专利名称：：热浸镀铝组成物及利用其制造镀铝钢材的方法
技术领域：
：本发明涉及热浸镀铝组成物以及利用其制造镀铝钢材的方法，具体地说，涉及一种加工水平出色、全断面耐蚀性好、以及表面光泽出色的热浸镀铝组成物及利用其制造镀铝钢材的方法。
背景技术：
：现有镀铝钢材的耐蚀性(平面)和耐热性相比熔融镀锌钢材好，广泛适用于汽车消声器、家电产品耐热耗材等。于1939年首次在森吉米尔(Sendzimir)制造出来的镀铝钢材，自1950年代后半期，适用于美国汽车公司消声器用钢材，并开始了普及。以纯粹镀铝层构成的电镀钢材，尤其在水溶液及大气中耐蚀性很好，因此，用于建筑材料和管道线的耐蚀性材料。但是，以纯粹镀铝层构成的电镀钢材因其电镀钢板材料和铝质迅速反应，会形成厚的金属间化合物层(intermetalliccompoundlayer),导致成形加工性能急剧下降，具有其用途受限的问题。针对上述问题，通过补充511wt^左右的Si，开发出了调整合金层的电镀钢材，广泛适用于汽车消声器、热水器、电暖气或电饭煲内锅等耐热性零件。但是，补充Si的镀铝钢材的平板耐蚀性相比镀锌钢材好，却具有全断面及加工面的耐蚀性处于劣势的缺点。为了解决上述问题，热浸镀锌的情况下，有的案例中则通过添加Mg在镀层内部形成[Mg2Si]状，提高了耐蚀性。但是，此种情况下，电镀层表面的硬度会随着添加Mg增加，却具有电镀层内部形成的Mg系列金属间化合物(Mg2Zn,Mg2Znn)导致降低电镀钢材加工性能的问题，同时，因Mg属于和氧气具有很亲和力的元素，进行电镀以后在消除(Wiping)及冷却的过程中会形成Mg系列的氧化膜，这会引起圆形状的表面瑕疵，将成为削弱表面光泽的起因。热浸镀铝浴的情况下，不会存在因形成Mg2Zn及Mg2Zn而引起的问题，但是，为了提高表面光泽，应去除圆形状的表面瑕疵。同时，电镀加工性能会根据所析出的[Mg2Si]状的比率及其形状之大小而不同，最终耐蚀性也会大大变化。因此，为了提高加工性能和耐蚀性，应适当调整[Mg2Si]状的比率及其形状之大小。
发明内容所要解决的技术课题本发明是为解决上述问题而发明，目的在于提供加工性能出色、全断面耐蚀性好、以及表面光泽出色的热浸镀铝组成物及利用其制造镀铝钢材的方法。技术方案为了达到上述的目的，本发明的特点在于热浸镀铝组成物将包括5至15wt。/o的Si、3至12wt。/o的Mg、0.005至0.5wt。/o的Sr、和剩下部分的A1，在钢材表面进行电镀时，电镀层中形成Mg2Si状。本发明通过控制镀铝钢材的电镀板和镀铝层之间形成的电镀组织及金属间化合物，尤其是[Mg2Si]状的大小及形状，不仅能够提高电镀钢材的加工性能和全断面的耐蚀性，亦可提高电镀表面的光泽。在本发明的镀浴中补充5至15wt。/。的Si比较合适。如补充5wt。/o以下的量，则不会发挥抑制合金层的生长以及提高镀浴的流动性以及加强光泽的Si补充效果；另一方面，如补充15wtM以上的量，电镀层内部板的硅状会析出，明显降低电镀层的加工性能。同时，本发明中的Mg是提高耐蚀性能的重要元素，熔融镀铝钢材暴露在腐蚀环境时，Mg成分通过含有Mg的腐蚀生成物覆盖电镀层表面及钢材的暴露部分，发挥进一步提高熔融镀铝钢材原有耐蚀性的功能。此外，电镀层中的Mg成分会和Si形成金属间化合物[Mg2Si]状，[Mg2Si]具有提高全断面及加工部分耐蚀性的效果，同时，此类金属间化合物在腐蚀环境中，会促进腐蚀生成物稳定形成，也成为了Mg成分的供应来源。因此，电镀层表面迅速被腐蚀生成物覆盖，此种腐蚀生成物作为稳定的保护膜，发挥提高电镀面耐蚀性的作用，同时，和铝质产生反应，具有阻断氧气扩散的效果，明显改善了加工以后全断面的耐蚀性。