[发明专利]抑制高强钢热成形过程中液态金属致脆和改善耐磨性的锌铝镁基合金镀层材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抑制高强钢热成形过程中液态金属致脆的锌铝镁基合金镀层材料及其制备方法，提供耐磨性优异的Zn‑Al‑Mg‑Sn‑Bi合金镀层材料。本发明添加了Sn和Bi，合金镀层成分按照质量百分比计算，Al含量为0.2～5.0％，Mg含量为2.6～4.0％，Sn含量为0～4.0％，Bi含量为0～4.0％，其余为Zn和不可避免的杂质含量。在先进高强钢在热成形过程中，本发明一方面为其发生的液态锌渗透致使钢板基体发生脆化提供抑制作用；另一方面还提供优异的耐磨性镀层，减少热成形过程中的磨损量。本发明分别通过镀层的热浸镀实验、热处理实验、镀层截面组织观测、力学拉伸性能检测、硬度检测以及摩擦实验检测，为先进高强钢提供一种抑制液态金属致脆兼具提供优异耐磨性的合金镀层材料。

技术领域

本发明涉及一种镀层材料及其制备方法，涉及一种有效增加热浸镀过程中镀液的流动性，减小镀液的表面张力，改善润湿性，提高镀层表面质量与机械性能的浸镀方法，特别是涉及一种抑制先进高强度钢板热冲压成形过程中发生的液态金属致脆的镀层材料、及其制备方法和提高热成形过程中镀层的耐磨性。

背景技术

对于如何减少汽车等出行领域的能源消耗和环境的污染问题，已经成为了世界上各个国家和汽车行业等所面临的严峻挑战。

汽车轻量化是实现汽车节能减排的有效途径之一，随着汽车轻量化进程的推进，先进高强钢应用至汽车行业也越来越普遍。

先进高强钢不仅可以使汽车轻量化，达到汽车节能减排的目标，还能够提升汽车的碰撞安全性能，因此目前越来越多的高强钢板材被企业运用至汽车的一些零部件和结构件的制造。

现下，汽车车身中的零部件充分利用对先进高强钢进行热成形冲压件，既减轻了车身重量，又提高了车身碰撞的安全性能。

为了解决先进高强钢裸板直接热冲压成形过程中发生的钢板表面脱碳和氧化起皮及热成形零部件的抗腐蚀性能等问题，引入了高强钢镀层技术。

高强钢锌基镀层不仅可以解决裸板热成形时发生的脱碳和氧化问题，还能够提供优异的耐蚀性和耐磨损性能。但是锌基镀层在热成形的过程中会发生熔化，会渗透进入钢板基体中，在施加应力之后会引起钢板的脆断，且传统的高强钢锌基镀层在热成形过程中，热成形件与模具之间会因摩擦而产生裂纹，裂纹也会向钢板基体进行传播。专利文献CN105648273A公开了在锌铝镁镀层的基础中加入W:0.3％～0.5wt.％，Ti:0.5％～0.8wt.％与专利文献CN110512118A公开了在锌铝镁镀层的基础中加入Cr:0.1％～0.6wt.％，Ti:0.2％～1.0wt.％，Cu:0.5％～2.5wt.％来改善镀层的表面质量与硬度等，但不能兼顾材料表面质量和抑制高强钢热成形过程发生的液态金属致脆，镀层的性能和质量无法满足汽车工业的需要。目前，如何去解决或者抑制降低高强钢锌基镀层液态锌导致的金属致脆问题，以及因热成形件和模具之间产生的摩擦裂纹问题已成为研究的重点，急需要开发出一种应用于热成形中的镀层，提高镀层的表面质量且防止液态金属致脆和摩擦裂纹的问题出现。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种抑制高强钢热成形过程中液态金属致脆的锌铝镁基合金镀层材料及其制备方法，通过在传统锌基镀层中添加低含量的铝、镁、锡和铋元素，来改善镀液的流动性和润湿性，以提高镀层的表面质量；抑制先进高强钢锌基镀层在热成形中发生的液态锌致脆以及耐磨损性和耐蚀性能。添加锡元素，在锌铝镁镀层的基础上让镀层中的Fe-Al合金层变的更厚，这样能延缓熔化的液态锌进入钢板基体，从而在热成形时会避免钢板基体的脆断；添加锡和镁元素，形成了细小的Mg-Zn相和Mg-Sn相，能提高镀层表面的硬度和耐磨损性能，这样能降低热成形过程中成形件和模具之间因摩擦造成的损耗；添加镁元素，还与锌元素形成Mg-Zn化合物，进一步提高镀层的耐蚀性，添加铋元素，有效增加热浸镀过程中镀液的流动性，减小镀液的表面张力，改善润湿性，提高镀层表面质量与机械性能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：