[发明专利]一种热浸镀钢及其制造方法

说明书

本发明提供了一种热浸镀钢及其制造方法，所述热浸镀钢包括钢基体及其上形成的锌‑铝‑镁镀层，以镀层总重量计，所述锌‑铝‑镁镀层中包含如下组成元素：1重量％至4重量％的Mg；1重量％至4重量％的Al；0.01重量％至0.1重量％的Ca和/或Ba；0.1重量％至0.4重量％的Li；0.1体积％至10体积％的Zn‑Mg相和/或Zn‑Mg‑Al相。为了避免出现镀层流纹和黑变缺陷，本发明向镀浴中添加了少量的其他合金元素，提高了阴极保护能力，并优化了热浸镀工艺，从而获得了具有对铝板优良阴极保护性能和良好镀层外观的热浸镀钢，且耐腐蚀性能具有一定程度的改善。

技术领域

本发明属于热浸镀技术领域，具体涉及一种热浸镀钢及其制造方法。

背景技术

通过阴极方式抑制铁腐蚀的镀锌法具有优异的抗腐蚀效果和经济可行性，从而广泛应用于制备具有良好抗腐蚀特性的钢材料。特别地，通过将钢材料浸入熔融锌中而形成镀层的热浸锌镀覆钢与电镀锌钢相比具有更简单的制造过程和更低的产品价格，因此，热浸锌镀覆钢在许多各种不同的工业例如汽车工业、电器工业和建筑工业中的需求日益增加。

镀锌的钢具有阴极保护特性，由于锌比铁具有更低的氧化还原电势，当镀锌的钢暴露在环境中时，锌优先于钢被腐蚀，使得钢受到保护。此外，由于镀层被氧化而在钢表面形成较致密的氧化产物，也可以将钢与环境隔离开，因此镀锌钢极大提高了钢的耐腐蚀性。

然而，由于工业活动的增加，空气污染和其他环境污染的恶化已日益严重，且有关节约资源和能源的规定已更加严格，因此，开发与现有的锌镀覆钢相比具有改善的优异耐腐蚀性的钢材料的需求日益增加。除此之外，随着钢强度的提高，钢的使用厚度在不断减小，在相同环境下腐蚀锈穿的时间不断缩短，因此也需要开发出具有改善性能的耐腐蚀镀层材料才能满足需求。

目前，通过在纯锌镀浴中加入诸如镁、铝等元素来制造锌合金镀层钢的研究已经进行了多年。典型的锌合金镀层钢包括Zn-55重量％Al-1.6重量％Si钢(GalvalumeTM钢)，然而由于Al含量太高，不可避免地降低镀层牺牲阳极的保护能力。此外，太高的Al含量将导致镀浴温度太高，而且镀浴中的Al更加活泼，因此钢在热浸镀过程中会产生更多的熔渣和底渣，不仅增加了成本，而且导致镀层表面质量恶化。

鉴于以上情况，目前已经对在Zn-Al镀浴中添加Mg形成的Zn-Al-Mg合金镀浴进行了研究，其在提高切口区域和加工成形区域的耐腐蚀性的同时，降低镀浴中的Al含量。然而，由于镀层中的Mg更易于被氧化，在热浸镀过程中镀层表面的Mg与空气中的氧会快速形成Mg的氧化物薄膜。随着热浸镀镀层的冷却和凝固，表面的氧化物薄膜与热浸镀镀层内部之间的流动性产生了差异，导致在镀层表面形成横向的镀层流纹。现有技术中也试图通过向上述镀层添加0.001到0.05重量％的Be抑制这种镀层流纹的发生。但是大量研究后发现，添加Be对抑制镀层流纹效果有限，而且Be添加到镀浴中容易形成剧毒的氧化物，难以实际使用。

另一方面，由于镀层中的Al在空气中易于形成致密的Al基氧化物膜，本发明的发明人通过研究发现，Al基氧化物膜达到一定厚度时，会导致镀层表面颜色发暗，如果氧化铝薄膜厚度不均，则镀层表面发暗程度也会不同，使得这种镀层表面颜色无法满足使用需要，也就是黑变缺陷。

此外，随着汽车工业的发展，铝板的使用量迅速增大。由于铝的氧化还原电势比钢低，因此在铝板与钢接触位置容易出现铝板优先锈穿。目前的纯锌镀层以及Zn-Al-Mg镀层对钢具有良好的阴极保护作用，但是对钢与铝板的接触位置的阴极保护作用较弱，还无法满足对铝板的保护作用。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种热浸镀钢及其制造方法，所述热浸镀钢对铝板具有阴极保护性能，并且具有良好的镀层外观和表面质量，耐腐蚀性能也具有一定的改善。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种热浸镀钢，包括钢基体及其上形成的锌-铝-镁镀层，以镀层总重量计，所述锌-铝-镁镀层中包含如下组成元素：