Mg在电镀层的最表层以氧化物的方式存在，有助于改善耐蚀性，即使其含量微小的时候，也具有相当高的耐蚀效果。但是，为确保明显个性化的耐蚀性，补充4.0wt。/。以上较为合适。如果包含过量的强氧化性物质Mg，将会导致镀浴饱和的同时熔融点加高，以致很难控制镀浴，镀浴表面也会形成Mg氧化膜，因此，将上限设置为12wt。/。比较合适。本发明的热浸镀铝组成物中补充Sr的目的在于提高电镀层的加工性能，防止电镀层的龟裂，以及完善电镀表面的光泽。补充Sr时，怪状的[Mg2Si]状会变得细微，形状也会产生变化，这是随着电镀组织均衡而产生的效应。怪状的[Mg2Si]状变得细微，以及电镀组织均衡，会在加工的时候减少产生裂缝，放慢已产生裂缝的扩散，整体上抑制龟裂的发生，同时，[Mg2Si]状的形状会从多角形转变为四角形，使裂缝可能出现的方向减少，因此发生裂缝的现象亦会减少。此外，通过补充Sr，实现电镀组织的细微化和均衡化，能够改善在添加Mg时电镀层表面生成的圆形状表面瑕疵，电镀层的表面光泽度将大大提高。另一方面，补充Sr的情况下，通过上述电镀组织的细微化和均衡化，提升以后所显示的光泽也会超乎所预想的效果，这是因为[Mg2Si]状的形状从多角形转变为四角形的过程中，表面上会形成反射度特别高的，特定方位的平面(plane)发挥上述作用的Sr添加量为0.005至0.5wty。较为合适。添加量少于0.005wt。/。时，则不会发挥上述效果；添加量超过0.5wt。/。时，因推定为Sr氧化物的糟粕(dross)吸附等原因，会发生外观不良，引起外观也随之变得粗糙等问题。此类糟粕吸附现象，自补充0.3wt。/。以上Sr以后，慢慢少许地出现。因此，更加合适的Sr补充范围应该是0.005至0.3wt0/。。另外，本发明的铝合金镀铝钢材制造方法将包括如下步骤为特征制造包括5至15wt。/。的Si、3至12wt。/。的Mg、0.005之0.5wt。/。的Sr以及Al剩下部分的熔融镀浴的制造程序；将钢材沉积于通过上述制造程序制造出来的熔融镀浴中，进行电镀的电镀程序；以及从镀浴中取出通过上述电镀程序进行电镀的钢材，进行冷却的冷却程序等。同时，在Sr添加量超过0.3wt。/。时，会产生糟粕吸附现象，因此，Sr较为合适的添加量范围应该是0.005至0.3wt%。在冷却程序中，冷却钢材的速度设置530°C/sec较为合适。通过5t7sec以下的速度进行冷却时，会出现[Mg2Si]状的大小会过于变大、电镀层的加工性能也会下降等问题；通过3(TC/sec以上的速度进行冷却时，会出现因过冷导致电镀层表面粗糙，未能形成[Mg2Si]状等问题。此类冷却因素对于调节[Mg2Si]状的大小及形状来说，是最为重要的因素，对于提升表面光泽来说，也是关键因素。能够出色地提高表面光泽的冷却速度范围是10~20°C/sec。此外，在电镀程序中，较为合适的熔融镀浴温度是600~700°C。钢材的入浴温度小于60(TC，会产生电镀膜的外观不良、镀膜紧凑度低等问题；在另一方面，如温度超过700。C，钢材的热扩张会更加迅速，会造成合金层以上的增长，引发加工性能降低、熔槽内生成过多氧化物层等问题。同时，因添加Mg而形成的电镀层表面的圆形状瑕疵，具有随着熔槽温度提高会增多的倾向，因此，较为合适的镀浴温度是64066(TC。有益效果根据本发明，给热浸镀铝组成物补充Si和Mg的同时，再添加Sr,会使得铝合金电镀层内部的[Mg2Si状变得细微，形状也会变化，以及电镀组织变得均衡化。同时，具有提高电镀钢材的加工性能和全断面耐蚀性乃至表面光泽的出色效果。图1是显示本发明的铝合金镀铝钢材的电镀层及合金层的侧断面组织的电子显微镜照片；图2是显示组成本发明Al-13wt°/。Si-7.5wt%Mg镀浴中补充Sr时，铝合金电镀钢材随着Sr的添加量呈现的光泽度的曲线图；图3是显示组成本发明Al-13wt%Si-7.5wt%Mg镀浴中补充Sr时，铝合金电镀钢材随着Sr的添加量呈现的电镀层及合金层侧断面组织的电子显微镜照片；图4是显示未包括以往Sr的铝合金镀铝钢材的电镀层及合金层侧断面组织的电子显微镜照片。具体实施方式为有助于理解本
