鋁鎂鍍層鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁鎂鍍層鋼板及其制造方法，更具體地涉及一種具有為防止鋼板 腐蝕而通過真空鍍膜形成的鋁鎂鍍層的鋼板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼鐵具有優(yōu)秀的物理特性，是一種用于汽車、家電、建筑等各種工業(yè)領(lǐng)域的材料。 然而，鋼鐵與氧氣等反應(yīng)容易產(chǎn)生腐蝕，為了防止這種腐蝕必須進(jìn)行表面處理，例如鍍保護(hù) 膜等。
[0003]鋼鐵被加工成板、棒、管等各種形狀，其中薄板形狀的鋼板是工業(yè)領(lǐng)域中使用最多 的鋼鐵產(chǎn)品之一。為了防止這種鋼板的腐蝕，最常用的方法是在鋼板表面鍍上金屬保護(hù)膜， 其與氧氣的反應(yīng)性高于鐵，使得該保護(hù)膜起到犧牲陽極（sacrificialanode)的作用，藉以 延緩鋼板的腐蝕。
[0004]對這種鋼板鍍膜時所使用的金屬中典型的是鋅和鋁，用于將這種金屬鍍在鋼板上 的方法例如有熱鍍、電鍍等。鍍金屬的方法工藝簡單費(fèi)用也低，因此目前鋼板表面處理工藝 大都采用該方法。
[0005]利用鍍鋅法來鍍鋼板時，為了增加鋼板的耐腐蝕性，可以考慮增加鍍鋅量。然而， 為了增加鍍鋅量采用降低鍍鋅速度的方法，但這種方法會導(dǎo)致生產(chǎn)性下降。
[0006]另外，隨著鍍鋅量的增加鍍鋅鋼板的重量必然會增加，對于輸送機(jī)械等而言，由于 重量增加燃料效率隨之降低。此外，近來鋅的蘊(yùn)藏量急劇減少，急需發(fā)掘出一種可替代鋅的 材料。
[0007]作為這種嘗試的一個環(huán)節(jié)，正在開發(fā)一種不增加鍍鋅量而添加異種元素就能提高 現(xiàn)有鍍鋅鋼板的耐腐蝕性的方法。這種異種元素有鋁、鎂等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 技術(shù)問題
[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種鋁鎂鍍層鋼板及其制造方法，用鋁和鎂來替代用于防 止鋼板腐蝕的金屬鋅，而且鍍層厚度薄于現(xiàn)有鍍鋅鋼板的鋅鍍層，還能夠顯示出相同或者 更高的性能。鋁和鎂可用作犧牲陽極，因此通過適當(dāng)調(diào)節(jié)鋁鎂的組分，可實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)秀的耐 腐蝕性的保護(hù)膜。
[0010] 技術(shù)方案
[0011] 為了達(dá)到所述目的，本發(fā)明一實(shí)施例提供一種形成有鋁鎂合金層的鋼板，包括：i)鋼板；ii)形成于所述鋼板上的鋁鐵合金層；iii)形成于所述鋁鐵合金層上的鋁鎂合金 層，其中所述鋁鎂合金層在整個合金層中鎂含量為1重量％至45重量％。此時，所述鋁鎂 合金層在整個合金層中鎂含量優(yōu)選為9重量％至45重量％。
[0012] 優(yōu)選地，所述鋁鐵合金層從所述鋼板沿所述合金層方向形成且厚度為整個合金層 厚度的1%至50%。
[0013] 而且，所述鋁鐵合金層因鋼板的鐵成分?jǐn)U散到鍍層而形成AlxFey層，所述AlxFey 層優(yōu)選滿足以下條件：AlxFey層中，x為1~3,y為0. 5~1. 5。
[0014] 所述鋁鐵合金層的厚度優(yōu)選為0. 2ym~1ym。
[0015] 另外，所述鋁鎂合金層優(yōu)選由a相和0相（Al3Mg2)混雜的結(jié)晶相組成，所述鋁鎂 合金層優(yōu)選形成為晶粒形狀。
[0016] 所述錯鎂合金層的厚度優(yōu)選為0? 5ym至30ym。
[0017] 而且，所述鋁鎂合金層的晶粒是a相和0相（Al3Mg2)分別形成的晶粒，晶粒的平 均粒徑優(yōu)選為0. 1ym至2ym。
