耐热性，使表面受热不容易变色、变黑，降低受热变形；提高表面尺寸精确度、表面光滑性；还可减少晶间腐蚀；细化合金组织，从而增加合金的强度；改善合金的耐腐蚀性能。
本发明的高耐热性的热浸镀铝锌钢板添加适当比例的镝，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，主要起到改善制得的高耐热性的热浸镀铝锌钢板的镀层(所述铝锌合金热浸镀层)的热能反射率极高，提高表面尺寸精确度、表面光滑性；还可一定程度提升耐腐蚀性能。
本发明的高耐热性的热浸镀铝锌钢板中适当比例的钛，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，主要起到改善制得的高耐热性的热浸镀铝锌钢板的镀层(所述铝锌合金热浸镀层)的红外线(热)反射性能，提升红外线(热)反射率，提高表面尺寸精确度、表面光滑性；还可一定程度提升耐腐蚀性能。
本发明的生产方法工艺简单，操作简便，节省了人力和设备成本。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种高耐热性的热浸镀铝锌钢板，包括钢板本体和铝锌合金热浸镀层；所述铝锌合金热浸镀层覆盖于所述钢板本体表面上；所述铝锌合金热浸镀层的成分组成按整体为100重量份计含有：
锌10～30份、铝60～85份、硅0.8～1.6份、铈0.007～0.180份、镝0.003～0.850份，剩余部分包括不可避免的杂质。
优选的，所述铝锌合金热浸镀层的成分组成按整体为100重量份计含有：
锌16.5～24.5份、铝69～81份、硅1.1～1.4份、铈0.095～0.165份、镝0.015～0.755份，剩余部分包括不可避免的杂质。
优选的，所述铝锌合金热浸镀层的成分组成按整体为100重量份计含有：
锌21.5份、铝77.2份、硅1.25份、铈0.144份、镝0.555份，剩余部分包括不可避免的杂质。
优选的，所述铝锌合金热浸镀层的成分组成整体为100重量份计，进一步含有：
钛0.135～0.165份。
优选的，所述钢板本体为碳钢材质。
本实施例还提供一种所述的高耐热性的热浸镀铝锌钢板的生产方法，包括下列步骤：
A、对钢板本体表面进行除油、除锈处理；
B、在525～555℃条件下热浸镀所述铝锌合金热浸镀层；
C、热浸镀结束后进行冷却，以0.5～1℃/s的平均冷却速度冷却至225℃；
D、然后在385～400℃条件下，进行退火，退火时间为50～80s，得到所述高耐热性的热浸镀铝锌钢板。
优选的，步骤B中，在535℃条件下热浸镀所述铝锌合金热浸镀层。
优选的，所述铝锌合金热浸镀层的厚度为2～120um。
实施例2：
一种高耐热性的热浸镀铝锌钢板，包括钢板本体和铝锌合金热浸镀层；所述铝锌合金热浸镀层覆盖于所述钢板本体表面上；所述铝锌合金热浸镀层的成分组成按整体为100重量份计含有：
锌16.5份、铝69份、硅1.1份、铈0.0955份、镝0.015份，剩余部分包括不可避免的杂质。
在本实施例中，所述铝锌合金热浸镀层的成分组成整体为100重量份计，进一步含有：
钛0.135份。
在本实施例中，所述钢板本体为碳钢材质，厚度为1cm。
在本实施例中，所述的高耐热性的热浸镀铝锌钢板的生产方法，包括下列步骤：
A、对钢板本体表面进行除油、除锈处理；
B、在525℃条件下热浸镀所述铝锌合金热浸镀层；
C、热浸镀结束后进行冷却，以0.5℃/s的平均冷却速度冷却至225℃；
D、然后在385℃条件下，进行退火，退火时间为80s，得到所述高耐热性的热浸镀铝锌钢板。
在本实施例中，所述铝锌合金热浸镀层的厚度为80um。
实施例3：
一种高耐热性的热浸镀铝锌钢板，包括钢板本体和铝锌合金热浸镀层；所述铝锌合金热浸镀层覆盖于所述钢板本体表面上；所述铝锌合金热浸镀层的成分组成按整体为100重量份计含有：
锌24.5份、铝81份、硅1.4份、铈0.165份、镝0.755份，剩余部分包括不可避免的杂质。
在本实施例中，所述铝锌合金热浸镀层的成分组成整体为100重量份计，进一步含有：
钛0.165份。
在本实施例中，所述钢板本体为碳钢材质，厚度为1cm。
在本实施例中，所述的高耐热性的热浸镀铝锌钢板的生产方法，包括下列步骤：
A、对钢板本体表面进行除油、除锈处理；
B、在555℃条件下热浸镀所述铝锌合金热浸镀层；
C、热浸镀结束后进行冷却，以1℃/s的平均冷却速度冷却至225℃；
D、然后在400℃条件下，进行退火，退火时间为50s，得到所述高耐热性的热浸镀铝锌钢板。
在本实施例中，所述铝锌合金热浸镀层的厚度为80um。
实施例4：
一种高耐热性的热浸镀铝锌钢板，包括钢板本体和铝锌合金热浸镀层；所述铝锌合金热浸镀层覆盖于所述钢板本体表面上；所述铝锌合金热浸镀层的成分组成按整体为100重量份计含有：
锌21.5份、铝77.2份、硅1.25份、铈0.144份、镝0.555份，剩余部分包括不可避免的杂质。
在本实施例中，所述铝锌合金热浸镀层的成分组成整体为100重量份计，进一步含有：
钛0.148份。
在本实施例中，所述钢板本体为碳钢材质，厚度为1cm。