发明内容，如下说明具体实施案例，但是，如下实施案例仅供更加易于理解本发明，并不说明本发明局限于如下实施案例，应依照所附权利要求范围内容予以解释。将钢板的厚度和长度分别为0.7mmx180mmx220mm的冷轧钢板浸泡于5(TC的碱性溶液30分钟以后，用水清洗，去除表面的污垢及油脂，准备试验块。熔融电镀试验中，利用熔融电镀模拟进行退火和电镀。进一步详细说明，则此时退火条件和退火环境是以1030%的氢气和7090%的氮气组成的还原环境，退火处理中依照相关机械性质设置750850。C较为合适。之后，作为电镀条件，将试验用块冷却至镀浴温度，在镀浴中浸泡35秒左右以后拖出来，使用空气刮水器(airwiper)将电镀附着量调整为大约100150g/m、双面)以后，以1020°C/sec的冷却速度进行冷却，使之凝结。对通过具有表一所记载的实用案例和比较案例之结构的镀浴进行电镀所锝出的电镀钢材的特点做了评估，评估项目分别为'电镀表面性能'、'全断面耐蚀性能'以及'加工性能'，其结果亦记录于表一。1)电镀表面性能肉眼观察各结构的电镀表面是否出现圆形状的瑕疵，再评估电镀表面性能。如下表格中，o表示'未出现瑕疵'，x表示'出现一个以上瑕疵，。2)全断面耐蚀性能依照KSD9502(ASTMB-117)规定，通过5%的35°CNaCl盐水喷雾试验法对全断面的耐蚀性能进行了评估。此时，试验块的上、下部位做了铠装，两侧则未做铠装，经过1500个小时以后，肉眼观察外观，确认是否出现赤蓝现象。表格中，表示'赤蓝出现率为5%以下'；o表示'赤蓝出现率为5。/。以上、10%以下，；A标示'赤蓝出现率为10%以上、30%以下，；x表示'赤蓝出现率为30%以上'。3)加工性能用试验块进行180。3T弯曲(bending)试验以后，通过使用显微镜观察断面，测量每单位所造成的裂缝比率，对加工性能进行评估。此时的裂缝仅限于跨越整个电镀层的部分。在如下表格中，O表示'裂缝比率为5%以下'；A表示'裂缝比率为5%以上，12%以下，；x表示'裂缝比率为12%以上，。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>如表一所示，根据本发明的实施案例补充Sr时，不仅电镀表面性能出色，全断面的耐蚀性能以及加工性能也好。在比较案例1、2、3中，随着Si含量和Mg含量增加，全断面的耐蚀性能会变得更好，但是加工性能会随之下降；同时，在未添加Sr的情况下，如Mg的含量增加，电镀表面会出现圆形状的瑕疵。另一方面，在比较案例4中，如不添加Sr，而是添加Mn时，全断面的耐蚀性能以及加工性能会有良好的结果，但是，电镀表面会出现现圆形状的瑕疵。图1是显示本发明的铝合金镀铝钢材的电镀层及合金层的侧断面组织的电子显微镜照片，表示表1的实施案例之一Al-7.6wt%Si-7.3wt%Mg-0.5wt%Sr镀浴结构中的电镀层及合金层的侧断面组织。另一方面，图4是表1中的比较案例之二Al-6.6wt%Si-7.4wt%Mg镀浴结构中的电镀层及合金层的侧断面组织。