[0018] 所述鋁鎂合金層中晶粒0相/a相的面積比優(yōu)選為10 %~70 %。
[0019] 優(yōu)選地，所述鋁鎂合金層的a相和0相其XRD強(qiáng)度比即If3 (880)/Ia(111)為 0? 01 ~1. 5〇
[0020] 為了達(dá)到本發(fā)明的另一目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種鋼板上形成鋁鎂合金層的方 法，包括：i)準(zhǔn)備鋼板；ii)在所述鋼板上真空鍍上鋁鍍層；iii)在所述鋁鍍層上至少一 次真空鍍上鎂鍍層；iv)在所述鎂鍍層上至少一次真空鍍上第二鋁鍍層。
[0021] 所述鋼板上形成鋁鎂合金層的方法，還包括：在所述第二鋁鍍層上至少一次真空 鍍上第二鎂鍍層。
[0022] 此外，優(yōu)選在所述鋼板上先真空鍍上鎂鍍層用以替代鋁鍍層，接著依次真空鍍上 鋁鍍層和鎂鍍層且重復(fù)至少一次。
[0023] 優(yōu)選地，真空鍍在所述鋼板上的鎂鍍層以真空鍍在所述鎂鍍層上的鋁通過擴(kuò)散能 夠與所述鋼板上的鐵進(jìn)行反應(yīng)而在所述鍍層形成鐵鋁合金層的厚度來形成。
[0024] 所述鋁鎂合金層在整個合金層中鎂含量優(yōu)選為1重量％至45重量％，鎂含量更優(yōu) 選為9重量％至45重量％。
[0025] 如上所述，由所述鋁鍍層和所述鎂鍍層組成的所述鋁鎂鍍層其厚度優(yōu)選為0.5ym 至 30ym。
[0026] 此時，優(yōu)選通過磁控濺鍍來真空鍍上所述鍍層。
[0027] 而且，優(yōu)選通過將配置在鋁源和鎂源上方的所述鋼板反復(fù)進(jìn)行往返運(yùn)動來真空鍍 上所述鋁鎂鍍層。
[0028] 此外，優(yōu)選通過改變施加于所述鋁源和鎂源的電流來改變所述鋁鎂鍍層的組分。
[0029] 為了達(dá)到本發(fā)明的又一目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種將形成有所述鋁鎂鍍層的鋼 板在熱處理爐中進(jìn)行熱處理，以使所述鋁鎂鍍層相變?yōu)殇X鎂合金層的方法。
[0030] 優(yōu)選地，這樣的熱處理是在惰性環(huán)境中溫度范圍為350°C~450°C、熱處理時間為 2分鐘~10分鐘的條件下進(jìn)行。
[0031] 通過這樣的熱處理將所述鍍層形成為鐵鋁合金層或者鋁鎂合金層中的至少任何 一種。
[0032] 優(yōu)選地，通過這樣的熱處理來形成的所述鋁鐵合金層因鋼板的鐵成分?jǐn)U散到鍍層 而形成AlxFey層，所述AlxFey層滿足以下條件：AlxFey層中，x為1~3，y為0. 5~1. 5。
[0033] 此外，這樣的所述錯鐵合金層的厚度優(yōu)選為0. 2ym~1ym。
[0034] 而且，通過所述熱處理所述鋁鎂合金層會形成a相或者0相（Al3Mg2)中的至少 任何一種。
[0035] 有益效果
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的具有鋁鎂鍍層的鋼板其厚度薄于現(xiàn)有鍍鋅鋼板的鋅鍍層，而且能夠 具有相同或者更高的耐腐蝕性。
[0037] 改變鍍在鋼板上的鋁鎂組分并分別評價了腐蝕特性，確認(rèn)到顯示出較優(yōu)秀的耐腐 蝕性的鋁鎂組分。
[0038] 此外，通過對鍍有鋁鎂的鋼板進(jìn)行熱處理后評價耐腐蝕性，比較了熱處理前/后 鍍膜鋼板的耐腐蝕性。確認(rèn)到可使鋼板具有熱處理前/后鋁鎂鍍層鋼板的耐腐蝕性變化不 大的穩(wěn)定的鍍層的鎂含量。
【附圖說明】
[0039] 圖1示出了本發(fā)明一實(shí)施例中使用的真空鍍膜設(shè)備。
[0040] 圖2示出了基于熱處理溫度和熱處理時間的鍍層變化。
