專利名稱：一種具有優(yōu)良表面摩擦特性的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼板的制造方法，尤其涉及一種熱鍍鋅鋼板的制造方法。
背景技術(shù)：
熱鍍鋅鋼板是冶金生產(chǎn)領(lǐng)域的一種常見(jiàn)產(chǎn)品，其基本的生產(chǎn)工藝步驟包括開(kāi)卷、拉矯、焊接、脫脂、退火、鍍鋅、冷卻、光整、拉矯、涂油、卷取。早期的熱鍍鋅鋼板主要應(yīng)用于建筑行業(yè)。隨著熱鍍鋅鋼板在家電行業(yè)的推廣應(yīng)用，出現(xiàn)了耐指紋熱鍍鋅鋼板。如公開(kāi)號(hào)為CN1974836，
公開(kāi)日為2007年6月6日，名稱為“一種熱鍍鋅耐指紋鋼板的制造方法”的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了熱鍍鋅耐指紋鋼板的制造方法，該制造方法是在傳統(tǒng)熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)工序中增加了輥涂耐指紋膜處理工序。該技術(shù)方案是通過(guò)輥涂處理的方式在熱鍍鋅鋼板表·面形成一層有機(jī)薄膜，以提高鋼板的耐腐蝕性能和抗沾污性能。該產(chǎn)品主要應(yīng)用于家電行業(yè)或者建筑行業(yè)。隨著熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)工藝的發(fā)展和進(jìn)步，由于熱鍍鋅鋼板具有優(yōu)越的耐腐蝕性能與表面質(zhì)量，以及良好的焊接性與涂裝性，使得其近幾年在汽車行業(yè)，特別是在轎車行業(yè)，得到了廣泛的應(yīng)用。由于汽車行業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)特性，用于汽車行業(yè)產(chǎn)品的熱鍍鋅鋼板，其表面通常是不經(jīng)過(guò)任何處理的(其不具有公開(kāi)號(hào)為CN1974836的專利文獻(xiàn)所涉及的表面有機(jī)薄膜)。同時(shí)，熱鍍鋅鋼板的鍍鋅層硬度低，在沖壓成形時(shí)與模具之間具有較大的摩擦力，這會(huì)影響鋼板的成形性，甚至?xí)?dǎo)致沖壓時(shí)鋼板開(kāi)裂；此外在沖壓成形時(shí)，較大的摩擦力還會(huì)導(dǎo)致模具容易發(fā)生粘鋅現(xiàn)象，從而影響沖壓件表面質(zhì)量。為解決上述問(wèn)題，日本提出了在熱鍍鋅層表面上再電鍍一層硬質(zhì)鐵系合金層的技術(shù)方案。這一技術(shù)方案雖然可以較好地解決上述熱鍍鋅鋼板表面摩擦力大的問(wèn)題，但是該技術(shù)需要在熱鍍鋅生產(chǎn)線增加電鍍處理工序，增加電鍍處理工序后不僅使得熱鍍鋅生產(chǎn)工序復(fù)雜，而且大大增加了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)良表面摩擦特性的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，其通過(guò)在熱鍍鋅鋼板的表面形成一無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，旨在解決現(xiàn)有熱鍍鋅鋼板在沖壓成形時(shí)與模具之間摩擦力大、成形性能不佳、沖壓件表面質(zhì)量不良等問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為在熱鍍鋅鋼板表面形成一層極薄的無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，形成的無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜具有潤(rùn)滑功能，可以改善熱鍍鋅鋼板的表面摩擦特性，還可以改善熱鍍鋅鋼板沖壓成形過(guò)程中的流動(dòng)性，即改善鋼板的沖壓成型性能；同時(shí)，該無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜對(duì)后續(xù)的生產(chǎn)工序還不應(yīng)當(dāng)有任何不良影響。根據(jù)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)良表面摩擦特性的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，包括下列步驟(I)制造基板；