如图1所示，能够确认，补充Sr时，怪状的[Mg2Si]状变得更加细微，电镀组织也变得均衡，以及电镀层表面变得更加光滑。<随Sr添加量产生的特征变化>与此同时，在Al-13wt%Si-7.5wt%Mg结构中调整Sr的添加量，制造了镀浴。再通过光泽计(glossmeter)测量利用此镀浴制造的电镀钢材的光泽度，利用显微镜拍摄了其侧断面。图2是显示组成本发明Al-13wt%Si-7.5wt%Mg镀浴中补充Sr时，铝合金电镀钢材随着Sr的添加量呈现的光泽度的曲线图，根据图2可以看出，随着Sr的添加量增加，光泽度也会增加，呈相当出色的光泽。图3是显示组成本发明Al-13wt%Si-7.5wt%Mg镀浴中补充Sr时，铝合金电镀钢材随着Sr的添加量呈现的电镀层及合金层侧断面组织的电子显微镜照片。根据图3能够确认，添加Sr会相比未添加Sr的情况增加了非大型怪状的细微分散的[Mg2Si]状，且电镀层表面会更加光滑。同时，能够发现未添加Sr时，[Mg2Si]状会以大怪状的形式存在；但是，添加Sr时，则出现大怪状的[Mg2Si]状以及细微[Mg2Si]状。添加Sr的另一效果是将所出现的[Mg2Si]形状从多角形转变为四角形。根据此类形状的变化，通过减少产生裂缝的方向数，能够实现减少裂缝的效果。同时，根据形象的变化，表面上会形成反射度特别高的特定方位的平面，具有提升表面光泽的效果。权利要求1.一种热浸镀铝组成物，其特征在于包括5至15wt％的Si、3至12wt％的Mg、0.005至0.5wt％的Sr、和剩下部分的Al，在钢材表面进行电镀时，电镀层中形成Mg2Si状；2.根据权利要求l所述的热浸镀铝组成物，其特征在于上述Sr的添加量为0.005至0.3wt%;3.—种铝合金电镀钢材制造方法，其特征在于，包括如下步骤制造包括5至15wt。/o的Si、3至12wt。/o的Mg、0.005之0.5wt。/o的Sr以及Al剩下部分的熔融镀浴的制造程序；将通过上述制造程序制造出来的熔融镀浴中沉积钢材，进行电镀的电镀程序；以及从镀浴中取出通过上述电镀程序进行电镀的钢材，进行冷却的冷却程序等。4.根据权利要求3所述的铝合金电镀钢材制造方法，其特征在于上述制造程序中所制造的熔融镀浴的Sr添加量较为合适的添加范围为0.005至0.3wt%。5.根据权利要求3或4所述的铝合金电镀钢材制造方法，其特征在于上述冷却程序中，冷却钢材的速度为5~30°C/sec。6.根据权利要求3或4所述的铝合金电镀钢材制造方法，其特征在于上述冷却程序中，冷却钢材的速度为1020°C/sec。7.根据权利要求3或4所述的铝合金电镀钢材制造方法，其特征在于在上述电镀程序中，熔融镀浴的温度为600~700°C。8.根据权利要求3或4所述的铝合金电鍍钢材制造方法，其特征在于在上述电镀程序中，熔融镀浴的温度为640~660°C。全文摘要本发明涉及一种热浸镀铝组成物及利用其制造镀铝钢材的方法，其特征在于如下本发明的热浸镀铝组成物包括5至15wt％的Si、3至12wt％的Mg、0.005至0.5wt％的Sr、和剩下部分的Al，在钢材表面进行电镀时，电镀层中形成Mg<sub>2</sub>Si状；根据本发明，给热浸镀铝组成物补充Si和Mg的同时，再添加Sr，会使得铝合金电镀层内部的[Mg<sub>2</sub>Si]状变得细微，形状也会变化，以及电镀组织变得均衡化，因此，具有提高电镀钢材的加工性能和全断面耐蚀性乃至表面光泽的出色效果。文档编号C22C21/06GK101565806SQ20081010013公开日2009年10月28日申请日期2008年5月26日优先权日2008年4月25日发明者李宰珉,郑镕石,金钟珉申请人:东部制铁株式会社