对扁钢产品涂覆保护涂层的方法和具有相应保护涂层的扁钢产品的制作方法
【专利说明】对扁钢产品涂覆保护涂层的方法和具有相应保护涂层的扁 钢产品
[0001] 本发明涉及一种允许使用锌基保护涂层涂布扁钢产品的方法。本发明也涉及钢 产品，如钢带或钢板，对于所述钢带或钢板，在扁钢产品的至少一侧上已涂覆了锌基保护涂 层。也延伸至具有相应保护涂层的钢产品。本发明要求2012年9月3日提交的申请EP 12182842. 0的优先权。
[0002] 长期以来已知的是，通过将如钢带或钢板等扁钢产品100涂布有锌合金，来提高 其耐腐蚀性。实践中，这最常发生于钢产品从熔炉中出来并被引入锌合金浴11中之时，如 图10中在示例性设备200的辅助下所示。为保护扁钢产品100使其免于氧化，该产品通常 通过套管12而进入锌合金浴。在浴11中，扁钢产品100被辊13重定向，并向上移动离开 浴11。一旦离开浴11，借助来自喷气剥离单元的喷嘴14的气流将钢产品100的粘附熔融 膜剥离至目标尺寸，然后将扁钢产品100转移至冷却带15。一旦离开锌合金浴11，带状扁 钢产品100会扯动一定量的合金伴随着它，所述合金量取决于传送机速度。合金的量是所 期望的合金覆层（plating)的倍数。利用来自喷嘴14(优选使用宽而扁的喷嘴）的直接气 流，这些熔融合金被剥离，直至所期望的覆层留在扁钢产品100上。涂层厚度特别是传送机 速度、吹除压力以及喷嘴14与带状扁钢产品100间距等的函数。扁钢产品100上的锌合金 涂层厚度因此可能受到喷嘴14的影响。但是，另外，合金组成的内在性质也发挥作用。这 一连续操作工序通常称作热浸涂。
[0003] 很长时间以来，使用所谓的Zn-Mg-Al涂层系统，其开发出了甚至在低涂层厚度下 的出色的防腐保护效果。从热力学角度来看，热浸浴11中的这种复合Zn-Mg-Al涂层体系的 冶金性能仅在以下条件下实现：为了能够模拟热浸浴11本身，必须作出努力和简化假设， 并在这种热浸浴11中将扁钢产品100用保护涂层覆盖。这部分地因为热浸涂工序是动态 工序，其中将扁钢产品100引入浴11中，并在连续工序中从浴11中取出。此外，浴11的组 成，即，各合金组分局部存在的浓度会瞬间局部改变，并且温度分布也会略微变化。已经存 在大量的研宄和专利申请，其各自涉及热浸浴11中的Zn-Mg-Al涂层体系的部分方面。可 提及的实例如下：
[0004] -GB1，125, 965 :该较早的专利文献描述了一种Zn-Mg-Al涂层体系，其中对合金 组成（以重量百分比计）限定了以下较大范围：l〈Mg〈4并且0.05〈A1〈5。该较早的专利文 献的【具体实施方式】和技术教导是指
[0005] Zn-Mg-Al涂层体系和热浸浴，其合金具体具有以下合金组成之一（1.~5.):
[0006] 1.Mg= 2 重量 ％，A1 = 4 重量 ％ ;
[0007] 2.]\% = 2.4重量％，六1 = 3.2重量％;
[0008] 3.]\% = 2.4重量％，八1 = 3.8重量％;
[0009] 4.Mg= 2. 49 重量 ％，A1 = 4. 39 重量 ％;
[0010] 5.Mg= 2. 5 重量 ％，A1 = 4. 5 重量 ％ ;
[0011] 或者是指Zn-Mg-Al涂层体系和热浸浴，其合金具体具有以下合金组成之一（6.~ 9.)：
[0012] 6.Mg = 2. 77 重量 ％，A1 = 0 重量 ％ ;
[0013] 7.Mg = 2. 97 重量 ％，A1 = 0? 12 重量 ％ ;
[0014] s.Mg = 3 重量 ％，A1 = 0 重量 ％ ;
[0015] 9.Mg = 3 重量 ％，A1 = 0? 2 重量 ％ ;
[0016] -W02006/002843 :该专利申请描述了一种Zn-Mg-Al-涂层体系，其中合金组成（以 重量百分比计）限定如下：〇. 3〈Mg〈2. 3并且0. 6〈A1〈2. 3。根据该专利申请的教导，镁组分 跨越了在〇. 3重量％与2. 3重量％之间延伸的较大窗口。为了不对可焊接性产生不利影响， 该专利申请的教导声明，铝组分应设置为最大2. 3重量％。
[0017]-EP1 621 645A1 :该专利申请描述了一种Zn-Mg-Al涂层体系，其中采用的是比 例为1:1的铝和镁。该文件说明，由于该浴中熔渣的形成，这些合金元素的总量不应过高。 除其他方面外，EP1 621 645A1的技术教导还提到，超过2. 3重量％的铝和2. 3重量％ 的镁将得到更脆的涂层，其中表面品质显著劣化。因此，根据该专利申请，提出的是0.6重 量％~1. 3重量％的错和0. 6重量％~1. 3重量％的儀。
