一种中铝热镀锌铝镁合金钢板及其生产方法与流程

本发明涉及钢板生产技术领域，具体的涉及一种中铝热镀锌铝镁合金钢板及其生产方法。

背景技术：

随着钢铁材料及涂镀技术的发展，人们对镀层钢材耐蚀性提出了更高要求，传统的热镀锌镀层(纯锌镀层)钢材已经不能满足应用要求，高耐蚀的55％al-zn、zn-5％al和铝锌镁(al-zn-mg)合金镀层成为镀层材料发展的重点。zn-al-mg合金镀层，由于具有高耐蚀性和端口耐蚀保护等特点，成为目前镀层钢板的最优选择。锌铝镁镀层钢板具有超强的抗腐蚀性、耐磨性、耐涂装性和良好的焊接加工性能，可适应各种恶劣环境，是一种新型的环保节能型钢板；其切口及打孔位置具有自愈功能，无需后处理，这一特殊性能克服了传统镀层板的先天缺陷，综合性价比高，可代替普通镀锌板、彩钢、不锈钢及铝板等材料。

例如，在申请公布号为cn108441796a的专利中公开了一种热镀锌铝镁合金钢板及其生产工艺，其包括：钢板及其表面的镀层，所述镀层包括以下组分：铝、镁、铈、镧、锑和锌，将锌锭放入锌锅中进行加热融化；放入镁锌合金锭、铝锌合金锭和稀土，融化后取样，对样品进行光谱分析，测定各化学成分，然后根据各成分的实际含量进行锌锭、镁锌合金锭、铝锌合金锭和稀土的继续添加，搅拌均匀，然后进行样品的光谱分析，直到符合组分的含量要求；对钢板进行光整，然后正面进行钝化处理；进行钢板的镀锌，入锅前进行钢板的预热，镀锌后进行退火。通过上述方式，可提升热镀锌铝镁合金钢板的耐腐蚀性，而且不易发生镀层剥落。但其存在如下未解决的问题：热浸镀锌铝镁镀层的生产难度比纯锌镀层大，其主要表现在镀液表面氧化增加、镀层表面缺陷增多等；且浸镀过程中，镀液中不可避免的存在的锌渣会粘附在钢板表面形成夹渣，严重影响钢板表面质量。

锌渣的产生是因为镀液中的铁含量超过了其饱和溶解度。要减少锌渣的生成，控制锌锅中的铁含量是一种思路，另一种思路是让更多的铁溶解在锌液中，从而不会生成锌渣对钢板质量产生影响。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题在于提供一种中铝热镀锌铝镁合金钢板及其生产方法，其能够缓解镀液表面氧化增加、镀层表面缺陷增多等问题，有效降低热浸镀锌铝镁镀层的生产难度；且在浸镀过程中可有效防止锌渣贴附在钢板表面上，从而可保障钢板的表面质量。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种中铝热镀锌铝镁合金钢板，包括基板和镀覆在基板上的镀层，所述镀层包括如下质量百分比的化学成分：al10％～15％；mg1％～6％；sr0.0015％～0.003％，余量为zn和其他不可避免的杂质；

上述热镀锌铝镁合金钢板的生产方法包括如下步骤：

s1、基板预处理：对基板进行退火处理，退火处理的保护气氛为n2和h2，其中h2的体积百分比为5％～30％；

s2、浸镀：将锌锭放入锌锅中加热融化，再加入铝锌合金锭、镁锌合金锭及锶锌合金锭，待其融化形成镀液后，在锌锅顶部输入惰性气体，营造绝氧环境并加热升温；在将步骤s1中处理后的基板入锅前先对其进行预热，预热温度控制为480～520℃，待锌锅的温度达到440～480℃时，将预热后的基板放入锌锅中，浸镀1～10秒后取出，得到钢板半成品；

s3、钢板处理：对步骤s2中所得的钢板半成品进行退火处理，最终得到热镀锌铝镁合金钢板。

进一步地，所述镀层在厚度方向上包括相互衔接的母层和抑制层，所述抑制层与基板接触，所述抑制层中的sr含量低于母层中的sr含量，所述热镀锌铝镁合金钢板在生产时先在一个锌锅中通过浸镀的方式镀上抑制层，经过退火处理后，再在另一个锌锅中通过浸镀的方式镀上母层。

更进一步地，所述抑制层的厚度小于或等于1.0μm。

上述热镀锌铝镁合金钢板的生产方法的步骤s2中采用了一种新型锌锅，其具体结构为：

所述锌锅包括呈圆筒形的锅体及设于锅体内并延伸至锅体外的耐高温的铁渣送出机构，所述锅体底部固定有水平设置的转盘，所述转盘下方设有支撑架，所述转盘的底面中心处固定连接有穿过支撑架并竖直向下延伸的驱动轴，所述驱动轴的下端连接驱动电机一；

