[发明专利]具有优异的耐腐蚀性和外表面的热浸锌合金镀覆钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种广泛用于汽车、家用电器、建筑材料等中的热浸锌合金镀覆钢板及其制造方法。

背景技术

通过阴极方式(cathodic way)抑制铁的腐蚀的镀锌法具有优异的抗腐蚀效果和经济可行性，从而广泛用于制备具有良好的抗腐蚀特性的钢材料。特别地，通过将钢材料浸渍在熔融锌中而形成镀层的热浸锌镀覆钢板与电镀锌钢板相比具有更简单的制造过程和更低的产品价格，因此，其在许多各种不同的工业例如汽车工业、电器工业和建筑工业中的需求日益增加。

镀锌的热浸锌镀覆钢板具有牺牲腐蚀保护(sacrificial corrosion protection)特性，其中钢板的腐蚀被锌抑制，锌具有比铁更低的氧化还原电势(oxidation-reduction potential)，当暴露于腐蚀环境时，铁比锌更快地被腐蚀，除此之外，由于镀层的锌被氧化而在钢板的表面上形成致密的腐蚀产物以使钢材与氧化环境隔离，所以镀锌的热浸锌镀覆钢板增强了钢板的耐腐蚀性，。

然而，由于工业活动的增加，空气污染和其他环境污染的恶化已日益严重，且有关节约资源和能源的规定已更加严格，因此，开发与现有的锌镀覆钢板相比具有改善的优异耐腐蚀性的钢材料的需求日益增加。

关于这一点，通过向镀锌浴中加入诸如铝(Al)和镁(Mg)等元素来制造锌合金基镀覆钢板的研究已经进行，以改善钢板的耐腐蚀性。

典型的锌合金基镀覆材料包括[Zn-55重量％Al-1.6重量％Si]镀覆钢板，然而，在这种情况下，由于高Al含量，镀层的牺牲腐蚀保护能力可能不确定地降低，因此，优先地在直接暴露于腐蚀环境中的母料(parent material)的某些区域例如切割面和弯曲部分中引起腐蚀。

另外，在热镀浴中Al含量高达50重量％或更高的情况下，热镀浴的温度需要维持在600℃或更高，因此，由于母料钢板的腐蚀，热镀浴中Fe合金基浮渣的产生就成为一个严重的问题，因此，存在的缺点是热镀的可加工性降低，且设备的寿命可能缩短，这是因为在热镀浴内的设备(例如沉没辊(sink roll))的腐蚀可能加快。

鉴于以上情况，已积极地对在Zn-Al基热镀浴中含有Mg的Zn-Al-Mg合金镀覆材料进行研究，以提高切割面区域和加工部分的耐腐蚀性，同时降低热镀浴中的Al含量。

例如，专利文献1公开了一种用于制造热熔锌合金基镀覆钢板的方法，所述热熔锌合金基镀覆钢板使用含有3至17重量％的Al和1至5重量％的Mg的热镀浴制备，而专利文献2至4公开了一种热镀技术，其通过在具有上述相同组成的热镀浴中混合各种添加元素或通过控制制造条件来改善耐腐蚀性和制造特性。

然而，Mg轻于Zn(其为热镀组成中的主要元素)，且具有高氧化限度，因此，大量的Mg可在热熔处理过程中浮于热镀浴的上面，且漂浮的Mg在暴露于热镀浴表面上的空气中后会导致氧化反应，从而产生大量浮渣。在热镀过程中，这种现象可通过附着于钢材料(浸渍在热镀浴中)上的浮渣而导致浮渣缺陷，因此损害在钢材料上形成的镀层表面或妨碍热镀加工。

因此，需要抑制由于Mg氧化而产生的浮渣，且目前已提出有关抑制的技术。

例如，专利文献5公开了一种防止热镀浴组分氧化并提高可加工性的方法，当制备包含0.06至0.25重量％的Al和0.2至3.0重量％的Mg的Zn-Al-Mg合金基镀覆钢板时，以0.001至0.01重量％的量添加一种或多种类型的Ca、Be和Li。然而，在这项技术中，添加元素的加入量非常小，证明添加元素的效率很困难，并且这项技术仅适于在热镀浴内形成大量的Mg可氧化浮渣的合金组合物，这是因为Al含量非常低，其在0.25重量％或更低的水平上。

关于另一技术，专利文献6公开了一种抑制浮渣产生的方法，当制备包含1至4重量％的Al和2至20重量％的Mg的Zn-Al-Mg合金基镀覆钢板时，添加0.01至0.1重量％的Ti和0.01至2.0重量％的Na。然而，Ti的熔点为1668℃，与热镀浴的温度相比非常高，且Na的比重为0.96g/cm³，与7.13g/cm³(Zn的比重)相比非常低，实际上，向热镀浴中添加这些元素相当复杂。

同时，除了防止热镀浴中的Mg氧化的目的之外，有时为了提高热镀材料的耐腐蚀性也添加微量元素。