一種局部強(qiáng)化熱軋鍍鋅鋁鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼板產(chǎn)品表面防護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種局部強(qiáng)化鍍鋅鋁合金熱軋板帶及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼板產(chǎn)品表面鍍鋅或鋅合金是一種最常用、最有效的防護(hù)方法之一，工業(yè)上特別是汽車(chē)、家電工業(yè)有著非常廣泛的應(yīng)用。隨著電力、鐵路及軍工工業(yè)的發(fā)展和對(duì)表面防護(hù)性能的不斷提高，單純的鍍鋅產(chǎn)品在耐蝕、機(jī)械性能方面已不能滿(mǎn)足要求，以Galvalume(55%Α1-43.4%鋅-1.6%Si )和Galfan (鋅_5%A10.1%RE)為代表的熱浸鍍鋅鋁合金逐漸成為熱鍍工業(yè)發(fā)展的主要方向。鋅鋁合金鍍層綜合了純鋁鍍層耐蝕性和純鋅鍍層犧牲陽(yáng)極保護(hù)的優(yōu)點(diǎn),耐大氣腐蝕、海水腐蝕和抗高溫氧化性能顯著提高。
[0003]申請(qǐng)?zhí)?01010205272.7的專(zhuān)利公開(kāi)了一種鋅鎂或鋅鋁鎂鍍層鋼板生產(chǎn)方法及其鋅鋁鎂鍍層鋼板，利用冷噴涂處理設(shè)備對(duì)鍍鋅鋼板進(jìn)行冷噴涂鎂或鎂合金粉末，接著在連續(xù)退火爐中還原性保護(hù)氣氛下對(duì)鋼板進(jìn)行熱處理，加熱后立即對(duì)鍍層進(jìn)行冷卻至室溫，獲得鋅鋁鎂鍍層鋼板在鍍層表面含有鋁鎂，鍍層內(nèi)部鋁鎂含量逐漸降低，與鋼板結(jié)合部位以鍍純鋅為主的覆膜鋼板，耐蝕性、加工性能和表面質(zhì)量良好。申請(qǐng)?zhí)?01110119690.9的專(zhuān)利公開(kāi)一種金屬防腐涂層及其電弧噴涂工藝，金屬防付涂層包括鋅鋁合金底層、純鋁中間層和封閉漆面層，鋅鋁合金底層的厚度為100 μ m、純鋁中間層80-100 μ m、封閉漆面層的厚度70-90 μ m，漆面層材質(zhì)為氟碳面漆。鋅鋁合金底層、純鋁金屬中層采用二次霧化電弧金屬的方式進(jìn)行噴涂，封閉面漆層采用噴涂方式進(jìn)行。申請(qǐng)?zhí)?01010596519.2的專(zhuān)利公開(kāi)了一種耐熔蝕FeAl金屬間化合物基復(fù)合機(jī)構(gòu)涂層的制備方法，以Fe、Al及陶瓷顆粒為原料，以球磨方法制備出合金粉末，采用冷噴涂在基體上沉積涂層，通過(guò)熱處理制備出FeAl金屬間化合物基復(fù)合機(jī)構(gòu)涂層，在一定氧分壓下使其表面形成一層均勻致密的A1203薄膜，該方法獲得的涂層自身具有較好的高溫耐磨損性能與耐鋅(Al)腐蝕性能，主要用于鋼鐵鍍鋅等行業(yè)。申請(qǐng)?zhí)朖P59009162A的專(zhuān)利提供了一種鋼板表面耐蝕涂層的制備方法，首先用噴砂或其它方法線狀粗化鋼板表面，然后在鋼板表面噴涂鋅、Al或合金涂層，噴涂方法為冷態(tài)噴涂，細(xì)小的陽(yáng)極犧牲材料(如鋅)放電熔化后由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)粘附在鋼板表面，具有很高的抗鐵銹能力。申請(qǐng)?zhí)朇N200480001145.8的專(zhuān)利提供一種相對(duì)原材鋼板的鍍層附著性?xún)?yōu)良的合金化熱鍍鋅鋼板及其制造方法其特征在于，在合金化熱鍍鋅鍍層和形成該合金化熱鍍鋅鍍層的原材鋼板的界面上，間距為0.5 μ m以下且具有1nm以上深度的凹凸在每5 μ m的界面長(zhǎng)度上存在I個(gè)以上。