[0041] 圖3示出了針對圖2所用試樣的XRD(X-射線衍射分析，X-rayDiffraction Analysis)試驗結(jié)果。
[0042] 圖4是針對圖2所用試樣示出基于熱處理的組織變化的掃描電子顯微鏡（SEM)照 片。
[0043] 圖5針對圖2所用試樣示出了基于熱處理的⑶LS(輝光放電光譜，GlowDischarge LightSpectroscopy)分析結(jié)果。
[0044] 圖6示出了針對從圖2所用試樣中抽出的部分試樣進(jìn)行鹽水噴霧試驗的結(jié)果，進(jìn) 行鹽水噴霧試驗是為了對形成有鋁鎂鍍層的鋼板評價其腐蝕特性。
[0045] 圖7示出了對具有鋁鎂合金層的鋼板評價粘附力的結(jié)果。
[0046] 圖8a是示出形成于鋼板上的鋁鎂合金層組織的透射電子顯微鏡（TEM)照片。
[0047] 圖8b是局部放大圖8a的透射電子顯微鏡（TEM)照片。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 參照附圖和下述實(shí)施例，就可以清楚地理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、特征及實(shí)現(xiàn)這些的方 法。
[0049] 然而，本發(fā)明能夠以各種不同的方式實(shí)施，并不局限于下面公開的實(shí)施例。提供下 述實(shí)施例的目的在于，充分公開本發(fā)明以使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員對
【發(fā)明內(nèi)容】
有整體和充分 的了解，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
[0050] 下面，參照附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0051] 圖1是示出用于將鋁和鎂鍍在鋼板上的真空鍍膜設(shè)備的示意圖。
[0052] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，為了將鋁和鎂鍍在鋼板上，例如可以利用真空鍍膜方法。 這種真空鍍膜方法與現(xiàn)有鍍金屬的方法相比，工藝費(fèi)用雖高但能快速鍍上厚度薄的鍍層， 因此在生產(chǎn)性方面具有競爭力。
[0053] 圖1中為了形成鋁鎂鍍層采用磁控濺鍍。同時啟動鋁源和鎂源，使基板在濺鍍源 上方進(jìn)行往返運(yùn)動或者旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以形成鍍層。
[0054] 作為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例鍍上鋁和鎂的基板，例如可使用冷軋鋼板200。在這里， 冷軋鋼板優(yōu)選碳含量為〇. 3重量％以下的低碳鋼，而且優(yōu)選用作車用鋼板或家電用鋼板或 者建筑材料用鋼板。
[0055] 這種冷軋鋼板200涂有防銹油，因此需要進(jìn)行脫脂工藝以去除防銹油。
[0056] 對于鋼板200的脫脂工藝，例如可利用表面活性劑來進(jìn)行。對鋼板200進(jìn)行脫脂 后，例如用酒精和丙酮進(jìn)行超聲波清洗后，再裝到真空鍍膜設(shè)備上。
[0057] 接著，對真空容器100進(jìn)行排氣，直至真空容器100內(nèi)的壓力達(dá)到約l(T5torr以 下。進(jìn)行這種真空排氣之后，將氬氣注入真空容器100內(nèi)，在真空度達(dá)到l*l(T2torr時，向 基板200施加約800V的直流電壓使得產(chǎn)生輝光放電，從而可以清洗試樣的表面。
[0058] 完成試樣清洗后，對真空設(shè)備進(jìn)行排氣直至達(dá)到基本壓力即約l(