专利名称：一种铝合金镀覆钢板的镀覆液及镀覆方法
技术领域：
本发明涉及一种铝合金镀覆钢板的镀覆方法，尤其涉及一种在耐腐蚀性及加工性方面优良的铝合金镀覆钢板的镀覆方法。。
背景技术：
镀铝钢板是一种将纯铝或含硅5% 10%的铝合金镀在碳钢板上制成的表面处理钢板。镀铝钢板的生产方法有热镀法、电泳法和真空蒸镀法。热镀法应用最广，因其比较经济。电泳法是将铝粉用电泳的方法均匀地镀覆在钢板表面，经小变形量的轧制使其相互紧密结合，再经500 70(TC烧结处理。真空蒸镀法是在低温、真空度为O. 0133Pa下进行的，其铝膜纯度高、致密，无针孔，因此耐蚀性能好。镀铝钢板具有良好的抗高温氧化性，可在450°C下长期使用而不变色，最高使用温 度可达750°C。还具有优异的耐大气腐蚀性，特别是能耐含S02，H2S, CO2等工业大气的腐蚀，是镀锌钢板耐蚀性的3 6倍。所以多用于汽车排气系统、耐热器具、家电制品、建筑材料等领域。由于镀铝钢板具有优良的性能，对镀铝钢板相关的研究也较深入。如在日本国特开昭57-47861号中公开的铁中含有Ti的镀铝钢板，特开昭63-184043号中公开的铁中含有C、Si、Cu、Ni和少量Cr的镀铝钢板，特开昭60-243258号中公开的含有O. 01 4. 0%猛、O. 001 I. 5%钛、3. O 15. 0%硅的镀铝钢板等。一般来讲，这些镀铝钢板采用在无氧化性气氛或弱氧化性气氛中加热冷轧的冷轧钢板除去表面上粘附的油等，其后在还原性气氛中加热并经过表面活性化的退火过程，浸溃在熔融的铝浴中的方法制造。另外，为了抑制由铝和铁反应产生的Fe-Al合金的生长和铝金属向铁中快速的扩散，在铝镀覆液中添加10%以下的Si。通过该方法制造的镀覆钢板，由于在可比较的加工性和耐热性方面优良，多数被用于汽车消音器、热水器、取暖器、电锅的内衬等部件中。然而，为了抑制合金层生长而添加的硅，根据情况镀覆钢板的表面外观也会出现损害，特别是出现外观无光泽的问题。CN 1208493C则公开了一种铝合金镀覆钢板的镀覆方法，改善了外观性能。通过用含有5 15重量份硅、O. I I. 5重量份铬、O. 01 3. O重量份镁的镀覆液镀覆处理铝合金镀覆钢板，制造表面外观改善、而且耐腐蚀性和加工性提高的铝合金镀覆钢板。按照本发明，由于加工性优良，减少在成形加工时出现的镀覆层的剥离和镀覆保护膜的裂缝，在加工后也具有优良的耐腐蚀性；如果使用具有该特性的钢板，可以制造具有更优良耐腐蚀性的汽车用的消音器、耐热家电制品等。在伴随用于汽车排气部件的寿命延长的镀覆铝的钢板中含有Cr的钢板也有了进一步的开发研究。如日本国特开昭63-18043号中的含有I. 8 3. 0% Cr的镀覆钢板，如特开昭63-47456号的含有2 3% Cr的钢板等
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金镀覆钢板的镀覆液及镀覆方法，利用本发明所提供的镀覆液进行镀 覆，可获得表面外观、耐腐蚀性和耐热性方面优良，进一步提高加工性和耐腐蚀性的铝合金镀覆钢板。本发明所提供的铝合金镀覆钢板的镀覆液含有8 25wt%的硅、O. 2 2wt%的铬、O. 05 2wt%的镁、O. 2 2wt%的锰和70 90wt%的铝。作为优选技术方案，本发明所述的镀覆液，含有10 20wt%的硅、O. 5 2wt%的铬、O. I lwt%的镁、O. 5 2wt%的锰和75 85wt%的铝 。