一種添加稀土的鋅鋁鎂鍍層鋼板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬合金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋼板，尤其涉及一種提高耐腐蝕性能、提高硬度與可焊性能的添加稀土的鋅鋁鎂鍍層鋼板。
【背景技術(shù)】
[0002]被譽(yù)為工業(yè)糧食的鋼鐵在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生產(chǎn)活動(dòng)、日常生活等領(lǐng)域中起著非常重要的作用。但是鋼鐵在空氣中極易受到腐蝕，不僅會(huì)影響鋼板表面美觀，而且經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后鋼板還會(huì)發(fā)生失效情況。
[0003]隨著用戶(hù)對(duì)鋼板的耐腐蝕性要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的鍍鋅鋼板已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足需求，迫切需要開(kāi)發(fā)一種新型熱鍍鋅液，進(jìn)一步提高鋼板的耐蝕性能。稀土元素在高溫下與氧、氫、硫等有極強(qiáng)的吸收和結(jié)合能力，具有凈化熔體和細(xì)化晶粒的作用。因此，稀土常常被用作金屬材料的微合金化元素。熱浸鍍鋅是防止鋼材腐蝕的重要方法，為了提高熱鍍鋅鋼板的性能，新型鋅合金鍍層鋼板如鋁鋅鍍層鋼板等不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)。
[0004]近年來(lái)，鋅鋁鎂鍍層鋼板得到了快速發(fā)展。研究表明，盡管鋅鋁鎂鍍層成分不同，但當(dāng)鍍層中鋁、鎂含量均大于1%時(shí)，鍍層具有較為相似的性能。一般情況下，鋅鋁鎂鍍層鋼板的耐蝕性是鍍鋅板的4倍。鋅鋁鎂鍍層鋼板耐膜下腐蝕性好、具有自愈性，可以降低封蠟、涂漆等二次防腐要求或省卻二次防腐，降低二次防腐成本并提高生產(chǎn)效率。
[0005]公開(kāi)號(hào)為CN1398304A，公開(kāi)日為2003年2月19日，名稱(chēng)為“熱浸鍍高Al的Zn-Al-Mg合金的鋼板”的中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種鍍層為Zn-Al-Mg合金的鍍層鋼板，該鋼板鍍層的各化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為:Al: 10%-22%，Mg: 1-5%，以及選擇以下化學(xué)成分的任意一種:T1: 0.002-0.1%，B: 0.001-0.045%，S1: 0.005-0.5%，該鍍層顯現(xiàn)出由混合在Al/Zn/Zn2Mg三元共晶結(jié)構(gòu)的基體中的一次Al晶相構(gòu)成的金相組織，在該鍍層的金相組織中基本上不存在ZnllMg2相。
[0006]公開(kāi)號(hào)為CN101558182A，公開(kāi)日為2009年10月14日，名稱(chēng)為“熱鍍Zn-Al系合金鋼板及其制造方法”的中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)提供了一種熱鍍Zn-Al系合金鋼板，該合金鋼板具有金屬光澤的鍍敷外觀和優(yōu)良的耐黑變性能。該合金鋼板的熱鍍Zn-Al系合金層中所含化學(xué)成分為:Al 1.0-10wt%,Mg0.2-1.0wtXl^PNi: 0.005-0.lwt%，余量為Zn和其他不可避免的雜質(zhì)。該熱鍍鋼板的制造方法是，先將鋼板浸漬于熔融Zn-Al系合金鍍液中，再?gòu)腻円褐械跗鹄鋮s，最后將鋼板冷卻至2500C，冷卻速度為1-150C/秒。