[0004]上述技術(shù)中，一般對(duì)原始板材都有較高要求，無(wú)法實(shí)現(xiàn)熱軋板表面鋅鋁合金涂層制備。眾所周知，涂層與基體的界面處理是涂鍍技術(shù)最薄弱的環(huán)節(jié)，上述技術(shù)中主要利用界面制備過(guò)渡金屬層或機(jī)械過(guò)粗化的方法，來(lái)提高涂層與基體的附著力，過(guò)渡層的制備增加了涂鍍工藝的復(fù)雜性。冷氣動(dòng)力噴涂技術(shù)可以在溫度低于噴涂材料熔點(diǎn)的固態(tài)下在鋼板表面制備鋅鋁合金涂層，致密度高，對(duì)粉末顆粒無(wú)熱影響，制備的涂層性質(zhì)基本上與原料性質(zhì)相同。本發(fā)發(fā)明技術(shù)通過(guò)冷噴涂和后續(xù)適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚕谕繉优c基體界面形成一層自身局部擴(kuò)散強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，大大改善機(jī)械嵌入結(jié)合較差的特點(diǎn)，縮短工藝流程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有局部界面強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的熱軋鍍鋅鋁鋼板，與常規(guī)熱浸鍍鋅或鋅鋁板相比，通過(guò)控制界面金屬間化合物的形成和分布，形成局部界面強(qiáng)化區(qū)域，具有較好的附著強(qiáng)度和成形性能。本發(fā)明目的還提供一種局部界面強(qiáng)化熱軋鍍鋅鋁鋼板的制造方法，包括熱軋鋼板預(yù)處理、冷噴涂鋅鋁及后續(xù)熱處理，可同步實(shí)現(xiàn)無(wú)酸除鱗、表面晶粒細(xì)化和粗化效果，效率高，污染小，環(huán)境友好；鍍層適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)品范圍廣泛。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:一種局部強(qiáng)化熱軋鍍鋅鋁鋼板，包括基板和鍍層，所述鍍鋅鋁鋼板的鍍層與基板界面存在非連續(xù)分布的局部擴(kuò)散強(qiáng)化區(qū)域，有效增強(qiáng)鍍層附著力，所述非連續(xù)強(qiáng)化擴(kuò)散區(qū)域由鐵鋅化合物和鐵鋁化合物組成。
[0007]本發(fā)明所述局部強(qiáng)化熱軋鍍鋅鋁鋼板，優(yōu)選的是，所述熱軋鍍鋅鋁鋼板從所述基體到鍍層依次為熱軋鋼板基體、局部鐵鋅化合物層、局部鐵鋁化合物層和鋅鋁鍍層。
[0008]本發(fā)明所述局部強(qiáng)化熱軋鍍鋅鋁鋼板，優(yōu)選的是，所述鋼板厚度為2-10mm，優(yōu)選4-5mm。
[0009]本發(fā)明所述局部強(qiáng)化熱軋鍍鋅鋁鋼板，優(yōu)選的是，局部鐵鋅化合物層厚度小于
15μ m,局部鐵招化合物層厚度小于30 μ m。
[0010]本發(fā)明還提供一種局部強(qiáng)化熱軋鍍鋅鋁鋼板的制備方法，包括如下步驟:
[0011]首先對(duì)熱軋鋼板表面進(jìn)行預(yù)處理清除氧化皮和引入超細(xì)晶粒組織，獲得晶粒尺寸小于I μ m和粗糙度達(dá)到Ra0.6-2.0ym,優(yōu)選粗糙度Ral.0-1.2 μ m的活化表面；其次在經(jīng)預(yù)處理的熱軋鋼板表面冷噴涂沉積50-200 μ m的鋅鋁合金涂層；最后對(duì)鍍鋅鋁合金熱軋板進(jìn)行380-450°C、保溫5-120min的擴(kuò)散退火，獲得非連續(xù)局部擴(kuò)散強(qiáng)化區(qū)；
[0012]所述超細(xì)晶粒組織的晶粒尺寸小于I μ m,優(yōu)選尺寸27-lOOnm。
[0013]所述在經(jīng)預(yù)處理的熱軋鋼板表面冷噴涂沉積優(yōu)選100-150 μ m的鋅鋁合金涂層。
[0014]所述對(duì)鍍鋅鋁合金熱軋板進(jìn)行優(yōu)選400-42(TC、優(yōu)選保溫30-100min的擴(kuò)散退火。
[0015]本發(fā)明所述局部強(qiáng)化熱軋鍍鋅鋁鋼板的制備方法，優(yōu)選的是，所述經(jīng)預(yù)處理鋼板的表面形成一層硬度梯度過(guò)渡區(qū)，表面硬度比心部提高30%以上，過(guò)渡區(qū)厚度大于ΙΟΟμπι。