硅硅具有抑制合金层生长的效果，同时具有提高镀覆液的流动性并赋予光泽的效果，添加量在8%以上可以使镀覆具有较好的光泽，添加量超过25%，镀覆层内板状的硅相析出并使得镀覆层的加工性显著劣化。因而，本发明中硅的添加量为8 25wt%，例如为8%、10%、12%、15%、18%、20%、22%、25% 等，优选 10 20wt%。铬镀覆液中添加的铬，在镀覆层的表面形成致密的钝化态氧化保护膜使得镀铝钢板的耐腐蚀性提高，同时通过在镀覆液中形成铬元素均匀分布起到使得合金层的结晶粒微细化的作用。还可以在镀覆层内形成聚集的稳定形态的带并使得加工性和加工后的剖切面的耐腐蚀性提高的作用。铬含量在O. 2%以上才能使镀覆液均匀分布，超过2%，则伴随着铬含量的增加镀覆液的温度需要上升，镀覆液的温度上升牵连浮渣的增加，结果增加的浮渣粘附在镀覆钢板的表面上而损害外观，因而，本发明中铬的添加量为O. 2 2wt%，例如为O. 2%、0· 3%、0· 5%、0· 8%、1%、I. 2%、I. 8%、2% 等，优选 O. 5 2wt%。镁添加的镁通过与靠近镀覆层的空气中的氧结合形成钝化态保护膜，防止氧在合金层的内部扩散，抑制追加的腐蚀现象，使得耐热性也得到改善。另外，镁与铝反应也具有阻断氧扩散的效果，使得加工后的生铁断面的耐腐蚀性显著地改善。为了保证耐腐蚀性，镁的添加量不小于O. 05%,由分散度产生的效果变小，但当加入量大于2%时，使得镀浴的表面产生剧烈氧化并使镀浴的熔点升高，操作性劣化，浮渣产生量增加，因此本发明将镁的添加量控制在 O. 05 2wt%,例如 O. 05%,O. 1%、0· 2%、0· 5%、0· 7%、1%、1· 3%、1· 5%、1· 8%、2% 等，优选
0.I lwt%。锰锰的加入使得镀覆钢板在大的冲击磨料磨损条件下使用时具有很强的加工硬化能力，同时兼有良好的韧性和塑性，从而保证在镀覆后钢板的强度，增加钢板的耐磨性。为了保证发挥此作用，其添加量不小于O. 2%，但当添加量大于2%时，钢板淬火之后的抗冲击性能受损，因此本发明将锰的添加量控制为O. 2^2wt%,例如O. 2%、0. 5%、0. 7%、1%、1. 3%、
1.5%、I. 7%、2% 等，优选 O. 5 2wt%。本发明是基于所谓通过在铝和硅的镀覆液中同时添加铬、镁和锰，使生成核的机会增多，镀锌板的花纹被微细化。由于添加的成分在钢板于金属溶液内镀覆处理之后分散至镀覆层内生成许多核，镀覆材料凝固的过程中晶粒边界间发生相互干涉的作用，从而完成控制晶粒生长所分配的任务。因而，也能够发挥确保绮丽的表面外观，具有很好的耐腐蚀性同时抑制铝和铁的合金层的生长并形成加工性优良的镀覆保护膜层，锰的加入也保证了耐磨性能。作为优选技术方案，本发明所述的镀覆液，锰与铬的含量之和不小于lwt%，优选不小于I. 5wt%。当锰和铬的含量之和不小于1%时，可获得良好地喷漆后耐腐蚀性。作为优选技术方案，本发明所述的镀覆液，还含有镍、铜或硼中一种或多种。作为优选技术方案，本发明所述的镀覆液，所述的镍含量为O. f lwt%，所述的铜含量为O. I lwt%，m述的硼含量为(λ 0Γ0. 05wt%。镍和铜具有在高温加热之后的压制成型期间通过改变高温加热期间合金化铝镀层的状态来改变表面裂缝的效果，并且可提高成型产品喷漆后耐腐蚀性能，为了使该效果发挥作用并且使其添加量不过饱和，将镍的添加量控制在O. flwt%，例如可以为O. 1%、 O. 3%、0· 5%、0· 8%、1% 等，铜的添加量控制在 O. riwt%,例如可以为 O. 1%、0· 3%、0· 5%、0· 8%、1%等。