[发明专利]一种钢带热浸镀方法

说明书

本发明涉及金属材料的表面处理技术，具体涉及一种钢带热浸方法，以缓解现有技术中存在的镀层与基体金属的附着性能的问题。首先对钢带进行表面清洁，随后将钢带升温、油浴淬火，降温至室温，细化钢带表面晶粒尺寸，再次经过表面清洁后进行渗氮处理，在含氮气氛中进行，使得在经过淬火后的钢带表面晶界处析出氮化物，进一步细化钢带表面组织，为后续热浸镀提供较高表面能的表面，此外细化后的表面结构为后续镀层的制备过程提供更多的形核点位，有利于热浸镀镀层的附着性提高。

技术领域

本发明涉及金属材料的表面处理技术，具体地说涉及钢带热浸镀方法。

背景技术

金属腐蚀是指金属材料在周围介质的作用受到损坏。普通的钢铁材料在大多数的环境下(如大气，海水和工厂等)都极易发生腐蚀。每年因腐蚀而发生损坏的钢铁材料占全球总产量的五分之一左右。腐蚀不仅造成严重的经济损失，甚至会危及人民的生命和财产安全。防护钢铁腐蚀的方法种类众多，例如合金钢保护法，表面处理保护法和电化学保护法等。其中表面处理保护法包括热浸镀、电镀、热喷涂、喷漆等方法。热浸镀是指把经过预处理的基体(如钢铁材料)浸在熔融状态的另一种低熔点金属液中，保持一定时间，使镀液金属渗入金属基体，并在其表面形成一层具有保护作用的金属膜的方法。近年来，Zn-Al-Mg 合金镀层因其优异的性能得到了广泛的关注，并且被广泛应用于建筑业、家用电器和汽车等领域。

热浸镀后，可在金属表面形成耐腐蚀性良好的保护薄膜，能够显著延长使用寿命。传统的腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀两种，形成的氧化物层能够避免基体与环境的直接接触，产生保护作用。若由于某种原因使镀锌层发生了破坏，使铁表面露出较小部分表面并与电解质溶液接触时，锌将作为微电池的阳极，对铁起到保护作用。但是如果使铁表面暴露得过大，以致于电解液无法覆盖被损伤的表面时，锌的保护作用就会消失，钢铁就好像没有受到任何保护一样，很快地遭到腐蚀。因此再提高镀层耐腐蚀性的基础上还要考虑镀层与基体金属的附着性能。

发明内容

本发明提供了一种钢带热浸方法，以缓解现有技术中存在的镀层与基体金属的附着性能的问题。

为了缓解上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

首先对钢带进行表面清洁，随后将钢带升温至850-950℃，油浴淬火，降温至室温，细化钢带表面晶粒尺寸，再次经过表面清洁后进行渗氮处理，在含氮气氛中进行，渗氮温度500-550℃，含氮气氛通入速率维持在0.2-0.3L/min，保温2h，使得在经过淬火后的钢带表面晶界处析出氮化物，进一步细化钢带表面组织，为后续热浸镀提供较高表面能的表面，此外细化后的表面结构为后续镀层的制备过程提供更多的形核点位，有利于热浸镀镀层的附着性提高。

采用氮气作为渗氮氮源，不采用含氢氮源，避免H元素的引入导致基体出现氢脆，降低使用性能。渗氮温度及时间等参数的选择能够避免氮源深入钢带表面的深度过深，主要使渗氮发生在钢带表面，不追求对表面内部的渗透，由于渗氮导致表面硬度提高过高反而会影响基体与涂层的结合性能，硬度不匹配会导致在使用过程中开裂的趋势增加，裂纹的出现会导致腐蚀现象的直接产生。

具体的表面清洁方法为采用5%氢氧化钠溶液超声处理5-10min。

随后对处理后的钢带进行热浸镀镀锌处理。镀锌液化学成分为：13-20%wt Al、5-7%wt Mg、1-2%wt Si、3-5%wt Zr、0.1-0.2%wt La、余量为Zn。镀覆温度为480-520℃，镀覆时间为1-3min。得到的镀层相组成包括富 Al 相、富 Zn 相、Mg₂Si 相、富 Si 相、MgZn₂相、Mg₂Zn₁₁相。

Al 元素对热浸镀合金耐腐蚀性的影响：Al 元素的加入可以明显改善热浸镀 Zn的耐腐蚀性，在腐蚀过程中，Al 会在镀层表面形成一层致密的氧化铝钝化层，该层具有较好的保护作用。