所述铁渣送出机构包括沿锅体内周侧等间距分布的至少两个传送带结构及与传送带结构一一对应并分别位于单个传送带结构上部一侧的铁渣承接组件，所述带传动结构包括竖直设置的传送带及分别位于传送带上、下端部的滚筒，所述传送带的宽度方向位于锅体的径向上，所述传送带的内侧面上沿其长度方向等间距固定有条形磁铁，所述滚筒中心轴上设有横向设置的固定轴，位于上方的固定轴背向锅体中心处的一端连接驱动电机二，所述支撑架顶面上对应传送带结构的位置均固定有一块竖直向上延伸的固定板，所述固定板上端固定有用来安装驱动电机二的托板，所述托板背向固定板的一侧固定有竖直向下伸入锅体内下部的安装板，位于下方的固定轴的一端连接在安装板上，所述滚筒外表面上开设有环绕滚筒一周的凹槽，所述凹槽的宽度不小于条形磁铁的长度，且凹槽的深度不小于条形磁铁的厚度，所述滚筒之间设有竖直固定在安装板上的隔磁板；所述铁渣承接组件包括安装在固定板上的储料盒、设于储料盒上方的折形滑道及固定于折形滑道上端的刮刀，所述刮刀抵接在传送带上部一侧外表面上，且刮刀的宽度大于条形磁铁的长度，所述折形滑道由连接刮刀的一侧向另一侧渐低并逐渐延伸至锅体外侧，所述折形滑道的下端位于储料盒的正上方，且折形滑道的下端侧底部固定连接到储料盒的顶部上。

进一步地，所述支撑架包括水平设置的平面板及支撑于平面板底面周侧的支撑腿，所述平面板上表面开设有刚好供转盘卡入的限位槽，所述限位槽的底部中心处开设有足以供驱动轴穿过的通孔。这样设置能为转盘提供支撑作用的同时提供限位作用，且便于驱动电机一的安装。

进一步地，所述锅体内上部设有水平设置的限位环，所述限位环的中轴线与锅体的中轴线重合，所述铁渣送出机构位于限位环外侧，所述基板的进出活动范围均位于限位环的内侧，所述限位环的底面沿其周圈等间距固定有至少三根向下延伸至连接到锅体内底面上的连杆。限位环可分隔其所在高度的基板活动区和铁渣送出机构作用区，从而为基板的浸镀操作提供便利，限位环通过连杆连接于锅体内底部，可避免阻碍铁渣、锌渣等在离心力作用下向周侧移动的过程。

进一步地，所述连杆的下部共同固定连接一块水平设置的滤板，所述滤板上的滤孔小于锌渣的粒径。滤板可较好的阻止已沉淀的锌渣上浮，从而可避免该部分锌渣接触并贴附在钢板表面上，有利于提高钢板的表面质量。

3.有益效果

(1)本发明的镀层中含有al、mg、sr及zn，其中al的质量百分数为10％～15％，al与钢板中的铁可生成化合物中间层，该中间层能提高镀层与钢板表面的粘附力，且al有良好的耐腐蚀性能和耐热氧化性能；添加mg可使钢板具有超强抗腐蚀性和端口耐蚀保护特点；添加sr可细化晶粒，避免冷却过程中由于mg2zn11的产生造成钢板表面出现黑点和钢板耐腐蚀性下降的问题。本发明成功进行了“中铝”锌铝镁镀层的生产；制得的热镀锌铝镁合金钢板的组织在不同位置含有两种镁化合物，能够使镀层表面的zn-al氧化层更加稳定和致密，能够缓解镀液表面氧化增加、镀层表面缺陷增多等问题，有效降低热浸镀锌铝镁镀层的生产难度，并能提高热镀锌铝镁合金钢板的耐蚀性。本发明提供的生产方法中的锌锅底部连接由驱动电机一驱动转动的转盘，可带动锌锅转动，使得锅体内的镀液受到离心力的作用而转动，镀液中的铁渣和锌渣均在离心力的作用下向锅体内周侧移动并随镀液转动；锅体内周侧设有延伸至锅体外的铁渣送出机构，铁渣送出机构包括沿锅体内周侧等间距分布的至少两个传送带结构及与传送带结构一一对应并分别位于单个传送带结构上部一侧的铁渣承接组件，传送带结构的传动带的内侧面沿其长度方向等间距固定有条形磁铁，铁渣承接组件包括安装在固定板上的储料盒、设于储料盒上方的折形滑道及固定于折形滑道上端的刮刀，刮刀抵接在传送带上部一侧外表面上。应用时，传送带环绕两个滚筒行走，带动其上的条形磁铁移动，当铁渣移动至传送带附近时，条形磁铁对铁渣的磁吸作用使得铁渣贴附在传送带的表面上，然后随着传送带的移动，可将铁渣带出镀液，随后当传送带载着铁渣经过刮刀所在处时，铁渣被刮刀刮动而脱离传送带并落入折形滑道内，然后铁渣随折形滑道移动最终落入储料盒内，即实现对镀液中铁渣的提取和收集，从而能大大减少镀液中的铁含量，进而可减少锌渣的产生；且锌渣受离心力向周侧移动，而基板在锅体内中部进行浸镀操作，两者协作，可有效防止铁渣和锌渣贴附在钢板表面上，从而可保障钢板的表面质量。

