[发明专利]一种低成本高耐蚀铝合金镀层热冲压成形钢的生产方法

说明书

本发明公开了一种低成本高耐蚀铝合金镀层热冲压成形钢的生产方法，所述生产方法包括预氧化、连续退火、热浸镀、镀后合金化、镀后冷却工序；所述镀层基于总重量，成分组成及含量为：Ni：0‑0.5wt%，Mg：0.2‑10.0wt%，Fe≤60.0wt%，其余为Al及不可避免的杂质。本发明利用Al和基板Fe形成合金化提高抗高温氧化性，通过添加少量的Ni进一步提高抗高温氧化性，同时通过添加Mg元素提高高温耐蚀性能；铝合金镀层技术生产成本低于Al‑Si、Al‑Si‑Cu、Al‑Si‑Ni、Al‑Si‑Mg‑Cu，耐蚀性好于Al‑Si、GI、GA等镀层，且具有良好的热冲压成形性能，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于钢铁材料表面防护技术领域，具体涉及一种低成本高耐蚀铝合金镀层热冲压成形钢的生产方法。

背景技术

热成形钢通过加热、热成形、淬火工艺实现了1500MPa以上的超高强性能，避免了冷成形过程中的高变形抗力、回弹、破裂等缺陷，在汽车轻量化应用上越来越广泛，车身应用比例达到30%以上。在此基础上，由于能够解决热成形钢成形过程中表面氧化，模具损伤，摩擦力控制不稳定的问题，镀层热成形钢得到了快速发展，在中高端车型上应用比例越来越高。目前正在开发和已经商业化的镀层热成形钢包括Al-Si镀层、Al-Si-Cu、Al-Si-Ni、GI镀层、GA镀层、X-TEC镀层和Zn-Ni镀层，生产成本、工艺难度、产品质量仍然是制约这些镀层技术应用和推广的关键因素。Al-Si镀层、GI镀层、GA镀层虽然已经商业化，但是存在生产成本高，抗高温氧化性能不高的缺陷，另外生产工艺窗口窄，生产过程难以控制；Al-Si-Cu、Al-Si-Ni镀层添加了Cu、Ni等元素增加了生产成本。X-TEC镀层和Zn-Ni镀层还未见到商业化应用。

安赛乐米塔尔专利USIBOR-AS和蒂森克虏伯EP2045360专利，提供了Al-Si镀层技术方案，由于技术垄断市场化推广后价格较高，此外镀层产品仍存在加热粘辊，抗高温氧化偏低的缺点；申请专利号CN110777319A提供了Al-Si-Mg-Cu-REM镀层材料提高镀层耐蚀性和成形性能，由于添加了较多的Cu（0.1-2.0%wt）和稀土元素，镀层成本高；申请专利号CN201410428572.X和CN201410156753.1提供了Al-Si-Ni-稀土和Al-Si-Cu镀层材料提高镀层的抗高温氧化性，由于添加Cu、Ni等元素增加了生产成本。

本发明利用Al和基板Fe形成合金化提高抗高温氧化性，通过添加少量的Ni进一步提高抗高温氧化性，同时通过添加Mg元素提高高温耐蚀性能；本发明的铝合金镀层技术生产成本低于Al-Si、Al-Si-Cu、Al-Si-Ni、Al-Si-Mg-Cu，耐蚀性好于Al-Si、GI、GA等镀层，且具有良好的热冲压成形性能，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低成本高耐蚀铝合金镀层热冲压成形钢的生产方法。该发明利用Al和基板Fe形成合金化提高抗高温氧化性，通过添加少量的Ni进一步提高抗高温氧化性，同时通过添加Mg元素提高高温耐蚀性能；铝合金镀层技术生产成本低于Al-Si、Al-Si-Cu、Al-Si-Ni、Al-Si-Mg-Cu，耐蚀性好于Al-Si、GI、GA等镀层，且具有良好的热冲压成形性能，具有广阔的应用前景。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种低成本高耐蚀铝合金镀层热冲压成形钢的生产方法，所述生产方法包括预氧化、连续退火、热浸镀、镀后合金化、镀后冷却工序。

本发明所述预氧化工序，预氧化气氛为氮气和空气的混合气体，其中氧含量为300-20000ppm，预氧化温度600-750℃，预氧化时间8-62s。预氧化工艺使得基板合金元素Si、Mn等发生内氧化，而不是外氧化，Fe发生氧化生产FeO，在随后进入热浸镀前保证基板表面的形态是薄层的海绵铁，从而使得镀层能够获得好的粘附性和表面质量，预氧化能够精准控制基板和镀层结合扩散层的结合状态，保证镀层的成形性能。