[发明专利]金属基涂覆冲压钢板及其真空沉积制造方法

说明书

本发明是鉴于现有冲压成形用钢涂层技术中存在的问题做出的，目的之一在于提供一种金属基涂覆冲压钢板及其真空沉积制造方法。本发明的另一个目的在于抑制热成形后涂层中的脆性相的形成和减少柯肯达尔孔洞。本发明的另一个目的在于在提高热冲压钢的断裂韧性的前提下，保证其耐腐蚀性。本发明的一种金属基涂覆冲压钢板，其包括：具有长度、宽度、第一表面和第二表面的镀膜基材，以及所述镀膜基材为任意长度的冷轧或热轧的钢板或带材，以及所述镀膜基材的至少一个表面上设有真空物理气相沉积方法涂镀的金属基涂层，以及所述金属基涂层的厚度为2～15μm。

技术领域

本发明属于钢铁产品生产技术领域，特别涉及一种金属基涂覆冲压钢板及其真空沉积制造方法。

背景技术

当前国内外研发出的应用于冲压成形钢的涂层主要有热浸镀纯锌(GI)、合金化锌铁(GA)、锌铝硅(Zn-Al-Si)以及铝硅(Al-Si)等涂层。其中，热冲压成形用钢应用较为广泛的是耐高温的Al-Si涂层，Al-Si涂层可以有效避免钢板表面氧化和脱碳，省略了喷丸和喷砂工艺，同时耐蚀性也得到了提高。该涂层由ArcelorMittal公司最早提出并成功应用于工业钢板，典型的合金成分(质量百分比)为：87％Al-10％Si-3％Fe。预涂层包括厚度为20～25μm外层Al金属层相(其中包含少量富Si相)、在基体与外层中间厚度约为5μm的Al-Si(Fe)金属间化合物层。涂层钢板热成形后，镀层结构主要分为5层(定义最外层为第1层)：第1层和第3层为富铝脆性FeAl₂相，第2层和第4层为脆性Fe₂SiAl₂相，第5层为富Al、Si的铁素体(α-Fe)相，如图1所示。

其制备方法为：在热冲压成形过程中，镀层钢板坯料首先被加热至880～960℃进行保温，使得基体钢中的Fe和初始镀层中的Al发生相互扩散，在镀层一侧形成Fe-Al金属间化合物，并在基体与Fe-Al金属间化合物层之间形成高Al含量的相互扩散层，Si分散在其中。由于Fe向镀层扩散形成FeAl金属间化合物的扩散速度远高于Al向基体中的扩散速度，因此，随着扩散的继续进行，大量Fe扩散至镀层中，相互扩散层中的空位得不到及时补充，从而形成柯肯达尔孔洞，这种铁、铝元素互扩散称作柯肯达尔效应。由于铁、铝元素互扩散的柯肯达尔效应，极易在涂层钢板的合金层及α-Fe层中形成微孔洞、微裂纹，并穿过韧性变差的富Al、Si的α-Fe层传导至马氏体(M)基体，甚至涂层会氧化脱落。

因此，为了提高冲压成形用钢涂层的质量，减少柯肯达尔孔洞的产生，有必要对冲压成形用钢涂层及制备方法做进一步研究。

发明内容

本发明是鉴于现有冲压成形用钢涂层技术中存在的问题做出的，目的之一在于提供一种真空沉积方法制造的金属基涂覆冲压钢板(卷)的预涂覆新产品和新方法。

本发明的另一个目的在于抑制热成形后涂层中的脆性相的形成和减少柯肯达尔孔洞。

本发明的另一个目的在于在提高热冲压钢的断裂韧性的前提下，保证其耐腐蚀性。

为实现上述目的，本发明的一种金属基涂覆冲压钢板，其包括：

(a)具有长度、宽度、第一表面和第二表面的镀膜基材，以及

(b)所述镀膜基材为任意长度的冷轧或热轧的钢板或带材，以及

(c)所述镀膜基材的至少一个表面上设有真空物理气相沉积方法预涂镀的金属基涂层，以及

(d)所述预涂镀的金属基涂层的厚度为2～15μm。

进一步的，上述金属基涂覆冲压钢板，所述镀膜基材的宽度为至少100mm。

进一步的，上述金属基涂覆冲压钢板，所述镀膜基材包括但不限于22MnB5、30MnB、35MnB、TWIP(孪晶诱发塑性钢)钢种，厚度原则上小于3mm。