一种高耐蚀高铝系锌铝镁硅镀层钢板及其制造方法与流程

本发明属于热镀锌，涉及一种高耐蚀高铝系锌铝镁硅镀层钢板及其制造方法。

背景技术：

1、基于热镀铝锌镀层优良的耐蚀性能和表面美观的锌花状态，被广泛应用于家电、建筑等领域。近年来，随着环保意识提高，对产品的耐蚀性和稳定性要求更进一步提高，逐步发展出了高铝系的锌铝镁镀层钢板，即在原有的铝锌镀层基础上，通过添加一定量的镁元素更进一步提高镀层的耐蚀性能。

2、铝锌镀层虽然有很强的表面耐蚀性，但较高的铝含量导致其耐蚀机理主要依靠的还是氧化铝膜层的隔断作用，一旦氧化铝膜层破坏，耐蚀性能将严重下降，此外，铝锌镀层的耐切边腐蚀能力很差，主要是铝的耐蚀机理决定其无法通过流动或形成可流动的密封性好的腐蚀产物，尤其是需要切割加工较厚的板材时，暴露钢基的切边处往往先形成红锈，进而侵蚀整个零件，造成材料失效，特别是边部需要咬合的部位。铝锌镀层中的锌虽然可牺牲性腐蚀，但在边部的流动性仍然较差，且形成的腐蚀产物以氧化锌为主，产物粘附性差，极易剥落，无法保护边部暴露的钢板。

3、在铝锌镀层中加入少量的镁元素，使铝锌枝晶间形成锌铝镁硅合金相，在腐蚀条件下形成可流动的并且致密的腐蚀产物，能够更好的延缓镀层的腐蚀失效，尤其是在切边处，腐蚀产物可对暴露的钢基产生包裹效应，避免钢基受到侵蚀失效。

4、镁的加入使原先的铝锌枝晶间的富锌相和硅颗粒转变为锌铝镁硅复合相，由于锌、镁熔点均低于铝，工艺上铝锌枝晶先凝固，并将锌、镁排挤到枝晶间，形成镁锌金属间化合物、镁硅金属间化合物、锌铝镁三元相及富锌相。

5、富铝枝晶的状态和成分几乎和原始的铝锌镀层相差无几，而耐蚀性能的提高，尤其是对切边保护能力的提高，则完全取决于镁含量的多少和锌铝镁硅复合相的组织形态，通过合理的控制手段不仅能够使硅颗粒形成镁硅金属间化合物，并同时生成镁锌金属间化合物，更能产生大量腐蚀后可流动的锌铝镁共晶组织，对切边起到明显的保护作用。

6、目前实际生产和应用中由于成分设计和工艺控制的不合理，往往导致镀层表面出现板面发黑、黑点增多、切边耐蚀性无法提高等问题，本发明意在通过成分优选和工艺参数设定，制备出耐蚀性能更为优异的铝锌镁硅镀层产品，无论在表面耐蚀性还是抗切边耐蚀性上都有明显的提高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高耐蚀高铝系锌铝镁硅镀层钢板及其制造方法，旨在提高高铝系锌铝镁硅镀层钢板的表面和切边耐蚀性能。通过成分优化和工艺参数设定，形成合理的镀层组织及形态，使镀层耐蚀性能进一步提高。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、一种高耐蚀高铝系锌铝镁硅镀层钢板，镀层中，铝锌枝晶间隙的多元相中，按铝锌枝晶间隙所占总面积计算：mgzn2金属间化合物占比为10％～20％、mg2si金属间化合物占比为2％～5％、、zn-al-mg三元共晶组织占比大于60％，其余为富锌颗粒、富铝颗粒和微量稀土颗粒。

4、镀层中铝锌枝晶间隙区域内，mg含量在4wt％～8wt％、zn含量在60wt％～80wt％、si含量在0.6wt％～1.2wt％、al含量在10wt％～30wt％、稀土总量re在0.05wt％～0.15wt％、fe含量在1.0wt％～2.5wt％。

5、按面积计算，铝锌枝晶占镀层中总面积的75％～85％。枝晶间由富锌相、镁锌金属间化合物、镁硅金属间化合物、锌铝镁三元共晶合金相组成。

6、整体镀层中mg含量在1.1wt％～2.0wt％、zn含量30wt％～45wt％、si含量在1.0wt％～1.7wt％、稀土总量re在0.05wt％～0.15wt％、fe含量1.0wt％～2.5wt％、其余为al和不可避免的杂质。

7、一种高耐蚀高铝系锌铝镁硅镀层钢板的制造方法，带钢出热镀液锅过气刀后在一冷区的冷却速度15～30℃/s、二冷区的冷却速度8～15℃/s，带钢到上顶辊温度低于300℃，带钢入水淬槽温度低于120℃。

8、锌铝镁硅镀液温度为580～600℃，钢板入热镀液锅温度为560～590℃，气刀高度为200～800mm，气刀距离为5～30mm。

9、热镀液中mg含量在0.8wt％～1.6wt％、zn含量30wt％～45wt％、si含量在1.0wt％～1.7wt％、稀土总量re在0.05wt％～0.15wt％、fe含量1.5wt％～3.0wt％、其余为al和不可避免的杂质。