在本实施例中，所述的高耐热性的热浸镀铝锌钢板的生产方法，包括下列步骤：
A、对钢板本体表面进行除油、除锈处理；
B、在535℃条件下热浸镀所述铝锌合金热浸镀层；
C、热浸镀结束后进行冷却，以0.8℃/s的平均冷却速度冷却至225℃；
D、然后在392℃条件下，进行退火，退火时间为65s，得到所述高耐热性的热浸镀铝锌钢板。
在本实施例中，所述铝锌合金热浸镀层的厚度为80um。
对比例1：
一种热浸镀层钢板，包括钢板本体和热浸镀层；所述热浸镀层覆盖于所述钢板本体表面上，且所述热浸镀层为纯锌镀层，厚度为80um。
在本实施例中，所述钢板本体为碳钢材质，厚度为1cm。
其热浸镀生产方法参照实施例4的方法。
对比例2：
与实施例4的区别在于，锌42份、铝55份，其他与实施例4相同。
对比例3：
与实施例4的区别在于，没有硅(用锌替代)，其他与实施例4相同。
对比例4：
与实施例4的区别在于，没有铈(用锌替代)，其他与实施例4相同。
对比例5：
与实施例4的区别在于，没有镝(用锌替代)，其他与实施例4相同。
对比例6：
与实施例4的区别在于，没有钛(用锌替代)，其他与实施例4相同。
下面对本发明实施例2至实施例4得到的高耐热性的热浸镀铝锌钢板，对比例1至对比例6得到的浸镀层钢板进行性能测试，测试结果如表1所示：
一、耐变黑性：
将测试板置于沸腾的去离子水中30分钟。随后，肉眼检测白锈形成区域，并且基于以下评价标准做出评价。注意：在耐变黑性评价中，“3”以上的指示结果意味着耐变黑性达到实用水平。
4：没有改变；
3：白锈形成区域的百分比小于3％；
2：白锈形成区域的百分比不小于3％且小于30％；以及
1：白锈形成区域的百分比不小于30％。
二、耐变色性：
将测试板置于200℃环境中30分钟。随后，肉眼检测变色形成区域(颜色相对于测试前发生改变的区域)，并且基于以下评价标准做出评价。注意，在耐变黑性评价中，“3”以上的指示结果意味着耐变黑性达到实用水平。
4：没有改变；
3：变色形成区域的百分比小于3％；
2：变色形成区域的百分比不小于3％且小于30％；以及
1：变色形成区域的百分比不小于30％。
表1
从上表可以看出，本发明的高耐热性的热浸镀铝锌钢板具有以下优点：本发明的高耐热性的热浸镀铝锌钢板的镀层(所述铝锌合金热浸镀层)表面受热后不容易出现变色、变黑等，耐热性能好，耐热性比纯锌镀层提升2倍以上(显著提升)，可满足一些对钢板外观要求高、精度要求的使用需求；此外，热能反射率极高，比纯锌镀层(对比例1)红外线反射值提升1.5倍以上。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高耐热性的热浸镀铝锌钢板，其特征在于，包括钢板本体和铝锌合金热浸镀层；所述铝锌合金热浸镀层覆盖于所述钢板本体表面上；所述铝锌合金热浸镀层的成分组成按整体为100重量份计含有：
锌10～30份、铝60～85份、硅0.8～1.6份、铈0.007～0.180份、镝0.003～0.850份，剩余部分包括不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高耐热性的热浸镀铝锌钢板，其特征在于，所述铝锌合金热浸镀层的成分组成按整体为100重量份计含有：
锌16.5～24.5份、铝69～81份、硅1.1～1.4份、铈0.095～0.165份、镝0.015～0.755份，剩余部分包括不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的高耐热性的热浸镀铝锌钢板，其特征在于，所述铝锌合金热浸镀层的成分组成按整体为100重量份计含有：
锌21.5份、铝77.2份、硅1.25份、铈0.144份、镝0.555份，剩余部分包括不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的高耐热性的热浸镀铝锌钢板，其特征在于，所述铝锌合金热浸镀层的成分组成整体为100重量份计，进一步含有：
钛0.135～0.165份。
5.根据权利要求1所述的高耐热性的热浸镀铝锌钢板，其特征在于，所述钢板本体为碳钢材质。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的高耐热性的热浸镀铝锌钢板的生产方法，其特征在于，包括下列步骤：
A、对钢板本体表面进行除油、除锈处理；
B、在525～555℃条件下热浸镀所述铝锌合金热浸镀层；
C、热浸镀结束后进行冷却，以0.5～1℃/s的平均冷却速度冷却至225℃；
D、然后在385～400℃条件下，进行退火，退火时间为50～80s，得到所述高耐热性的热浸镀铝锌钢板。
7.根据权利要求6所述的高耐热性的热浸镀铝锌钢板的生产方法，其特征在于，步骤B中，在535℃条件下热浸镀所述铝锌合金热浸镀层。
8.根据权利要求6所述的高耐热性的热浸镀铝锌钢板的生产方法，其特征在于，所述铝锌合金热浸镀层的厚度为2～120um。
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