硼的加入是为了提高镀覆钢板成型期间或之后冷却时的可硬化性，提高耐磨性，为了发挥该作用并且使加入的量不造成浪费及其他副作用，将其含量控制在O. 0Γ0. 05wt%，例如可以为 O. 01%、O. 03%、O. 04%、O. 05% 等。本发明的目的之一还在于提供一种铝合金镀覆钢板的镀覆方法，所述铝合金镀覆钢板的浸入温度为680 750°C，优选70(T750°C。如果基体钢板的浸入温度变为低于6800C，则镀覆保护膜的外观变差，涂膜密合性降低，高于750°C以上，由于基体钢板的热扩散变快导致合金层的异常生长，加工性差，同时在金属溶液内过多生成氧化物层。因此本发明选择铝合金镀覆钢板的浸入温度为680 750°C，例如680°C、690°C、70(TC、715°C、725°C、740°C、750°C等，优选 70(T750°C。作为优选技术方案，本发明所述的镀覆方法，镀覆附着量以单面为基准为80 200g/m2，优选10(Tl50g/m2。如果镀覆附着量在80g/m2以下，控制附着量的气刀设备的空气压力增加过多、发生附着量的偏差，与此同时由于金属溶液内表面氧化物的急速增加，发生保护膜的外观损伤及氧化浮渣的粘附。如果大于200g/m2，则出现合金层过多形成并且加工性显著降低的问题。因此，本发明的镀覆附着量以单面为基准控制在80 200g/m2，例如80g/m2、100g/m2、120g/m2、130g/m2、150g/m2、190g/m2、200g/m2 等，优选 100 150g/m2。利用本发明所提供的镀覆液及镀覆方法可采用热镀法、电泳法和真空蒸镀法获得铝合金镀覆钢板。本发明所提供的镀覆液进行钢板镀覆可获得加工性能优良、外观质量较好的产品，同时减少在成形加工时出现的镀覆层的剥离和镀覆保护膜的裂缝，在加工后也能够具有优良的耐腐蚀性及耐磨性。使用本发明的钢板，可以制造具有更优良耐腐蚀性及耐磨性的汽车用的消音器、耐热家电制品等。
具体实施例方式为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下实施例I镀覆液含有8wt%的硅、0. 5wt%的铬、2wt%的镁、0. 5wt%的锰和89wt%的铝。在无氧化炉型熔融试验设备中将钢板厚0. 8毫米、宽300毫米的冷轧钢板，以铝合金镀覆钢板的浸入温度为680°C，镀覆附着量以单面为基准为80g/m2制造铝合金镀覆钢板。
实施例2镀覆液含有12wt%的硅、O. 2wt%的铬、O. 05wt%的镁、2wt%的锰和85. 75wt%的铝。在无氧化炉型熔融试验设备中将钢板厚O. 8毫米、宽300毫米的冷轧钢板，以铝合金镀覆钢板的浸入温度为700°C，镀覆附着量以单面为基准为120g/m2制造铝合金镀覆钢板。实施例3镀覆液含有25wt%的硅、2wt%的铬、O. lwt%的镁、O. 2wt%的锰、71. 7wt%的铝和lwt%的镍。在无氧化炉型熔融试验设备中将钢板厚O. 8毫米、宽300毫米的冷轧钢板，以铝合金镀覆钢板的浸入温度为720°C，镀覆附着量以单面为基准为150g/m2制造铝合金镀覆钢板。实施例4镀覆液含有10wt%的硅、2wt%的铬、O. lwt%的镁、I. 5wt%的锰、85. 3wt%的铝、 O. lwt%的镍、lwt%的铜。在无氧化炉型熔融试验设备中将钢板厚O. 8毫米、宽300毫米的冷轧钢板，以铝合金镀覆钢板的浸入温度为750°C，镀覆附着量以单面为基准为170g/m2制造铝合金镀覆钢板。实施例5镀覆液含有20wt%的硅、O. 5wt%的铬、lwt%的镁、O. 5wt%的锰和77. 