[0018] -WO 2012 091385 A2:该专利申请也描述了一种Zn-Mg-Al涂层体系，其中除 Zn-Mg-Al之外，还向浴中添加了第四元素（例如，硅或铝）。根据该专利申请，[AV(A1+Mg)] 应为0.38~0.48。该范围信息可以转化为以下表示：0.61*Mg〈Al〈0. 77*Mg。其后，WO 2012 091385 A2的技术教导由此声明，该熔体中始终应存在比铝多的镁。
[0019]-EP1857566A1 :该专利申请也描述了一种Zn-Mg-Al涂层体系，其中还少量地添 加了另一些物质（例如，Pb、Si等）。该文献的技术教导声明，首要的是，优选含有0.5重 量％~0. 4重量％铝和0. 2重量％~2. 0重量％镁的合金浴。该专利申请描述了通过采用 所述技术教导，可以实现高耐腐蚀性和优化的可焊接性的最优组合。
[0020]-EP2119804A1 :该专利申请也描述了一种Zn-Mg-Al涂层体系，其中添加了少量 另外的物质（至多0.3重量％)。该文献的技术教导声明，首要的是，优选含有2重量％~ 8重量％铝和0重量％~5重量％镁的合金浴。该专利申请的任务是降低固化的金属保护 涂层的起伏。
[0021] -技术出版物"SolidificationStructureoftheCoatingLayeronHot-Dip Zn-11 %Al-3 %Mg-〇. 2 %Si-coatedSteelSheet^byK.Hondaetal. ,Materials Transaction,Vol. 49,Nr. 6, 2008, 1395 - 1400 页，描述 了一种Zn-Mg-Al涂层体系， 其由具有11重量％铝、3重量％镁和0.2重量％硅的浴产出。其报道了在固化结构 的辅助下，可以确定一一与平衡态下不同一一可以观察到MgZn2，而不是Mg2Znn。显 然，在特定实验设置并在指定条件下，形成MgZn^t为亚稳态结构（称作拉夫斯相 (Laves-Phase))，而不是Mg2Znn。关于该课题的另一些信息可以获自E.DeBruyker的论 文："Zn-Mg-AlAlloyCoatings:thermodynamicanalysisandmicrostructurerelated properties"，Dissertation,Univ.Gent, 2006。
[0022] _也有主要用于来自亚洲的产品的技术方法，其中在整个共晶谷范围内都没达到 共晶固化点。但是，这些方法通常位于每种合金元素超过5重量％的过共晶范围内。由欧洲 专利申请EP1 466 994A1可知例如下述方法，所述方法产生一种金属产品，其Zn-Mg-Al 保护涂层含有2重量％~19重量％错和1重量％~10重量％镁。
[0023] 除单纯针对腐蚀的保护之外，在对于涂锌扁钢产品表面品质方面始终存在不断发 展的要求。最主要的是汽车工业以及建筑领域，那些对于表面满足最高要求的产品除外。
[0024] 锌系保护层的涂覆是一个非常动态的工序，特别是在大工业规模下，其由大量参 数和影响因素决定。在过去数年中，为操作热浸锌涂布设备（例如，图10中所示的设备200) 以使设置有锌基保护涂层的表面的品质，在该金属涂层引起的一贯良好的防腐蚀保护下能 够得到提高，已进行了各种尝试。另外，ZnAlMg熔体的三元Al-Mg-Zn相图提出了一个非常 复杂的体系，其具有包括二元以及三元的大量金属间相。因此，提供均一的表面并不寻常。
[0025] 与此相关的主要问题通常是表面缺陷，其可能发生于ZnAlMg保护涂层的固化过 程中，原因在于熔膜的选择性氧化。
[0026] 在提供适当的ZnAlMg保护涂层中应考虑的另一些方面是经济、宝贵资源的合理 利用，以及最重要的、生产中必须进行的能量消耗。
[0027] 因此，目的是提供方法及相应扁钢产品，所述产品具有针对腐蚀的技术上特别耐 用且坚固的保护涂层，因而保护涂层的表面应特别均一和光滑。表面品质务求满足客户的 最高要求。
[0028] 另外，该方法应尽可能低能耗、具有成本效益、简单和可再现。
【发明内容】
[0029] 根据本发明，提供一种连续（热浸涂）方法，其可使扁钢产品设置有金属（保护） 涂层，所述涂层保护该扁钢产品的钢基体免受腐蚀攻击和其他外部影响。
[0030] 根据本发明，提供一种具有ZnMgAl合金的金属浴。该ZnMgAl合金根据以下新型 合金概念包含：
[0031] _铝组分（以重量百分比计）大于镁组分（以重量百分比计）；
[0032] -铝组分（以重量百分比计）在1. 8重量百分比~3. 0重量百分比范围；
[0033] -镁组分（以