(2)將基板進(jìn)行熱鍍鋅處理后冷卻熱鍍鋅的鋅液中含有O. 19 O. 21被％的Al，鋅液溫度為455 465°C，將鋅液中雜質(zhì)Pb或Sb的含量控制在O. 003wt%以內(nèi)；(3)對(duì)熱鍍鋅鋼板進(jìn)行光整至熱鍍鋅鋼板的表面粗糙度Ra為O. 7 I. 3 μ m ;(4)拉矯；(5)表面后處理采用輥涂的方式在熱鍍鋅鋼板表面均勻地涂敷表面處理劑，所述表面處理劑為Mn (H2PO4) 2、H3PO4和水溶性聚合物RO(CH2CH2O)nH的混合水溶液，所述混合水溶液的PH值為2 3，所述混合水溶液中Mn2+的濃度為2 4g/L，PO43VMn2+控制在4. 5 6，水溶性聚合物RO(CH2CH2O)nH的濃度為O. I O. 5g/L，所述水溶性聚合物RO(CH2CH2O)nH中，R為H或者為12個(gè)C以下的脂肪醇，當(dāng)R為H時(shí)，η的取值范圍為100 300，當(dāng)R為12個(gè)C以下的脂肪醇時(shí)，η的取值范圍為8 10 ;(6)干燥使熱鍍鋅鋼板表面達(dá)到80 150°C進(jìn)行干燥，從而使熱鍍鋅鋼板表面的 表面處理劑固化；(7)涂油在熱鍍鋅鋼板表面涂覆O. 5 2g/m2的防銹潤(rùn)滑油。上述具有優(yōu)良表面摩擦特性的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法還包括步驟(8)卷取。需要說(shuō)明的是，雖然本案的技術(shù)核心在于在表面后處理步驟形成無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，但是如果只強(qiáng)調(diào)表面后處理步驟，而沒(méi)有其他各步驟中適當(dāng)工藝參數(shù)的配合，該無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的形成效果也是不佳的，也不能實(shí)現(xiàn)本技術(shù)方案所要達(dá)到的技術(shù)效果。具體來(lái)說(shuō)在熱鍍鋅步驟中，鋅液中的Al含量除了影響鍍鋅層與基板之間的結(jié)合力外，還會(huì)影響熱鍍鋅鋼板的表面性能，對(duì)于本技術(shù)方案來(lái)說(shuō)，Al含量低于O. 19wt%，則由于在鍍鋅層與基板之間形成過(guò)多的Zn-Fe合金層，而導(dǎo)致鋅層結(jié)合力降低，沖壓成形過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)鋅層脫落；A1含量高于O. 21wt%，則會(huì)影響后續(xù)的表面后處理步驟中表面處理劑與鋅層之間的反應(yīng)，從而影響本技術(shù)方案的實(shí)施效果?？刂其\液溫度在455 465°C是為了保證鋅層的結(jié)合力，鋅液溫度過(guò)低或者過(guò)高，均會(huì)導(dǎo)致鋅層結(jié)合力下降；光整步驟同樣與本技術(shù)方案所述的熱鍍鋅鋼板的表面性能密切相關(guān)，如果粗糙度Ra太小，則熱鍍鋅鋼板表面涂油后對(duì)油品的吸附性降低，不利于貯存并保持油膜，這會(huì)影響鋼板的沖壓成形性能；而如果粗糙度Ra太大，又會(huì)不利于熱鍍鋅鋼板表面摩擦力的降低；在干燥步驟中，如果溫度低于80°C，則不利于形成具有潤(rùn)滑功能的無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，如果溫度高于150°C，又會(huì)導(dǎo)致無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜發(fā)生氧化；在涂油步驟中，在鋼板表面涂以O(shè). 5 2g/m2的防銹潤(rùn)滑油，可以進(jìn)一步提高熱鍍鋅鋼板的沖壓潤(rùn)滑性能。在上述具有優(yōu)良表面摩擦特性的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法中，所述步驟(5)中采用輥涂的方式涂敷表面處理劑的工藝參數(shù)為熱鍍鋅鋼板的上表面涂敷輥的速度為熱鍍鋅鋼板運(yùn)行速度的130 140%，上表面帶料輥的速度為熱鍍鋅鋼板運(yùn)行速度的100 110%，上表面帶料輥和上表面涂敷輥之間的壓力為45 55kg ;熱鍍鋅鋼板的下表面涂敷輥的速度為熱鍍鋅鋼板運(yùn)行速度的130 140%，下表面帶料輥的速度為熱鍍鋅鋼板運(yùn)行速度的100 110%,下表面帶料棍和下表面涂敷棍之間的壓力為100 110kg。在上述具有優(yōu)良表面摩擦特性的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法中，所述步驟(5)中熱鍍鋅鋼板的運(yùn)行速度為100 200m/min。
