一種電鍍鋅鎂合金鋼板的生產(chǎn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電鍍鋅鎂合金鋼板的生產(chǎn)方法，它是以經(jīng)連續(xù)再結(jié)晶退火處理的冷軋IF、DP、TRIP帶鋼作為基板；全面去除表面殘留后進(jìn)行閃鍍鎳，然后在進(jìn)行電鍍鋅和真空鍍鎂，最后進(jìn)行合金化處理和涂油或鈍化的表面處理后卷取。本發(fā)明采用電鍍鋅結(jié)合真空鍍鎂方式，大大提高了鎂的沉積速率，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，更容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大生產(chǎn)。與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明生產(chǎn)的鋅鎂合金鍍層鋼板具備更好的耐蝕性，鋅鎂合金鍍層與基板的結(jié)合力好，避免了基板中鐵與鍍層中鋅的互擴(kuò)散，鋅鐵合金相不會(huì)大量形成，從而保證了優(yōu)良的鍍層附著力，該鋅鎂合金鍍層板同時(shí)具有較低的表面摩擦系數(shù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種電鍍鋅鎂合金鋼板的生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電鍍鋅鎂合金鋼板的生產(chǎn)方法，屬于鋼板加工領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車(chē)、建筑、精密儀器、重型機(jī)械等行業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)鋼板耐蝕性提出更高的要求，一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)增加鍍層厚度能有效提高鍍層耐蝕性，但鍍層厚度的一味增加也會(huì)導(dǎo)致成本的不斷增加和資源浪費(fèi)，當(dāng)前市場(chǎng)上鋅的價(jià)格長(zhǎng)期居高不下，因此開(kāi)發(fā)具有薄鍍層、高耐蝕特點(diǎn)的新型合金鍍層鋼板具有非常重要的意義。
[0003]采用電鍍法制備鋅鎂合金鍍層主要有兩種方法，一是水溶液電鍍，二是熔融鹽電鍍。對(duì)水溶液電鍍方法而言，由于其采用的電鍍液體系是有機(jī)體系，其生產(chǎn)成本(原料合成成本)較高，同時(shí)該體系的危險(xiǎn)性很大。另外，要獲得Zn-Mg合金鍍層，完成電鍍之后還需要進(jìn)行熱處理，熱處理過(guò)程中可能會(huì)導(dǎo)致Zn、Fe的互擴(kuò)散產(chǎn)生Zn-Fe合金相，導(dǎo)致鍍層脆性增加，與基板結(jié)合性能變差。對(duì)于熔融鹽電鍍而言，其典型特點(diǎn)是需要的溫度條件非常高，因而相應(yīng)能耗大，成本高，并且高溫條件下Zn層與鋼板之間會(huì)因元素?cái)U(kuò)散而生成合金相，嚴(yán)重影響鋼板的力學(xué)性能。
[0004]相對(duì)而言，真空鍍膜法是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大生產(chǎn)更有效的方法之一，其優(yōu)點(diǎn)一是沉積材料廣泛，可沉積鋁、鎂等濕法電鍍很難沉積的標(biāo)準(zhǔn)電位很負(fù)的金屬。二是真空涂層的附著力、致密度、耐腐蝕性等都相當(dāng)優(yōu)良。此外，真空鍍膜方法更適宜進(jìn)行多層結(jié)構(gòu)復(fù)合鍍層的制備，為鍍層結(jié)構(gòu)多樣化開(kāi)發(fā)提供了很好的手段。本發(fā)明所涉及的工藝充分利用了電鍍與真空鍍膜的特點(diǎn)，將電鍍鋅方法與真空鍍鎂方法結(jié)合起來(lái)，形成連續(xù)帶鋼鍍鋅鎂合金產(chǎn)品產(chǎn)線。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種結(jié)合電鍍鋅工藝和真空鍍鎂工藝的鋅鎂合金鍍層鋼板的生產(chǎn)方法，以解決目前常用的水溶液電鍍或熔融鹽電鍍同時(shí)沉積鋅與鎂所存在的電鍍效率低，與基板結(jié)合能力差，耐蝕性不強(qiáng)等問(wèn)題。