10、铝锌镀层中由于高铝形成氧化铝膜，表面耐蚀性较强，腐蚀往往从铝锌枝晶间隙开始，以mg-zn、mg-si、zn-al-mg三元共晶相取代原有铝锌镀层中的富锌相可大大提高枝晶间隙的耐蚀性，尤其腐蚀产物中出现粘附性好且致密的腐蚀产物，缓解镀层的进一步腐蚀。

11、mgzn2相作为金属间化合物，耐蚀性较强，但含量过低对枝晶间隙保护性差，含量过高作为脆性相容易在成形时发生严重的晶间断裂，所以本发明控制在10％～20％；锌铝镁三元共晶组织占比大于60％，主要通过三元相体腐蚀环境下生成粘稠致密的腐蚀产物，有效阻挡腐蚀介质进一步的侵蚀镀层，如果三元共晶相比例较小，相对的富锌颗粒增多，腐蚀环境下造成易脱落的zno颗粒增多，耐蚀性下降；mg的加入使原本的si颗粒大多形成mg2si相，不仅增加了镀层强度，还抑制变形条件下原先si颗粒的局部应力集中。

12、成品镀层中mg含量在1.1wt％～2.0wt％，而枝晶间隙间的mg含量达到4wt％～8wt％，这主要是通过镀后冷却工艺的控制，使富铝锌枝晶快速冷却并排挤mg、zn等元素至枝晶间隙。

13、镀后冷却中，一冷区(热镀后钢板过气刀接受的第一组冷却)冷速较快15～30℃/s，主要是为了使富铝锌一次和二次枝晶快速凝固，并充分排挤mg元素至枝晶间隙，增加间隙的mg含量，促进更大比例的mg-zn相和锌铝镁三元共晶相的形成。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、一种高耐蚀高铝系锌铝镁硅镀层钢板及其制造方法，通过成分和工艺调整，使镀层中元素分布和组织结构均形成对耐蚀性有力的状态，所形成的组织结构能够大幅度提高镀层的耐蚀性能，尤其切边处的耐蚀性。

技术特征：

1.一种高耐蚀高铝系锌铝镁硅镀层钢板，其特征在于，镀层中，在铝锌枝晶间隙的多元相中，按所占铝锌枝晶间隙总面积计算：mgzn2金属间化合物占比为10％～20％、mg2si金属间化合物占比为2％～5％、zn-al-mg三元共晶组织占比大于60％。

2.根据权利要求1所述的一种高耐蚀高铝系锌铝镁硅镀层钢板，其特征在于，镀层中铝锌枝晶间隙区域内，mg含量在4wt％～8wt％、zn含量在60wt％～80wt％、si含量在0.6wt％～1.2wt％、al含量在10wt％～30wt％、re在0.05wt％～0.15wt％、fe含量在1.0wt％～2.5wt％。

3.根据权利要求1所述的一种高耐蚀高铝系锌铝镁硅镀层钢板，其特征在于，按面积计算，铝锌枝晶占镀层中总面积的75％～85％。

4.根据权利要求1-3其中任意一项所述的高耐蚀高铝系锌铝镁硅镀层钢板，其特征在于，整体镀层中mg含量在1.1wt％～2.0wt％、zn含量30wt％～45wt％、si含量在1.0wt％～1.7wt％、re在0.05wt％～0.15wt％、fe含量1.0wt％～2.5wt％、其余为al和不可避免的杂质。

5.一种如权利要求1-4其中任意一项所述的高耐蚀高铝系锌铝镁硅镀层钢板的制造方法，其特征在于，带钢出热镀液锅过气刀后在一冷区的冷却速度15～30℃/s、二冷区的冷却速度8～15℃/s，带钢到上顶辊温度低于300℃，带钢入水淬槽温度低于120℃。

6.根据权利要求5所述的一种高耐蚀高铝系锌铝镁硅镀层钢板的制造方法，其特征在于，锌铝镁硅镀液温度为580～600℃，钢板入热镀液锅温度为560～590℃，气刀高度为200～800mm，气刀距离为5～30mm。

7.根据权利要求5所述的一种高耐蚀高铝系锌铝镁硅镀层钢板的制造方法，其特征在于，锌铝镁硅镀液的成分为：mg 0.8wt％～1.6wt％、zn 30wt％～45wt％、si 1.0wt％～1.7wt％、稀土0.05wt％～0.15wt％、fe 1.5wt％～3.0wt％，其余为al和不可避免的杂质。

技术总结
本发明涉及一种高耐蚀高铝系锌铝镁硅镀层钢板及其制造方法，镀层中，铝锌枝晶间隙的多元相中，按铝锌枝晶间隙所占总面积计算：MgZn<subgt;2</subgt;金属间化合物占比为10％～20％、Mg<subgt;2</subgt;Si金属间化合物占比为2％～5％、Zn‑Al‑Mg三元共晶组织占比大于60％。本发明旨在提高高铝系锌铝镁硅镀层钢板的表面和切边耐蚀性能。通过成分优化和工艺参数设定，形成合理的镀层组织及形态，使镀层耐蚀性能进一步提高。

技术研发人员：杨洪刚,吕家舜,徐闻慧,金勇,王永明,徐承明,从劲松
受保护的技术使用者：鞍钢股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15