高性能锌铝镁镀层钢板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能锌铝镁镀层钢板，属于热浸镀技术领域，所述钢板包括基板和镀层，所述镀层的化学成分质量百分配比为：铝1～10％，镁0.1～3％，金属氧化物0.1～2％，其余为锌和不可避免的杂质；所述金属氧化物为ZnO、ZrO

High performance Zn Al Mg coated steel plate and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
高性能锌铝镁镀层钢板及其制备方法
本专利技术属于热浸镀
，具体涉及一种高性能锌铝镁镀层钢板及其制备方法。
技术介绍
腐蚀是造成能源和材料损失的主要因素，全球每年有大约1/5的能源和4.2％的国民生产总值(GNP)因腐蚀而损失。热镀锌技术是一种简单、经济的材料防腐技术，其主要原因是热浸镀过程中形成Zn-Fe合金相。目前该领域的发展方向主要包括新的表面处理技术、新镀层产品开发、镀层改性及后处理技术，如磷化、钝化和涂装处理。与热镀锌、热镀铝锌等传统镀层相比，热镀锌铝镁合金镀层因具有优异的耐蚀性能、成形性能受到人们的广泛关注，但是其综合性能还有待提高。CN108018513A公开了一种热浸镀锌铝镁镀层钢板及其制造方法，其镀层化学成分如下：Al0.15％-6.5％，Mg0.2％-7％，RE≤0.2％，Sr0.002％-0.2％，余量为Zn和其他不可避免的杂质，并且所述镀层的化学成分还满足Mg/Al＞1.0。上述锌铝镁镀层钢板的耐蚀性较差，难以满足建筑用钢和家电用钢的高耐蚀性要求。CN109112453A公开了一种锌铝镁镀层钢板及其制造方法、热成型方法和部件，其镀层化学成分如下：Al1.5～9.0％，Mg1.0～3％，Si≤0.50％，Ti≤0.50％，Sb≤0.50％，Cu≤2.00％，Re≤0.10％，Mn≤3.0％，Ca≤1.00％，Sn≤0.50％；其余为Zn，且Al/Mg＞1.0。上述锌铝镁镀层钢板的镀层中添加的Sn、RE、Sb、Ti、Ca等多种微量元素具有关联控制要求，实际冶炼控制难度大，且生产过程中的可操作性低，生产成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有热镀锌铝镁合金镀层钢板综合性能较差的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案为：一种高性能锌铝镁镀层钢板，包括基板和镀层，所述镀层的化学成分质量百分配比为：铝1～10％，镁0.1～3％，金属氧化物0.1～2％，其余为锌和不可避免的杂质；所述金属氧化物为ZnO、ZrO2、TiO2、CeO2或V2O5中的一种或两种以上。其中，上述高性能锌铝镁镀层钢板，所述镀层的化学成分质量百分配比为：铝1～5％，镁1～2％，金属氧化物0.5～1％，其余为锌和不可避免的杂质。其中，上述高性能锌铝镁镀层钢板的制备方法，包括以下步骤：脱脂清洗、助镀剂处理、干燥、退火、热浸镀、冷却。其中，上述高性能锌铝镁镀层钢板的制备方法，所述脱脂清洗是指先用质量分数为5-10％NaOH溶液于60-80℃处理5-15min，再用清水冲洗。其中，上述高性能锌铝镁镀层钢板的制备方法，所述助镀剂是质量分数为20-40％NH4Cl的溶液，助镀时间为5-20min，助镀温度为50-80℃。其中，上述高性能锌铝镁镀层钢板的制备方法，所述退火温度为600-900℃，时间为30-120s，退火的气氛为氮气-氢气或稀有气体，其中氮气-氢气中氢气的体积百分数5％。其中，上述高性能锌铝镁镀层钢板的制备方法，退火后将钢板冷却至锌液温度后进行热浸镀。其中，上述高性能锌铝镁镀层钢板的制备方法，所述热浸镀中，镀液化学成分的质量百分数为铝1～10％，镁0.1～3％，金属氧化物0.1～2％，其余为锌和不可避免的杂质；所述金属氧化物为ZnO、ZrO2、TiO2、CeO2或V2O5中的一种或两种以上。其中，上述高性能锌铝镁镀层钢板的制备方法，镀液的温度为440-500℃，浸镀时间为2-5min，镀层厚度为30-100g/m2。其中，上述高性能锌铝镁镀层钢板的制备方法，所述冷却为气体喷射冷却或喷雾冷却，冷却气体为氮气或惰性气体，冷却速率为10-30℃/min。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过采用金属氧化物对锌铝镁合金改性，制备出具有优良综合性能的镀层钢板，例如优异的耐蚀性能、低摩擦性能、耐磨性能、抗污染性能及可涂装性能等。该新型涂镀层材料的改性方法，不仅可以降低镀层厚度，延长使用寿命和降低成本，而且赋予了锌铝镁镀层钢板独特的性能，工业应用前景可观。具体实施方式具体的，一种高性能锌铝镁镀层钢板，包括基板和镀层，所述镀层的化学成分质量百分配比为：铝1～10％，镁0.1～3％，金属氧化物0.1～2％，其余为锌和不可避免的杂质；所述金属氧化物为ZnO、ZrO2、TiO2、CeO2或V2O5中的一种或两种以上。其中，上述高性能锌铝镁镀层钢板，所述镀层的化学成分质量百分配比为：铝1～5％，镁1～2％，金属氧化物0.5～1％，其余为锌和不可避免的杂质。本专利技术通过在镀层中掺入金属氧化物改善了镀层的结构，提高了镀层钢板的综合性能。本专利技术高性能锌铝镁镀层钢板的制备方法中，脱脂清洗主要目的是清除试样表面的轧制油、润滑油以及粉尘，优化镀锌板的表面质量。助镀剂处理可以提高镀层对金属的粘附力同时可防止基底表面进一步氧化。下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。实施例1采用质量分数为10％的氢氧化钠溶液对0.8mm厚的冷轧低碳钢板(DC05)进行脱脂处理，脱脂液温度为80℃，处理时间为10min。采用清水冲洗脱脂后的预镀件表面残留的余碱。采用质量分数为20％NH4Cl的溶液对清洗后的试样进行助镀剂处理，处理时间为10min，温度为50℃。对助镀后的试样进行烘干处理，去除表面残余的水分，处理温度为100℃，烘干时间为5min。在95N2-5H2气氛条件下，对试样进行退火处理，退火温度为800℃，时间为60s。退火后的试样冷却至460℃后进行热浸镀。对冷后的试样进行热浸镀，镀液的化学成分质量百分配比为2％Al，1％Mg，0.5％CeO2–0.5％TiO2，其余为锌和不可避免的杂质。热镀液的温度为460℃，浸镀时间为2min。对热浸镀后试样进行氮气喷射冷却，冷却速率为20℃/min。镀层厚度为60g/m2。经检测，掺入0.5％CeO2-0.5％TiO2混合氧化物后镀层结构细化，致密性增加，致密度高达98％，甚至无孔，表面质量提高，镀层与低碳钢基体之间的粘合程度良好，弯曲至180°时镀层无裂纹或裂纹现象。该镀层钢板具有优异的抗黑变性能、抗红锈能力及耐摩擦性能，中性盐雾条件下，相比Zn-2％Al-1％Mg镀层钢板，该镀层钢板观察白锈的出现时间由24h延长至96h，红锈的开始时间由1200h延长至1800h，滑动摩擦系数由0.20降低至0.11。此外该镀层钢板具有独特的抗生物污染性能，测试结果表明采用镀层厚度为0.5um该镀层钢板，微生物接触200h内，镀层表面无菌落。综上所述该镀层钢板具有很高的工业应用潜力。实施例2采用质量分数为8％的氢氧化钠溶液对厚度为1.0mm的双相钢DP590进行脱脂处理，脱脂液温度为60℃，处理时间为15min。采用清水冲洗脱脂后的预镀件表面残留的余碱。采用质量分数为40％NH4Cl的溶液对清洗后的试样进行助镀剂处理，处理时间为5min，温度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高性能锌铝镁镀层钢板，包括基板和镀层，其特征在于，所述镀层的化学成分质量百分配比为：铝1～10％，镁0.1～3％，金属氧化物0.1～2％，其余为锌和不可避免的杂质；所述金属氧化物为ZnO、ZrO