35wt%的铝、O. 5wt%的镍、O. lwt%的铜、O. 05wt%的硼。在无氧化炉型熔融试验设备中将钢板厚O. 8毫米、宽300毫米的冷轧钢板，以铝合金镀覆钢板的浸入温度为710°C，镀覆附着量以单面为基准为200g/m2制造铝合金镀覆钢板。实施例6镀覆液含有15wt%的硅、I. 5wt%的铬、O. 75wt%的镁、I. 45wt%的锰和79. 99wt%的铝、O. 7wt%的镍、O. 6wt%的铜、O. 01wt%的硼。在无氧化炉型熔融试验设备中将钢板厚O. 8毫米、宽300毫米的冷轧钢板，以铝合金镀覆钢板的浸入温度为740°C，镀覆附着量以单面为基准为130g/m2制造招合金镀覆钢板。对比例对比例1、2、3、4分别为CN1208493C中的发明例3、5、8、9。按实施例I飞及对比例f 4的组成制造铝合金镀覆钢板。以耐腐蚀性、加工性及耐磨性作为评价项目，耐腐蚀性根据KSD9504试验法在5%、350C NaCl盐水喷雾试验气氛中经过最初发生铁锈的时间比较评价，加工性根据KSD0006试验法做完180°C OT弯曲试验之后，用3(Γ50倍率的立体显微镜观察产生的裂缝的宽度(剖切面的宽度)，通过测定剖切面的宽度大小比较评价。耐磨性在球-盘式磨损机上进行磨损试验，对磨材料为经热处理的SCM435，记录体积磨损量。本发明实施例制得的钢板中测得的最大的磨损量仅为对比例中测得的最小值的1/10。镀覆附着量用气刀调节，制造出的铝合金镀覆钢板的评价结果表示在表I中。表I
权利要求
1.ー种铝合金镀覆钢板的镀覆液，其特征在于，含有8 25wt%的硅、0. 2 2wt%的铬、0.05 2wt%的镁、0. 2 2wt%的锰和70 90wt%的铝。
2.如权利要求I所述的镀覆液，其特征在于，含有10 20wt%的硅、0.5 2wt%的铬、0.I lwt%的镁、0. 5 2wt%的锰和75 85wt%的铝。
3.如权利要求I或2所述的镀覆液，其特征在干，锰与铬的含量之和不小于lwt%，优选不小于I. 5wt%0
4.如权利要求f3任一项所述的镀覆液，其特征在于，还含有镍、铜或硼中ー种或多种。
5.如权利要求4所述的镀覆液，其特征在于，所述的镍含量为0.f lwt%，所述的铜含量为0. I lwt%，所述的硼含量为0. 01 0. 05wt%o
6.ー种铝合金镀覆钢板的镀覆方法，其特征在干，所述铝合金镀覆钢板的浸入温度为680 750°C，优选 700 750°C。
7.如权利要求6所述的镀覆方法，其特征在于，镀覆附着量以单面为基准为80 200g/m2，优选 10(Tl50g/m2。
全文摘要
本发明涉及一种铝合金镀覆钢板的镀覆液及镀覆方法。本发明所提供的铝合金镀覆钢板的镀覆液含有8～25wt%的硅、0.2～2wt%的铬、0.05～2wt%的镁、0.2~2wt%的锰和70~90wt%的铝。本发明所提供的铝合金镀覆钢板的镀覆方法，的铝合金镀覆钢板的浸入温度为680～750℃,镀覆附着量以单面为基准为80～200g/m2。利用本发明所提供的方法及镀覆液制得的铝合金镀覆钢板的表面外观得到改善，而且耐腐蚀性、耐磨损性能和加工性能优异，使用具有该特性的钢板，可以制造具有更优良耐腐蚀性及耐磨性的汽车用的消音器、耐热家电制品等。
文档编号C23C2/12GK102758162SQ201210239388
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者叶伟炳 申请人:东莞市闻誉实业有限公司