综上，本发明成功进行了“中铝”锌铝镁镀层生产，制得的热镀锌铝镁合金钢板能够缓解镀液表面氧化增加、镀层表面缺陷增多等问题，有效降低热浸镀锌铝镁镀层的生产难度，并能提高热镀锌铝镁合金钢板的耐蚀性；且在浸镀过程中可有效防止锌渣贴附在钢板表面上，从而可保障钢板的表面质量。

附图说明

图1为本发明中采用的锌锅的结构示意俯视图；

图2为图1中c-c截面的结构示意图；

图3为图2中区域a的结构放大示意图；

图4为图1中d-d截面的结构示意图；

图5为图4中区域b的结构放大示意图。

附图标记：1、锅体；2、转盘；3、驱动轴；4、驱动电机一；5、平面板；6、支撑腿；7、限位槽；8、限位环；9、连杆；10、滤板；11、传送带；12、滚筒；13、条形磁铁；14、固定轴；15、驱动电机二；16、固定板；17、托板；18、安装板；19、凹槽；20、隔磁板；21、储料盒；22、折形滑道；23、刮刀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

一种中铝热镀锌铝镁合金钢板，包括基板和镀覆在基板上的镀层，所述镀层包括如下质量百分比的化学成分：al10％；mg6％；sr0.003％，余量为zn。

上述热镀锌铝镁合金钢板主要采用含约84％zn镀层避免钢板发生腐蚀，在研究过程中发现加入的10％al、6％mg能够优化镀层的组织并提高镀层的耐蚀性，特别是在端面具有自我保护的功能。

上述热镀锌铝镁合金钢板的生产方法包括如下步骤：

s1、基板预处理：对基板进行退火处理，退火处理的保护气氛为n2和h2，其中h2的体积百分比为5％；

s2、浸镀：将锌锭放入锌锅中加热融化，再加入铝锌合金锭、镁锌合金锭及锶锌合金锭，待其融化形成镀液后，在锌锅顶部输入惰性气体，营造绝氧环境并加热升温；在将步骤s1中处理后的基板入锅前先对其进行预热，预热温度控制为480℃，待锌锅的温度达到480℃时，将预热后的基板放入锌锅中，浸镀10秒后取出，得到钢板半成品；

s3、钢板处理：对步骤s2中所得的钢板半成品进行退火处理，最终得到热镀锌铝镁合金钢板。

上述生产方法的步骤s2中采用了一种新型锌锅，其具体结构为：

如图1所示，所述锌锅包括呈圆筒形的锅体1及设于锅体1内并延伸至锅体1外的耐高温的铁渣送出机构，如图2及图4所示，所述锅体1底部固定有水平设置的转盘2，所述转盘2下方设有支撑架，所述转盘2的底面中心处固定连接有穿过支撑架并竖直向下延伸的驱动轴3，所述驱动轴3的下端连接驱动电机一4；所述支撑架包括水平设置的平面板5及支撑于平面板5底面周侧的支撑腿6，所述平面板5上表面开设有刚好供转盘2卡入的限位槽7，所述限位槽7的底部中心处开设有足以供驱动轴3穿过的通孔；这样设置能为转盘2提供支撑作用的同时提供限位作用，且便于驱动电机一4的安装；

