[发明专利]一种锌镁镀层钢板的生产方法及其锌镁镀层钢板

说明书

技术领域

本发明属于电镀领域，特别涉及一种锌镁镀层钢板的生产方法及其锌镁镀层钢板

背景技术

在镀锌层中加入1％的镁以上或在镀层中形成MgZn₂相可以显著提高镀层钢板的耐蚀性，对此国内外已有大量的文献报道。镁的加入改变了腐蚀产物的成分，如在海洋性气候中，普通镀锌板的腐蚀产物是碱式碳酸锌和碱式氯化锌；而加入镁后，碱式碳酸锌铝取代了碱式氯化锌，同时形成一定数量的碳酸镁，由于腐蚀产物更致密以及水溶性降低，可以大幅度提高镀锌钢板的耐腐蚀性。

然而，目前尚没有经济获得耐蚀性较高同时加工性能良好的含镁镀锌钢板的方法。

采用热浸镀方法由于镁易氧化造成镀液可镀性下降，因此难以制造较高含量的锌镁镀层钢板，如II型GF采用5％Al0.01％Mg余量为Zn的方法，由于镁加入量少对耐蚀性提高的作用有限，Z11Al3MgSi和Z6Al3Mg分别采用11％Al 3％Mg0.02％Si余量为Zn和6％Al 3％Mg余量为Zn，虽然镁含量较高，耐蚀性较普通镀锌板提高4倍以上，并且加入较高含量的Al改善了镀液的可镀性，但由于ZnAlMg三元合金以及富铝相的存在，镀层韧性较差，变形后易出现裂纹。

JP8013186A公开了一种合金Zn-Mg钢板的制造方法，采用熔盐电镀的方法，通过控制锌/镁离子比以及电流密度，获得镁含量达到35％以上的锌镁合金镀层钢板；JP4180592A公开了一种附着力和耐蚀性好的锌镁合金镀层钢板的制造方法，采用熔盐电镀的方法，主盐为氯化锌、氯化镁，导电盐为碱金属氯化物，电流密度20～350A/dm²，温度为350～500℃，镀层厚度为10～60g/m²(单面)，获得的镀层中镁含量为1～35％，铁含量为0.5～25％，余量为锌。这2种方法电镀液温度高对设备腐蚀很大，镀层质量也难以保证。

JP2001234391A、US6607844B1、EP1036862A1公开了1种锌镁电镀钢板及其制造方法，其镀层中含有0.01～10％的碳、0.08～40％的镁，余量为锌，其镀层是在含有镁、锌盐和表面活性剂的酸性水溶液中电镀获得的。这种方法电镀过程阴极大量析氢，阴极效率低，镁在镀液中易氧化，镀层附着力难以保证，难以获得较高镁含量的镀层。

蒂森钢铁公司采用物理气相沉积(PVD)的方法，在电镀锌钢板表面沉积镁，再经热处理形成锌镁合金镀层。该方法在物理气相沉积时需要较高的真空度，连续处理带钢难度很大，沉积速度很低，难以与电镀锌生产线工艺速度相匹配。

发明内容

本发明公开了一种镀层耐蚀性和韧性良好、易于工业化生产的锌镁镀层钢板的生产方法及其锌镁镀层钢板，以解决现有镀层钢板存在的镀层质量不好、镀层工艺难的问题。

本发明工艺特点为采用MgCl₂、NaCl和卤化烷基杂环或卤化烷芳基铵盐溶液为电镀液，以金属镁为阳极，以镀锌钢板为阴极进行电镀，电镀后进行热处理。

具体工艺如下，MgCl₂、NaCl和卤化烷基杂环或卤化烷芳基铵盐的摩尔数之比为1～2∶0～1∶1；

电镀液的温度为10～60℃；

钢板与电解液的相对速度为20～300m/min；

电流密度为1～20A/dm²，电镀镁层的厚度为0.1～1μm；

热处理温度为200～400℃，时间为2～60s。

本发明中所述的卤化烷基杂环，如氯化烷基咪唑啉、溴化烷基吡啶等；

所述的卤化烷芳基铵盐，如氯化烷基苯胺或氯化烷基苄基胺等，分子量介于100～300之间。分子量低于100时，溶剂熔点较低易挥发，分子量高于300时，溶剂熔点过高，不易与MgCl₂形成低熔点溶液，难以在常温电镀。

本发明的镀锌钢板可以是电镀锌钢板，也可以是热镀锌钢板。

采用本发明方法制造的锌镁镀层钢板，具有以下特征，

镀层具有2～3层结构，表层由MgZn₂相和η(Zn)相组成，表层下面为η(Zn)相，当采用热镀锌钢板时，在η(Zn)相和钢板之间还有组成为Fe₂Al₅Zn_x的抑制层。

本发明工艺中MgCl₂是主盐，当MgCl₂和溶剂的摩尔数之比为1～2∶1时，电镀液具有较低的熔点，溶液呈酸性，可以实现镁在阴极的沉积。