【技术特征摘要】
1.高性能锌铝镁镀层钢板，包括基板和镀层，其特征在于，所述镀层的化学成分质量百分配比为：铝1～10％，镁0.1～3％，金属氧化物0.1～2％，其余为锌和不可避免的杂质；所述金属氧化物为ZnO、ZrO2、TiO2、CeO2或V2O5中的一种或两种以上。


2.根据权利要求1所述高性能锌铝镁镀层钢板，其特征在于，所述镀层的化学成分质量百分配比为：铝1～5％，镁1～2％，金属氧化物0.5～1％，其余为锌和不可避免的杂质。


3.权利要求1或2所述高性能锌铝镁镀层钢板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：脱脂清洗、助镀剂处理、干燥、退火、热浸镀、冷却。


4.根据权利要求3所述高性能锌铝镁镀层钢板的制备方法，其特征在于，所述脱脂清洗是指先用质量分数为5-10％NaOH溶液于60-80℃处理5-15min，再用清水冲洗。


5.根据权利要求3所述高性能锌铝镁镀层钢板的制备方法，其特征在于，所述助镀剂是质量分数为20-40％NH4Cl的溶液，助镀时间为5-20min，助镀温度为50-80℃。

【专利技术属性】
技术研发人员：徐接旺，郭太雄，董学强，冉长荣，尹晶晶，
申请(专利权)人：攀钢集团研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51