[0006]上述目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種電鍍鋅鎂合金鋼板的生產(chǎn)方法，它包括以下步驟:
[0008]I)選擇經(jīng)連續(xù)再結(jié)晶退火處理的冷軋IF、DP、TRIP帶鋼作為基板；
[0009]2)基板經(jīng)過(guò)表面清洗，全面去除表面殘留后進(jìn)入閃鍍鎳槽，閃鍍鎳的目的是改善帶鋼表面活性，獲得更加均勻的鋅層，鍍液采用NiSO4溶液，帶鋼表面閃鍍鎳的厚度為0.005-0.05 μ m，鍍槽溫度控制在30_60°C，ph值控制在8_11，電流密度控制在2_8A/dm2 ；
[0010]3)閃鍍鎳之后，帶鋼立即進(jìn)入電鍍鋅槽，控制電鍍鋅槽溫度為45-60°C、游離酸濃度為l-10g/l、氫離子濃度為70-110g/l、帶鋼運(yùn)行速度為80-120m/min，鍍后帶鋼表面鋅層厚度為 20-100μπι ；
[0011]4)電鍍鋅完畢后的帶鋼先進(jìn)行清洗再進(jìn)行熱風(fēng)干燥處理，處理完畢的帶鋼進(jìn)入真空鍍鎂槽，真空鍍鎂槽中，帶鋼沿水平方向運(yùn)行，真空鍍鎂槽的上下兩面各設(shè)有4-10個(gè)與蒸發(fā)坩堝連通的管道，真空鍍鎂槽的真空度控制在I X 10_5托以下，真空鍍鎂槽內(nèi)雜質(zhì)氧的含量控制在20ppm以下，蒸發(fā)坩堝的溫度控制在670-800°C，坩堝內(nèi)為金屬鎂，通過(guò)加熱使鎂蒸發(fā)后形成蒸汽沉積在帶鋼表面，帶鋼表面沉積鎂的厚度控制在0.5-2 μ m，鎂的沉積速度通過(guò)調(diào)節(jié)帶鋼運(yùn)行速度和坩堝開(kāi)口控制閥來(lái)控制，沉積完畢后進(jìn)入合金化爐；
[0012]5)合金化爐采用輻射電加熱方式，合金化爐的電加熱功率為1300_2500kw，溫度控制在330-550°C范圍內(nèi)，帶鋼在爐內(nèi)的時(shí)間控制在6-18秒，讓帶鋼表面鎂與鋅充分?jǐn)U散形成 MgZn2 或 Mg2Zn11 相；
[0013]6)帶鋼經(jīng)過(guò)涂油或鈍化的表面處理后卷取。
[0014]優(yōu)選地，步驟5)中，合金化爐的溫度控制在350_380°C，合金化爐的溫度控制在該范圍內(nèi)可獲得單一鋅鎂合金相MgZrv合金相形貌受熱處理溫度影響很大，在350°C處理可獲得片層狀形貌的合金相，合金鍍層連續(xù)分布且結(jié)構(gòu)完整，在380°C處理獲得具有多孔結(jié)構(gòu)的鍍層組織。
[0015]通過(guò)與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0016]I)由于采用水溶液或熔融鹽電鍍實(shí)現(xiàn)鋅、鎂共沉積制備鋅鎂合金鍍層鋼板的能耗高、效率低且易損傷基板，很難實(shí)現(xiàn)連續(xù)的工業(yè)化生產(chǎn)，而本發(fā)明采用電鍍鋅結(jié)合真空鍍鎂方式，大大提高了鎂的沉積速率，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，更容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大生產(chǎn)。