所述铁渣送出机构包括沿锅体1内周侧等间距分布的至少两个传送带11结构及与传送带11结构一一对应并分别位于单个传送带11结构上部一侧的铁渣承接组件(图1中仅示出了两个传送带11结构)，所述带传动结构包括竖直设置的传送带11及分别位于传送带11上、下端部的滚筒12，所述传送带11的宽度方向位于锅体1的径向上，如图2及图4所示，所述传送带11的内侧面上沿其长度方向等间距固定有条形磁铁13，所述滚筒12中心轴上设有横向设置的固定轴14，位于上方的固定轴14背向锅体1中心处的一端连接驱动电机二15，所述支撑架顶面上对应传送带11结构的位置均固定有一块竖直向上延伸的固定板16，所述固定板16上端固定有用来安装驱动电机二15的托板17，所述托板17背向固定板16的一侧固定有竖直向下伸入锅体1内下部的安装板18，位于下方的固定轴14的一端连接在安装板18上，如图3及图5所示，所述滚筒12外表面上开设有环绕滚筒12一周的凹槽19，所述凹槽19的宽度不小于条形磁铁13的长度，且凹槽19的深度不小于条形磁铁13的厚度，所述滚筒12之间设有竖直固定在安装板18上的隔磁板20(可防止两侧的条形磁铁13之间的相互影响)；如图1、图2及图3所示，所述铁渣承接组件包括安装在固定板16上的储料盒21、设于储料盒21上方的折形滑道22及固定于折形滑道22上端的刮刀23，所述刮刀23抵接在传送带11上部一侧外表面上，且刮刀23的宽度大于条形磁铁13的长度，所述折形滑道22由连接刮刀23的一侧向另一侧渐低并逐渐延伸至锅体1外侧，所述折形滑道22的下端位于储料盒21的正上方，且折形滑道22的下端侧底部固定连接到储料盒21的顶部上。

如图1、图2及图4所示，所述锅体1内上部设有水平设置的限位环8，所述限位环8的中轴线与锅体1的中轴线重合，所述铁渣送出机构位于限位环8外侧，所述基板的进出活动范围均位于限位环8的内侧，所述限位环8的底面沿其周圈等间距固定有至少三根向下延伸至连接到锅体1内底面上的连杆9。限位环8可分隔其所在高度的基板活动区和铁渣送出机构作用区，从而为基板的浸镀操作提供便利，限位环8通过连杆9连接于锅体1内底部，可避免阻碍铁渣、锌渣等在离心力作用下向周侧移动的过程。

如图2及图4所示，所述连杆9的下部共同固定连接一块水平设置的滤板10，所述滤板10上的滤孔小于锌渣的粒径。滤板10可较好的阻止已沉淀的锌渣上浮，从而可避免该部分锌渣接触并贴附在钢板表面上，有利于提高钢板的表面质量。

上述新型锌锅的主要作用原理为：

启动驱动电机一4转动，直接带动转盘2转动，带动锅体1随之转动，使得锅体1内的镀液受到离心力的作用而转动，镀液中的铁渣和锌渣均在离心力的作用下向锅体1内周侧移动并随镀液转动；启动驱动电机二15，带动上方的固定轴14转动，位于上方的滚筒12随之转动，通过传送带11带动位于下方的滚筒12转动，传送带11环绕两个滚筒12行走，带动其上的条形磁铁13移动，一侧的传送带11上的条形磁铁13向上移动，另一侧的传送带11上的条形磁铁13向下移动，当铁渣移动至传送带11附近时，条形磁铁13对铁渣的磁吸作用使得铁渣贴附在传送带11的表面上，然后随着传送带11的移动，可将铁渣带出镀液，随后当传送带11载着铁渣经过刮刀23所在处时，铁渣被刮刀23刮动而脱离传送带11并落入折形滑道22内，然后铁渣随折形滑道22移动最终落入储料盒21内，即实现对镀液中铁渣的提取和收集，从而能大大减少镀液中的铁含量，进而可减少锌渣的产生；且锌渣受离心力向周侧移动，而基板在锅体1内中部进行浸镀操作，两者协作，可有效防止铁渣和锌渣贴附在钢板表面上，从而可保障钢板的表面质量。

实施例2

本实施例中的热镀锌铝镁合金钢板与实施例1的不同之处在于：

在本实施例中，所述镀层包括如下质量百分比的化学成分：al11％；mg2％；sr0.0026％，余量为zn。

上述热镀锌铝镁合金钢板主要采用含约87％zn镀层避免钢板发生腐蚀，在研究过程中发现加入的11％al、2％mg能够优化镀层的组织并提高镀层的耐蚀性，特别是在端面具有自我保护的功能。