[0007]以上這些專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)的技術(shù)方案中均添加了鋁鎂，但是防腐蝕性能與硬度的提升并不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于為了解決傳統(tǒng)的鍍鋅鋼板耐腐蝕性能與硬度無(wú)法滿(mǎn)足需求的缺陷而提供一種提高耐腐蝕性能、提高硬度與可焊性能的添加稀土的鋅鋁鎂鍍層鋼板。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案: 一種添加稀土的鋅鋁鎂鍍層鋼板，其包括基板和裹覆在基板上的鍍層，所述鍍層的化學(xué)元素成分為:鋁 10_15wt%、鎂3-5wt%、硅0.2-lwt%、鎢0.3-0.5wt%、鈦0.5-0.8wt%、混合稀土元素0.05-0.09wt%，其余為鋅和不可避免的雜質(zhì)。在本技術(shù)方案中，在鍍層中加入混合稀土元素，可以使鍍層組織細(xì)化，滲入晶界的稀土原子具有阻止α-Fe再結(jié)晶及晶粒長(zhǎng)大的作用，同時(shí)，稀土與金屬中的雜質(zhì)原子形成穩(wěn)定的高熔點(diǎn)化合物，改變了結(jié)晶狀態(tài)，細(xì)化了晶粒，改善了滲層性能，使鍍層致密均勻，提高抗高溫氧化性和耐腐蝕性能，阻礙外界原子向鍍層內(nèi)部擴(kuò)散，延緩腐蝕過(guò)程，可以減薄鍍層厚度，降低鋅材的消耗，提高熱鍍液的流淌性，同時(shí)提高鍍層的硬度。
[0010]作為優(yōu)選，混合稀土元素為鈰、鑭、鐿與錸的混合物，鈰、鑭、鐿與錸的質(zhì)量比為3:2:1:1。
[0011]作為優(yōu)選，鎢元素以納米氮化鎢的形式加入到鍍層中。在本技術(shù)方案中，納米氮化鎢的加入有助于提高鍍層的硬度，以納米級(jí)形式加入可以讓納米氮化鎢更好的分散在鍍層中。
[0012]作為優(yōu)選，鈦元素以改性后的納米二氧化鈦加入到鍍層中。在本技術(shù)方案中，納米二氧化鈦的加入可以使的鍍層的防腐蝕性能進(jìn)一步增加。
[0013]作為優(yōu)選，納米二氧化鈦的改性方法為:在85-950C下將硫酸鋁和硅酸鈉按摩爾比為1:2的比例加入到納米二氧化鈦漿料中，攪拌的同時(shí)在外部施加65-85KHZ的超聲波，時(shí)間70-85min，調(diào)節(jié)pH至7，過(guò)濾并在120-150°C下烘干。
[0014]作為優(yōu)選，鋅鋁鎂鍍層鋼板是將基板進(jìn)行預(yù)處理后，進(jìn)入熱鍍液中熱浸鍍使用氣刀將鍍液吹勻后冷卻，在基板表面形成鍍層。
[0015]作為優(yōu)選，熱鍍液的溫度為490_510°C。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提高鍍層的硬度，加工成型性高，提高了鍍層的耐腐蝕性能，提高鍍層的致密性，抑制晶界腐蝕;本發(fā)明制備的鋼板經(jīng)大氣暴曬試驗(yàn)，鹽霧試驗(yàn)等試驗(yàn)方法評(píng)估，本鍍層保護(hù)的鋼板的耐腐蝕性約為普通鍍鋅鋼板的5倍，鍍層表面硬度(約HV120)較高，為普通鍍鋅板(約HV60)的2倍，不易被劃傷;鋅鋁鎂鍍層的摩擦系數(shù)較低，非常適合于深沖壓成形。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但是該說(shuō)明并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的不當(dāng)限定。
[0018]實(shí)施例1
一種添加稀土的鋅鋁鎂鍍層鋼板，其包括基板和裹覆在基板上的鍍層，所述鍍層的化學(xué)元素成分為:f§10wt%、鎂3wt%、娃0.2wt%、媽0.3wt%、鈦0.5 wt%、混合稀土元素0.05wt%,其余為鋅和不可避免的雜質(zhì)。
[0019]將鍋升溫至750°C，鋁與鎂投入鍋內(nèi)，完全熔化后，開(kāi)啟攪拌，保持溫度不變2h;將溫度冷卻至460°C，鋅投入到含有鋁鎂熔液的鍋內(nèi)，完全熔化后，攪拌均勻；
將溫度加熱到1450°C，硅投入到含有鋁鋅鎂熔液的鍋內(nèi)，完全熔化后，攪拌均勻;將溫度加熱到1500°C，混合稀土元素、改性后的納米二氧化鈦與納米氮化鎢加入到含有鋁鋅鎂硅的鍋內(nèi)，完全熔化后，攪拌均勻，即為熱鍍液，冷卻成合金錠備用。
[0020]混合稀土元素為鈰、鑭、鐿與錸的混合物，鈰、鑭、鐿與錸的質(zhì)量比為3:2:1:1。
[0021 ]納米二氧化鈦的改性方法為:在85°C下將硫酸鋁和硅酸鈉按摩爾比為1: 2的比例加入到納米二氧化鈦楽料中，攪拌的同時(shí)在外部施加65KHz的超聲波，時(shí)間70miη，調(diào)節(jié)pH至7，過(guò)濾并在