[发明专利]一种锌镁或锌铝镁镀层钢板生产方法及其锌铝镁镀层钢板

说明书

技术领域

本发明属于热镀及喷涂技术领域，特别涉及一种锌镁或锌铝镁镀层钢板生产方法及其锌铝镁镀层钢板。

背景技术

镀锌镁合金镀层钢板，其镀层成分以锌为主，同时添加一定量的铝、镁及少量的硅，由于镁的加入，改变了镀层的相组成，同时也改变了镀层的腐蚀机理及腐蚀产物。加速腐蚀试验表明，镀锌铝镁钢板的耐腐蚀、防红锈性能是普通热浸镀锌钢板的15倍，热浸镀锌铝合金钢板的5-8倍，具有卓越的加工性能明亮的外观，广泛应用于建筑、五金、汽车、家电等领域。

正是由于铝、镁等合金元素的加入，使得镀层与钢基体的化学反应、粘附力，镀层在热镀完成后的冷却过程中的凝固过程，凝固后各相的形态、分布都发生了根本性的变化，因此其热浸镀工艺的复杂与困难程度都大大增加了，表现在镀液流动性的增加使得钢板表面出现锌流波痕，获得较厚镀层的难度加大甚至不可能；铝元素的加入提高了镀层的耐蚀性能，但同时恶化了加工性能；硅元素的加入，与镁元素一起作用，提高了耐腐蚀性能、加工性能，但同时使得表面缺陷增加。

锌铝镁镀层在冷弯的过程中镀层出现开裂现象，裂纹贯穿整个镀层，直达钢板表面。这些裂纹的存在，严重影响了锌铝镁镀层钢板的耐腐蚀性能。

如何在保证高的耐腐蚀性能的同时得到优良的加工性能、表面质量是当前热镀领域研究的热点问题。

同时也有人研究用热镀合金镀层以外的其他方法来获得耐蚀性、加工性、表面质量良好的锌铝镁镀层钢板，主要有：

物理气相沉积+热处理：利用物理气相沉积的方法在镀锌板表面沉积一层镁或者镁合金，尔后利用热处理使得锌镀层与沉积的镁之间发生扩散反应，获得耐蚀性加工性表面质量良好的镀锌铝镁钢板，该方法的主要问题在于物理气相沉积镁或镁合金的难度较大，不易实现。

电镀+热处理：利用电镀的方法在镀锌板表面沉积一层镁或者镁合金，然后利用热处理来进行扩散退火处理，获得锌铝镁镀层钢板。该方法的问题在于难以找到一种稳定的电镀体系来获得良好镀层。

电镀：利用电镀的方法直接在冷轧钢板表面镀一层锌铝镁合金，此方法的问题在合金电镀的镀液难以选择，难以找到一种稳定的体系获得优良的镀层。

此外还有人在研究用热喷涂的方法直接制备锌铝镁涂层，但由于锌铝镁合金极易氧化，获得的涂层孔隙率较高，难以保证防腐蚀性能。

发明内容

针对上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供了一种实用高效的、易于工业化的锌镁或锌铝镁镀层钢板生产方法及锌铝镁镀层钢板。

技术方案具体如下：

在连续生产线上，对镀锌钢板在室温下进行冷喷涂镁或镁合金粉末，接着在连续退火炉中还原保护气氛下进行热处理，加热温度为200-500℃，加热后立即对镀层进行冷却至室温，得到耐蚀性、加工性、表面质量良好的锌镁或锌铝镁镀层钢板；

所用镀锌钢板可以是热镀锌钢板，也可以是电镀锌钢板，对钢板的要求主要是具有较为新鲜的表面，也就是说带钢在镀锌后不应放置太长时间，立即进行冷喷涂处理，否则将影响后期扩散退火热处理的效果。

钢板的冷喷涂处理设备采用的是超音速冷气动力喷涂设备，该设备采用高压气体为动力，在镁或镁合金颗粒熔点以下将其加速到超音速状态，喷涂于镀锌钢板表面，得到镀锌板表面的镁或镁合金涂层；所用高压气体可以是压缩空气，也可以是氮气、氩气、氦气或其混合气体，气体压力要求为1-10MPa，低于1MPa不能满足冷喷涂的要求，高于10个MPa对设备的要求较高。涂层厚度依要求通过调整钢带运行速度及送粉量确定。喷涂所用镁或镁合金粉末的直径为10纳米至10微米，镀层厚度较小时，选择直径较小的粉末，镀层要求较厚时，选择直径较大的粉末。

镁合金粉末的成分可以依据对锌铝镁镀层钢板的使用要求的不同而选择，铝元素的比例可以在0％～40％的较大范围内调整，这样就能够满足不同腐蚀使用环境对于锌铝镁镀层钢板的不同性能要求。

钢板在喷涂后进行热处理，加热方式可以是感应加热，也可以是辐射加热；加热的温度控制在200-500℃范围内，加热温度过高，容易使镀层熔化而向下流淌，加热温度过低镀层与涂层之间的扩散不易进行，得不到防腐蚀性能优良的锌铝镁镀层钢板。

加热后立即对镀层以15-30度/秒的速度冷却至室温，镀层在加热冷却的过程中完成镀层与基体之间的扩散，形成了具有特定相组成的镀层钢板：由表面至钢板镁元素含量依次降低，提高了镀层的耐蚀性能；且由于加热时间较短，合金层没有增厚，得到的镀层钢板韧性较好；与钢板结合部分的镀层以纯锌为主，保证了镀层钢板的加工性能。