[0017]2)與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明生產(chǎn)的鋅鎂合金鍍層鋼板具備更好的耐蝕性，極化曲線及鹽霧試驗(yàn)中本發(fā)明鋅鎂合金鍍層鋼板表現(xiàn)出了極佳的耐蝕性，其耐紅銹能力是具有同等厚度鋅層的傳統(tǒng)鍍鋅鋼板的3-10倍。
[0018]3)本發(fā)明中的鋅鎂合金鍍層與基板的結(jié)合力好，合金化溫度的精確控制很好地避免了基板中鐵與鍍層中鋅的互擴(kuò)散，鋅鐵合金相不會(huì)大量形成，從而保證了優(yōu)良的鍍層附著力，較低的合金化溫度又不會(huì)影響鋼板的力學(xué)性能。該鋅鎂合金鍍層板同時(shí)具有較低的表面摩擦系數(shù)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明所使用的真空鍍鎂槽的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1_真空鍍鎂槽，2-蒸發(fā)坩堝，3-管道，4-開(kāi)口控制閥，5-工作輥。
[0020]圖2是本發(fā)明制備的鋅鎂合金鍍層鋼板的表面鋅鎂合金相及截面SEM形貌，(a)表面鋅鎂合金相，(b)截面SEM形貌。從截面相結(jié)構(gòu)形貌可明顯看出，連續(xù)鋅鎂合金相均勻分布在帶鋼表面，基板中鐵與鍍層中鋅未擴(kuò)散，未形成鋅鐵合金相。
[0021]圖3是本發(fā)明制備的鋅鎂合金鍍層板與電鍍法同時(shí)沉積鋅與鎂制備的鋅鎂合金鍍層板的表面摩擦系數(shù)對(duì)比。
[0022]圖4是本發(fā)明制備的鋅鎂合金鍍層鋼板與電鍍法同時(shí)沉積鋅與鎂制備的鋅鎂合金鍍層鋼板的耐蝕性試驗(yàn)對(duì)比。

【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]實(shí)施例1
[0025]一種電鍍鋅鎂合金鋼板的生產(chǎn)方法，其步驟如下:
[0026]I)選擇經(jīng)連續(xù)再結(jié)晶退火處理的冷軋IF帶鋼作為基板，規(guī)格為0.8 X 1450m ；
[0027]2)基板經(jīng)過(guò)表面清洗(依次熱水漂洗、電解清洗、堿洗)，全面去除表面殘留后進(jìn)入閃鍍鎳槽，鍍液采用NiSO4溶液，帶鋼表面閃鍍鎳的厚度為0.01 μ m,鍍槽溫度控制在55°C, ph值控制在10，電流密度控制在5A/dm2 ；
[0028]3)閃鍍鎳之后，帶鋼立即進(jìn)入電鍍鋅槽，控制電鍍鋅槽溫度為55°C、游離酸濃度為9g/l、氫離子濃度為70g/l、帶鋼運(yùn)行速度為80m/min，鍍后帶鋼表面鋅層厚度為20 μ m ;
[0029]4)電鍍鋅完畢后的帶鋼先進(jìn)行清洗再進(jìn)行熱風(fēng)干燥處理，處理完畢的帶鋼進(jìn)入真空鍍鎂槽(圖1所示)，真空鍍鎂槽中，帶鋼沿水平方向運(yùn)行，真空鍍鎂槽的上下兩面各設(shè)有4-10個(gè)與蒸發(fā)坩堝連通的管道，真空鍍鎂槽的真空度控制在I X 10_5托以下，真空鍍鎂槽內(nèi)雜質(zhì)氧的含量控制在20ppm以下，蒸發(fā)坩堝的溫度控制在680°C，坩堝內(nèi)為金屬鎂，通過(guò)加熱使鎂蒸發(fā)后形成蒸汽沉積在帶鋼表面，帶鋼表面沉積鎂的厚度控制在I μ m，鎂的沉積速度通過(guò)調(diào)節(jié)帶鋼運(yùn)行速度和坩堝開(kāi)口控制閥來(lái)控制，沉積完畢后進(jìn)入合金化爐；
[0030]5)合金化爐采用輻射電加熱方式，合金化爐的電加熱功率為1600kw，溫度控制在350°C，帶鋼在爐內(nèi)的時(shí)間控制在8秒，讓帶鋼表面鎂與鋅充分?jǐn)U散形成MgZn2相；
[0031]6)帶鋼經(jīng)過(guò)涂油或鈍化的表面處理后卷取。