上述涂敷工藝參數(shù)是建立在大量試驗(yàn)基礎(chǔ)上的，按照該涂敷工藝參數(shù)生產(chǎn)的熱鍍鋅鋼板，可以在熱鍍鋅鋼板表面形成厚度均勻、沒(méi)有條紋缺陷、具有潤(rùn)滑功能的無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，從而使得熱鍍鋅鋼板具有非常好的表面摩擦特性，可以大幅降低熱鍍鋅鋼板的表面摩擦系數(shù)，并在沖壓摩擦過(guò)程中保持穩(wěn)定，極大地改善熱鍍鋅鋼板沖壓成形過(guò)程中的流動(dòng)性，即改善了鋼板的沖壓成型性能。在本技術(shù)方案中，表面處理劑為水溶液，而且濃度較低，因此其粘度非常低。發(fā)明人在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，熱鍍鋅鋼板表面形成的無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的重量主要取決于表面處理劑的濃度，而與涂敷工藝參數(shù)的關(guān)系不明顯。但涂敷工藝參數(shù)與形成的無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的表面質(zhì)量有直接的關(guān)系。試驗(yàn)證明，如果涂敷輥速度或者帶料輥速度與熱鍍鋅鋼板運(yùn)行速度的沒(méi)有適當(dāng)匹配，或者是上/下表面帶料輥和涂敷輥之間壓力匹配不適當(dāng)，均無(wú)法在熱鍍鋅鋼板表面形成理想的無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，容易產(chǎn)生各種表面缺陷，還會(huì)影響熱鍍鋅鋼板的使用性能。在上述具有優(yōu)良表面摩擦特性的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法中，所述步驟(2)的熱鍍鋅處理過(guò)程中采用N2進(jìn)行氣刀噴吹。采用N2作為氣刀的氣體可以獲得表面性能良好的鍍·鋅層表面，如果采用空氣作為氣刀的氣體，則會(huì)導(dǎo)致鋅層表面的氧化，進(jìn)而影響表面后處理步驟中表面處理劑與鋅層之間的反應(yīng)。在上述具有優(yōu)良表面摩擦特性的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法中，所述步驟(2)的熱鍍鋅處理過(guò)程中，基板進(jìn)入鋅鍋的溫度為460 480°C。將基板進(jìn)入鋅鍋的溫度控制在該范圍內(nèi)是為了保證基板與鋅層的結(jié)合力，防止鋅層脫落。本發(fā)明通過(guò)采用上述技術(shù)方案，使得生產(chǎn)的熱鍍鋅鋼板在其表面形成了具有優(yōu)良表面性能的無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，該無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜具有潤(rùn)滑功能，可以改善熱鍍鋅鋼板的表面摩擦特性，還可以改善熱鍍鋅鋼板的沖壓成型性能。


圖I為表面后處理步驟所采用的輥涂機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2顯示了本發(fā)明實(shí)施例1-4所涉及的熱鍍鋅鋼板與對(duì)比例所涉及的熱鍍鋅鋼板的表面摩擦系數(shù)-摩擦次數(shù)曲線圖。
具體實(shí)施例方式采用下述步驟制備熱鍍鋅鋼板，表I列出了實(shí)施例1-4中各步驟的具體工藝參數(shù)(I)依次進(jìn)行開(kāi)卷、拉矯、焊接、脫脂、退火制造基板，基板為IF鋼，規(guī)格為O. 55 X 924mm ；(2)將基板進(jìn)行熱鍍鋅處理熱鍍鋅的鋅液中含有O. 19 O. 21wt%的Al，鋅液溫度為455 465°C，基板進(jìn)入鋅鍋的溫度為460 480°C，采用N2進(jìn)行氣刀噴吹，基板兩表面鋅層的厚度均為60g/m2 ；(3)冷卻；(4)對(duì)熱鍍鋅鋼板進(jìn)行光整至熱鍍鋅鋼板的表面粗糙度Ra為O. 7 I. 3 μ m ;(5)拉矯；
(6)采用如圖I所示的輥涂機(jī)(其中I表示涂敷輥，2表示帶料輥，P表示熱鍍鋅鋼板的運(yùn)行方向，Q表示表面處理劑)在熱鍍鋅鋼板表面均勻地涂敷Mn (H2PO4) 2、H3PO4和水溶性聚合物RO (CH2CH2O)nH的混合水溶液(表面處理劑)，混合水溶液的pH值為2 3，混合水溶液中Mn2+的濃度為2 4g/L，PO43VMn2+控制在4. 5 6，水溶性聚合物含量為O. I
O.5g/L ;涂敷工藝參數(shù)控制為熱鍍鋅鋼板的運(yùn)行速度為100 200m/min ;熱鍍鋅鋼板的上表面涂敷輥的速度為熱鍍鋅鋼板運(yùn)行速度的130 140%，上表面帶料輥的速度為熱鍍鋅鋼板運(yùn)行速度的100 110%，上表面帶料輥和上表面涂敷輥之間的壓力為45 55kg ；熱鍍鋅鋼板的下表面涂敷輥的速度為熱鍍鋅鋼板運(yùn)行速度的130 140%，下表面帶料輥的速度為熱鍍鋅鋼板運(yùn)行速度的100 110%，下表面帶料輥和下表面涂敷輥之間的壓力為 100 IlOkg ；(7)干燥采用熱風(fēng)干燥，使熱鍍鋅鋼板表面達(dá)到80 150°C ；(8)冷卻； (9)在熱鍍鋅鋼板表面涂覆O. 5 2g/m2的防銹潤(rùn)滑油；(10)卷取。表I.
