[发明专利]一种添加稀土的锌铝镁镀层钢板

说明书

技术领域

本发明属于金属合金技术领域，涉及一种钢板，尤其涉及一种提高耐腐蚀性能、提高硬度与可焊性能的添加稀土的锌铝镁镀层钢板。

背景技术

被誉为工业粮食的钢铁在工业、农业、生产活动、日常生活等领域中起着非常重要的作用。但是钢铁在空气中极易受到腐蚀，不仅会影响钢板表面美观，而且经过一段时间后钢板还会发生失效情况。

随着用户对钢板的耐腐蚀性要求越来越高，传统的镀锌钢板已经无法满足需求，迫切需要开发一种新型热镀锌液，进一步提高钢板的耐蚀性能。稀土元素在高温下与氧、氢、硫等有极强的吸收和结合能力，具有净化熔体和细化晶粒的作用。因此，稀土常常被用作金属材料的微合金化元素。热浸镀锌是防止钢材腐蚀的重要方法，为了提高热镀锌钢板的性能，新型锌合金镀层钢板如铝锌镀层钢板等不断被开发出来。

近年来，锌铝镁镀层钢板得到了快速发展。研究表明，尽管锌铝镁镀层成分不同，但当镀层中铝、镁含量均大于1％时，镀层具有较为相似的性能。一般情况下，锌铝镁镀层钢板的耐蚀性是镀锌板的4倍。锌铝镁镀层钢板耐膜下腐蚀性好、具有自愈性，可以降低封蜡、涂漆等二次防腐要求或省却二次防腐，降低二次防腐成本并提高生产效率。

公开号为CN1398304A，公开日为2003年2月19日，名称为“热浸镀高Al的Zn-Al-Mg合金的钢板”的中国专利文献公开了一种镀层为Zn-Al-Mg合金的镀层钢板，该钢板镀层的各化学成分的质量百分含量为：Al:10%-22%，Mg:1-5%，以及选择以下化学成分的任意一种：Ti:0.002-0.1%，B:0.001-0.045%，Si:0.005-0.5%，该镀层显现出由混合在Al/Zn/Zn2Mg三元共晶结构的基体中的一次Al晶相构成的金相组织，在该镀层的金相组织中基本上不存在Zn11Mg2相。

公开号为CN101558182A，公开日为2009年10月14日，名称为“热镀Zn-Al系合金钢板及其制造方法”的中国专利文献提供了一种热镀Zn-Al系合金钢板，该合金钢板具有金属光泽的镀敷外观和优良的耐黑变性能。该合金钢板的热镀Zn-Al系合金层中所含化学成分为：Al1.0-10wt%，Mg0.2-1.0wt%h和Ni：0.005-0.1wt%，余量为Zn和其他不可避免的杂质。该热镀钢板的制造方法是，先将钢板浸渍于熔融Zn-Al系合金镀液中，再从镀液中吊起冷却，最后将钢板冷却至250℃，冷却速度为1-15℃/秒。

以上这些专利文献公开的技术方案中均添加了铝镁，但是防腐蚀性能与硬度的提升并不明显。

发明内容

本发明的目的在于为了解决传统的镀锌钢板耐腐蚀性能与硬度无法满足需求的缺陷而提供一种提高耐腐蚀性能、提高硬度与可焊性能的添加稀土的锌铝镁镀层钢板。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种添加稀土的锌铝镁镀层钢板，其包括基板和裹覆在基板上的镀层，所述镀层的化学元素成分为：铝10-15wt%、镁3-5wt%、硅0.2-1wt%、钨0.3-0.5wt%、钛0.5-0.8wt%、混合稀土元素0.05-0.09wt%，其余为锌和不可避免的杂质。在本技术方案中，在镀层中加入混合稀土元素，可以使镀层组织细化，渗入晶界的稀土原子具有阻止α-Fe再结晶及晶粒长大的作用，同时，稀土与金属中的杂质原子形成稳定的高熔点化合物，改变了结晶状态，细化了晶粒，改善了渗层性能，使镀层致密均匀，提高抗高温氧化性和耐腐蚀性能，阻碍外界原子向镀层内部扩散，延缓腐蚀过程，可以减薄镀层厚度，降低锌材的消耗，提高热镀液的流淌性，同时提高镀层的硬度。

作为优选，混合稀土元素为铈、镧、镱与铼的混合物，铈、镧、镱与铼的质量比为3:2：1：1。

作为优选，钨元素以纳米氮化钨的形式加入到镀层中。在本技术方案中，纳米氮化钨的加入有助于提高镀层的硬度，以纳米级形式加入可以让纳米氮化钨更好的分散在镀层中。

作为优选，钛元素以改性后的纳米二氧化钛加入到镀层中。在本技术方案中，纳米二氧化钛的加入可以使的镀层的防腐蚀性能进一步增加。

作为优选，纳米二氧化钛的改性方法为：在85-95℃下将硫酸铝和硅酸钠按摩尔比为1:2的比例加入到纳米二氧化钛浆料中，搅拌的同时在外部施加65-85KHz的超声波，时间70-85min，调节pH至7，过滤并在120-150℃下烘干。

作为优选，锌铝镁镀层钢板是将基板进行预处理后，进入热镀液中热浸镀使用气刀将镀液吹匀后冷却，在基板表面形成镀层。