[0032]圖2為實(shí)施例1制備的鋅鎂合金鍍層鋼板的表面鋅鎂合金相及截面SEM形貌，從圖中可見(jiàn)，實(shí)施例1獲得的產(chǎn)品表面鍍層為兩層結(jié)構(gòu)，分別為基板上的鋅層和最表面的MgZn2合金層，其中，MgZn2合金層的存在，極大提高了鍍層板的耐蝕性。
[0033]圖3是實(shí)施例1制備的鋅鎂合金鍍層鋼板與電鍍法同時(shí)沉積鋅與鎂制備的鋅鎂合金鍍層鋼板的表面摩擦系數(shù)對(duì)比。從圖中可看出，傳統(tǒng)電鍍法制備的鋅鎂合金鍍層鋼板表面摩擦系數(shù)為0.4左右，而實(shí)施例1制備的鋅鎂合金鍍層鋼板的表面摩擦系數(shù)為0.26左右。
[0034]圖4是本發(fā)明制備的鋅鎂合金鍍層鋼板與電鍍法同時(shí)沉積鋅與鎂制備的鋅鎂合金鍍層鋼板的耐蝕性試驗(yàn)對(duì)比，兩種鋼板的渡層厚度相同，均為20μπι。從圖中可看出，腐蝕72h后，傳統(tǒng)鋼板表面已完全被紅銹所覆蓋，而此時(shí)實(shí)施例1表面僅形成白銹，未見(jiàn)紅銹出現(xiàn)，說(shuō)明實(shí)施例1表現(xiàn)出極佳的耐蝕性。
[0035]實(shí)施例2
[0036]一種電鍍鋅鎂合金鋼板的生產(chǎn)方法，其步驟如下:
[0037]I)選擇經(jīng)連續(xù)再結(jié)晶退火處理的冷軋DP帶鋼作為基板；
[0038]2)基板經(jīng)過(guò)表面清洗，全面去除表面殘留后進(jìn)入閃鍍鎳槽，鍍液采用NiSO4溶液，帶鋼表面閃鍍鎳的厚度為0.005 μ m，鍍槽溫度控制在30°C，ph值控制在11，電流密度控制在 2A/dm2 ；
[0039]3)閃鍍鎳之后，帶鋼立即進(jìn)入電鍍鋅槽，控制電鍍鋅槽溫度為45°C、游離酸濃度為lg/Ι、氫離子濃度為70g/l、帶鋼運(yùn)行速度為80m/min，鍍后帶鋼表面鋅層厚度為100 μ m ；
[0040]4)電鍍鋅完畢后的帶鋼先進(jìn)行清洗再進(jìn)行熱風(fēng)干燥處理，處理完畢的帶鋼進(jìn)入真空鍍鎂槽，真空鍍鎂槽中，帶鋼沿水平方向運(yùn)行，真空鍍鎂槽的上下兩面各設(shè)有5-10個(gè)與蒸發(fā)坩堝連通的管道，真空鍍鎂槽的真空度控制在IX 10_5托以下，真空鍍鎂槽內(nèi)雜質(zhì)氧的含量控制在20ppm以下，蒸發(fā)坩堝的溫度控制在800°C，坩堝內(nèi)為金屬鎂，通過(guò)加熱使鎂蒸發(fā)后形成蒸汽沉積在帶鋼表面，帶鋼表面沉積鎂的厚度控制在0.3 μ m，鎂的沉積速度通過(guò)調(diào)節(jié)帶鋼運(yùn)行速度和坩堝開(kāi)口控制閥來(lái)控制，沉積完畢后進(jìn)入合金化爐；
[0041]5)合金化爐采用輻射電加熱方式，合金化爐的電加熱功率為2500kw，溫度控制在5500C，帶鋼在爐內(nèi)的時(shí)間控制在6秒，讓帶鋼表面鎂與鋅充分?jǐn)U散形成MgZn2或Mg2Zn11相；
[0042]6)帶鋼經(jīng)過(guò)涂油或鈍化的表面處理后卷取。
[0043]實(shí)施例3
[0044]一種電鍍鋅鎂合金鋼板的生產(chǎn)方法，它包括以下步驟:
[0045]I)選擇經(jīng)連續(xù)再結(jié)晶退火處理的冷軋TRIP帶鋼作為基板；
[0046]2)基板經(jīng)過(guò)表面清洗，全面去除表面殘留后進(jìn)入閃鍍鎳槽，閃鍍鎳的目的是改善帶鋼表面活性，獲得更加均勻的鋅層，鍍液采用NiSO4溶液，帶鋼表面閃鍍鎳的厚度為
0.05 μ m,鍍槽溫度控制在60°C，ph值控制在8，電流密度控制在8A/dm2 ；
[0047]3)閃鍍鎳之后，帶鋼立即進(jìn)入電鍍鋅槽，控制電鍍鋅槽溫度為60°C、游離酸濃度為10g/l、氫離子濃度為110g/l、帶鋼運(yùn)行速度為120m/min，鍍后帶鋼表面鋅層厚度為60 μ m ；