上述热镀锌铝镁合金钢板的生产方法与实施例1的不同之处在于：

步骤s1中h2的体积百分比为12％；

步骤s2中预热温度控制为490℃，待锌锅的温度达到470℃时，将预热后的基板放入锌锅中，浸镀8秒后取出。

其他同实施例1。

实施例3

本实施例的热镀锌铝镁合金钢板与实施例1的不同之处在于：

在本实施例中，所述镀层在厚度方向上包括相互衔接的母层和抑制层，所述抑制层与基板接触，所述抑制层中的sr含量低于母层中的sr含量，所述抑制层包括如下质量百分比的化学成分：al13％；mg4％；sr0.0022％，余量为zn；所述母层包括如下质量百分比的化学成分：al13％；mg4％；sr0.0024％，余量为zn。

上述热镀锌铝镁合金钢板主要采用含约83％zn镀层避免钢板发生腐蚀，在研究过程中发现加入的13％al、4％mg能够优化镀层的组织并提高镀层的耐蚀性，特别是在端面具有自我保护的功能。

在本实施例中，所述抑制层的厚度为1.0μm。

上述热镀锌铝镁合金钢板的生产方法与实施例1的不同之处在于：

步骤s1中h2的体积百分比为18％；

步骤s2中准备两个锌锅，一个按控制层的配比准备镀液，另一个按母层的配比准备镀液；对基板的预热温度控制为500℃，待锌锅的温度达到460℃时，将预热后的基板放入对应控制层的锌锅中，浸镀5秒后取出，经过退火处理后，再在对应母层的锌锅中浸镀6秒，然后取出，得到钢板半成品。

其他同实施例1。

实施例4

本实施例的热镀锌铝镁合金钢板与实施例3的不同之处在于：

在本实施例中，所述抑制层包括如下质量百分比的化学成分：al14％；mg2％；sr0.0018％，余量为zn；所述母层包括如下质量百分比的化学成分：al14％；mg2％；sr0.0020％，余量为zn。

上述热镀锌铝镁合金钢板主要采用含约84％zn镀层避免钢板发生腐蚀，在研究过程中发现加入的14％al、2％mg能够优化镀层的组织并提高镀层的耐蚀性，特别是在端面具有自我保护的功能。

在本实施例中，所述抑制层的厚度为0.8μm。

上述热镀锌铝镁合金钢板的生产方法与实施例3的不同之处在于：

步骤s1中h2的体积百分比为24％；

步骤s2中对基板的预热温度控制为510℃，待锌锅的温度达到450℃时，将预热后的基板放入对应控制层的锌锅中，浸镀3秒后取出，经过退火处理后，再在对应母层的锌锅中浸镀5秒，然后取出，得到钢板半成品。

其他同实施例3。

实施例5

本实施例的热镀锌铝镁合金钢板与实施例3的不同之处在于：

在本实施例中，所述抑制层包括如下质量百分比的化学成分为al15％；mg1％；sr0.0015％，余量为zn；所述母层包括如下质量百分比的化学成分：al15％；mg1％；sr0.0016％，余量为zn。

上述热镀锌铝镁合金钢板主要采用含约84％zn镀层避免钢板发生腐蚀，在研究过程中发现加入的15％al、1％mg能够优化镀层的组织并提高镀层的耐蚀性，特别是在端面具有自我保护的功能。

在本实施例中，所述抑制层的厚度为0.9μm。

上述热镀锌铝镁合金钢板的生产方法与实施例3的不同之处在于：

步骤s1中h2的体积百分比为30％；

步骤s2中对基板的预热温度控制为520℃，待锌锅的温度达到440℃时，将预热后的基板放入对应控制层的锌锅中，浸镀1秒后取出，经过退火处理后，再在对应母层的锌锅中浸镀2秒，然后取出，得到钢板半成品。

其他同实施例3。

上述各实施例中所述热镀锌铝镁合金钢板的耐腐蚀性能的作用原理为：在腐蚀环境中，镀层表面的镁化合物受腐蚀的影响会在端面形成保护层，避免钢板基体受到腐蚀，并激活铝的耐腐蚀功能，减少镀层的损耗，能够满足建筑方面要求，而且与优耐板相比，在距海边100～200m的位置，依然能够保证建筑屋顶10a耐腐蚀要求。该钢板的耐腐蚀性能达到普通镀锌板的10～18倍，可用于厂房、高速路护栏、空调、冰箱冲压件的制造，且不需要喷漆。

由上述内容可知，本发明成功进行了“中铝”锌铝镁镀层生产，制得的热镀锌铝镁合金钢板能够缓解镀液表面氧化增加、镀层表面缺陷增多等问题，有效降低热浸镀锌铝镁镀层的生产难度，并能提高热镀锌铝镁合金钢板的耐蚀性；且在浸镀过程中可有效防止锌渣贴附在钢板表面上，从而可保障钢板的表面质量。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。