[发明专利]汽车热成型钢无锌花热浸镀含Ca-Hf-Re锌铝合金

说明书

本发明公开了汽车热成型钢无锌花热浸镀含Ca‑Hf‑Re锌铝合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Ca:0.3‑0.5wt.%,Na:0.1‑0.2wt.%,Re:0.2‑0.3wt.%,Ge:1.0‑1.5wt.%,Al:35.0‑42.0wt.%,Hf:0.2‑0.5wt.%，余量为锌。该材料可以在320‑340度用于钢板的热浸镀锌，且相比于传统的纯锌热浸镀具有更好的耐腐蚀性能。对于提升热成型钢用于汽车的防腐性能具有决定意义,且对汽车的轻量化和节能环保降排具有重大意义。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种锌合金。

背景技术

热成形钢板技术是指将钢板经过950度的高温加热之后一次成形，又迅速冷却从而全面提升了钢板强度。屈服度达1000Mpa之高，每平方厘米能承受10吨以上的压力。把这种材料用在车身上，在车身重量几乎没有太大变化情况下，承受力提高了30%。使汽车的刚强度达到全新水准，在欧洲碰撞测试中达到五星级标准。超高强度和高强度车身材料，具有极高的机械安全性。而热成型钢板则主要应用于前、后保险杠骨架以及A柱、B柱等重点部位，在发生撞击时，尤其在正面和侧面撞击时，可有效减少驾驶舱变形，保护驾乘人员的安全。

热浸镀简称热镀。热镀是把被镀件浸入到熔融的金属液体中使其表面形成金属镀层的一种工艺方法。具体是将被镀的钢铁材料浸入熔融的镀层金属中再取出冷却，使其表面形成金属镀层，它广泛用于低熔点金属锌、锡、铝、铅及其合金镀层的生产，主要以防蚀为目的，并有一定装饰作用。锌的熔点很低，只有419.7℃，且在450-480℃的温度范围内就可以浸镀。一般得到的灰色镀层由两个分层构成：外层为锌层，内层是铁一锌金属间化合物层。金属间化合物的生成可以使镀层与基体间呈现冶金结合，附着牢固。由于锌具有良好的延展性，其合金层与钢基附着牢固，因此热镀件可进行冷冲、轧制、拉丝、弯曲等各种成型而不损坏镀层。纯锌层是热镀锌中最富有塑性的一层镀锌层，其性质基本接近于纯锌，具有延展性，所以它富于挠性。

热浸镀锌铝合金的防腐，使镀层既具有电化学保护作用，又具有机涂层的隔离保护作用。镀层综合防护性能好，适应性强，明显地提高了腐蚀性环境下的防腐蚀能力。热浸镀铝锌钢板因其优良的耐热耐腐蚀性能、抗高温氧化性能、耐反射性和外观装饰性能等而得到了广泛的应用。汽车质量的降低与能耗和尾气排放密切相关。因此，汽车轻量化对节能和环保意义重大。为了实现汽车车身轻量化，热成形超高强钢在车身上的应用越来越普遍。随着汽车轻量化的不断发展，热成形钢得到越来越快的发展，普通镀层己满足不了热成形工艺的要求。热浸镀锌铝钢板具有优良的耐热耐腐蚀性能、抗高温氧化性能和外观装饰性能等，得到普遍的应用。

锌花板是正常凝固过程中，晶粒自由长大形成的具有明显锌花形貌的镀层板。任何凝固过程中，过冷度都是相变的必要条件，锌镀层的凝固也不例外。钢板进入锌锅以后，其温度迅速与锌液达到平衡。出锌锅以后，热量由带钢向液态的镀层传导，直至局部过冷。在带钢与液锌层的界面上优先形成晶核，一旦形核，这些晶核在很小的过冷度下就可以长大为枝晶。一次枝晶长大到一定程度之后，生长出二次枝晶，最后枝晶与枝晶相连接，布满整个界面。锌花只是具有观赏价值，无实际使用价格。相反，在防腐蚀方面并不好，表面涂装后显得凸凹不平。

目前国内对锌铝镀层研究甚少，国内汽车制造厂使用的镀锌铝热冲压成形钢主要依靠进口。世界冶金工业结构调整步伐加快，生产的重心将由发达国家向发展中国家转移。目前我国正处于工业化进程中，国民经济各部门的持续、快速发展和产业升级对钢铁产品的品种、质量提出了更高的要求。加快了我国冶金工业的结构调整，将具有重要意义。我国钢材热浸镀锌的发展与世界水平相比还存在一定的差距。现有热镀锌生产线多数存在技术落后、锌耗高、产品产量低、产品质量差、生产成本高、能量耗费大、环保措施不力，常造成严重环境污染等缺点，此类生产线难以满足我国国民经济腾飞的需要。寻求更好的热浸镀铝锌材料是目前热成型钢板热浸镀锌铝应用研究和产业化中的关键问题之一。

发明内容