[0048]4)電鍍鋅完畢后的帶鋼先進(jìn)行清洗再進(jìn)行熱風(fēng)干燥處理，處理完畢的帶鋼進(jìn)入真空鍍鎂槽，真空鍍鎂槽中，帶鋼沿水平方向運(yùn)行，真空鍍鎂槽的上下兩面各設(shè)有4-10個(gè)與蒸發(fā)坩堝連通的管道，真空鍍鎂槽的真空度控制在I X 10_5托以下，真空鍍鎂槽內(nèi)雜質(zhì)氧的含量控制在20ppm以下，蒸發(fā)坩堝的溫度控制在670°C，坩堝內(nèi)為金屬鎂，通過(guò)加熱使鎂蒸發(fā)后形成蒸汽沉積在帶鋼表面，帶鋼表面沉積鎂的厚度控制在2 μ m,鎂的沉積速度通過(guò)調(diào)節(jié)帶鋼運(yùn)行速度和坩堝開(kāi)口控制閥來(lái)控制，沉積完畢后進(jìn)入合金化爐；
[0049]5)合金化爐采用輻射電加熱方式，合金化爐的電加熱功率為1300kw，溫度控制在330°C，帶鋼在爐內(nèi)的時(shí)間控制在18秒，讓帶鋼表面鎂與鋅充分?jǐn)U散形成MgZn2或Mg2Zn11相；
[0050]6)帶鋼經(jīng)過(guò)涂油或鈍化的表面處理后卷取。
【權(quán)利要求】
1.一種電鍍鋅鎂合金鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟: 1)選擇經(jīng)連續(xù)再結(jié)晶退火處理的冷軋IF、DP、TRIP帶鋼作為基板； 2)基板經(jīng)過(guò)表面清洗，全面去除表面殘留后進(jìn)入閃鍍鎳槽，閃鍍鎳的目的是改善帶鋼表面活性，獲得更加均勻的鋅層，鍍液采用NiSO4溶液，帶鋼表面閃鍍鎳的厚度為0.005-0.05 μ m，鍍槽溫度控制在30_60°C，ph值控制在8_11，電流密度控制在2_8A/dm2 ； 3)閃鍍鎳之后，帶鋼立即進(jìn)入電鍍鋅槽，控制電鍍鋅槽溫度為45-60°C、游離酸濃度為l-10g/l、氫離子濃度為70-110g/l、帶鋼運(yùn)行速度為80-120m/min，鍍后帶鋼表面鋅層厚度為 20-100 μ m ； 4)電鍍鋅完畢后的帶鋼先進(jìn)行清洗再進(jìn)行熱風(fēng)干燥處理，處理完畢的帶鋼進(jìn)入真空鍍鎂槽，真空鍍鎂槽中，帶鋼沿水平方向運(yùn)行，真空鍍鎂槽的上下兩面各設(shè)有4-10個(gè)與蒸發(fā)坩堝連通的管道，真空鍍鎂槽的真空度控制在I X10—5托以下，真空鍍鎂槽內(nèi)雜質(zhì)氧的含量控制在20ppm以下，蒸發(fā)坩堝的溫度控制在670-800°C，坩堝內(nèi)為金屬鎂，通過(guò)加熱使鎂蒸發(fā)后形成蒸汽沉積在帶鋼表面，帶鋼表面沉積鎂的厚度控制在0.5-2 μ m，鎂的沉積速度通過(guò)調(diào)節(jié)帶鋼運(yùn)行速度和坩堝開(kāi)口控制閥來(lái)控制，沉積完畢后進(jìn)入合金化爐； 5)合金化爐采用輻射電加熱方式，合金化爐的電加熱功率為1300-2500kw，溫度控制在330-550°C范圍內(nèi)，帶鋼在爐內(nèi)的時(shí)間控制在6-18秒，讓帶鋼表面鎂與鋅充分?jǐn)U散形成MgZn2 或 Mg2Zn11 相； 6)帶鋼經(jīng)過(guò)涂油或鈍化的表面處理后卷取。
2.如權(quán)利要求1所述的電鍍鋅鎂合金鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟5)中，合金化爐的溫度控制在350-380°C。
【文檔編號(hào)】C23C14/16GK104313579SQ201410631850
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】顏飛, 黃勇, 陳曉海, 譚運(yùn)剛, 李金 , 毛利川, 蘇衍戰(zhàn), 李祥, 鐘榮飛 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司