權(quán)利要求
1.一種具有優(yōu)良表面摩擦特性的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括下列步驟 (1)制造基板； (2)將基板進(jìn)行熱鍍鋅處理后冷卻熱鍍鋅的鋅液中含有O.19 O. 21wt%的Al，鋅液溫度為455 465°C ； (3)對(duì)熱鍍鋅鋼板進(jìn)行光整直至熱鍍鋅鋼板的表面粗糙度Ra為O.7 I. 3 μ m ; (4)拉矯； (5)表面后處理采用輥涂的方式在熱鍍鋅鋼板表面均勻地涂敷表面處理劑，所述表面處理劑為Mn (H2PO4) 2、H3PO4和水溶性聚合物RO(CH2CH2O)nH的混合水溶液，所述混合水溶液的PH值為2 3，所述混合水溶液中Mn2+的濃度為2 4g/L，PO43VMn2+控制在4. 5 6，水溶性聚合物RO(CH2CH2O)nH的濃度為O. I O. 5g/L，所述水溶性聚合物RO (CH2CH2O) nH中，R為H或者為12個(gè)C以下的脂肪醇，當(dāng)R為H時(shí)，η的取值范圍為100 300，當(dāng)R為12個(gè)C以下的脂肪醇時(shí)，η的取值范圍為8 10 ; (6)干燥使熱鍍鋅鋼板表面達(dá)到80 150°C進(jìn)行干燥； (7)涂油在熱鍍鋅鋼板表面涂覆O.5 2g/m2的防銹潤(rùn)滑油。
2.如權(quán)利要求I所述的具有優(yōu)良表面摩擦特性的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，還包括步驟(8)卷取。
3.如權(quán)利要求I或2所述的具有優(yōu)良表面摩擦特性的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟(5)中采用輥涂的方式涂敷表面處理劑的工藝參數(shù)為熱鍍鋅鋼板的上表面涂敷輥的速度為熱鍍鋅鋼板運(yùn)行速度的130 140%，上表面帶料輥的速度為熱鍍鋅鋼板運(yùn)行速度的100 110%，上表面帶料輥和上表面涂敷輥之間的壓力為45 55kg ;熱鍍鋅鋼板的下表面涂敷輥的速度為熱鍍鋅鋼板運(yùn)行速度的130 140%，下表面帶料輥的速度為熱鍍鋅鋼板運(yùn)行速度的100 110%，下表面帶料輥和下表面涂敷輥之間的壓力為100 110kg。
4.如權(quán)利要求3所述的具有優(yōu)良表面摩擦特性的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述步驟(2)的熱鍍鋅處理過(guò)程中采用N2進(jìn)行氣刀噴吹。
5.如權(quán)利要求3所述的具有優(yōu)良表面摩擦特性的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述步驟(2)的熱鍍鋅處理過(guò)程中，基板進(jìn)入鋅鍋的溫度為460 480°C。
6.如權(quán)利要求4所述的具有優(yōu)良表面摩擦特性的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述步驟(2)的熱鍍鋅處理過(guò)程中，基板進(jìn)入鋅鍋的溫度為460 480°C。
7.如權(quán)利要求3所述的具有優(yōu)良表面摩擦特性的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述步驟(5)中熱鍍鋅鋼板的運(yùn)行速度為100 200m/min。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有優(yōu)良表面摩擦特性的熱鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法，其包括基本制造步驟以及熱鍍鋅、光整、拉矯、表面后處理、干燥、涂油等步驟。本發(fā)明通過(guò)采用上述技術(shù)方案，使得生產(chǎn)的熱鍍鋅鋼板在其表面形成了具有優(yōu)良表面性能的無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，該無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜具有潤(rùn)滑功能，可以改善熱鍍鋅鋼板的表面摩擦特性，還可以改善熱鍍鋅鋼板的沖壓成型性能。
文檔編號(hào)C23C2/40GK102888578SQ201110202640
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者溫乃盟, 林傳華, 鄭建平, 王小鄧, 丁震宇 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司