[0016]本發(fā)明所述局部強(qiáng)化熱軋鍍鋅鋁鋼板的制備方法，優(yōu)選的是，所述冷噴涂鋅鋁合金的載氣為壓縮空氣或氮?dú)?，所述載氣壓力為0.5-2.5MPa，載氣溫度0-300°C，所述冷噴涂鋅鋁合金的喂粉速率50-300g/min，優(yōu)選喂粉速率130_160g/min。
[0017]本發(fā)明所述局部強(qiáng)化熱軋鍍鋅鋁鋼板的制備方法，優(yōu)選的是，所述冷噴涂鋅鋁合金過(guò)程中，冷噴涂鋅鋁粉末中Al元素含量為5-35wt.%。
[0018]本發(fā)明所述局部強(qiáng)化熱軋鍍鋅鋁鋼板的制備方法，優(yōu)選的是，所述冷噴涂鋅鋁合金中鋅鋁的粉末原料為球形或橢球形，其中粒徑為15-50 μ m的體積比例為50-70%，優(yōu)選60-68%,粒徑為50-80 μ m的體積比例為20_30%，優(yōu)選21_24%，其余顆粒粒徑為80-100 μ m。
[0019]本發(fā)明所述局部強(qiáng)化熱軋鍍鋅鋁鋼板的制備方法，優(yōu)選的是，所述保溫時(shí)間完成后隨爐冷卻，200°C以上冷卻速率小于10°C /min，200°C大于20°C /min ;進(jìn)一步優(yōu)選的是200°C以上冷卻速率小于8°C /min，200°C大于25°C /min。
[0020]本發(fā)明所述局部強(qiáng)化熱軋鍍鋅鋁鋼板的制備方法，所述熱軋鍍鋅鋁板熱處理環(huán)境為真空或還原性氣氛。
[0021]本發(fā)明所述制備方法中熱處理過(guò)程隨爐加熱，加熱速率大于10°C /min。
[0022]本發(fā)明所述制備方法中清除氧化層利用高速氣-固雙相射流沖擊熱軋鋼板表面清除氧化鐵皮，免除酸洗工序，降低環(huán)境污染。
[0023]本發(fā)明制備方法中鋼板表面超細(xì)晶(納米晶)層、粗化和除鱗同步完成，效率高。
[0024]本發(fā)明所述一種局部強(qiáng)化熱軋鍍鋅鋁鋼板的制造方法，所述的方法首先對(duì)熱軋板表面進(jìn)行預(yù)處理，同步清除氧化皮和引入晶粒尺寸小于I μ m、深度大于10 μ m的超細(xì)晶粒組織，獲得粗糙度達(dá)到Ra0.6-2.0 μ m活化表面；然后在經(jīng)預(yù)處理的熱軋板表面冷噴涂沉積50-200 μ m的鋅鋁合金涂層；最后對(duì)鍍鋅鋁合金熱軋板進(jìn)行380-450°C、保溫5_120min的擴(kuò)散退火，獲得非連續(xù)局部擴(kuò)散強(qiáng)化區(qū)。
[0025]所述預(yù)處理鋼板表面形成一層硬度梯度過(guò)渡區(qū)，表面硬度較心部提高30%以上，過(guò)渡區(qū)厚度大于100 μ m，有效強(qiáng)化鍍層與基體的協(xié)調(diào)變形性能；
[0026]所述冷噴涂鋅鋁載氣為壓縮空氣或氮?dú)?，載氣壓力為0.5-2.5MPa,載氣溫度0-3000C，喂粉速率50-300g/min，此工藝范圍內(nèi)可以有效避免“槍管堵塞”現(xiàn)象。
[0027]所述冷噴涂鋅鋁粉末中Al元素含量為5_35wt.%。
[0028]所述冷噴涂鋅招粉末原料為球形或橢球形,其中粒徑范圍15-50 μ m體積比例為50-70%, 50-80 μ m的體積比例為20_30%，其余顆粒為80-100 μ m。
[0029]本發(fā)明所述界面局部強(qiáng)化鍍鋅鋁合金熱軋鋼板附著力較常規(guī)冷噴涂技術(shù)提高20%以上，更優(yōu)達(dá)到40%以上，抗劃傷性能顯著提高，塑性顯著改善，抗彎變形提高30%以上，更優(yōu)達(dá)到60%以上。
[0030]本發(fā)明的有益技術(shù)效果:
[0031]本發(fā)明提供的具有局部界面強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的熱軋鍍鋅鋁鋼板和制備方法，所述界面局部強(qiáng)化鍍鋅鋁合金熱軋鋼板附著力較常規(guī)冷噴涂技術(shù)提高20%以上，抗劃傷性能顯著提高，塑性顯著改善，抗彎變形提高30%以上；在基板預(yù)處理過(guò)程在熱軋鋼板表面引入的超細(xì)晶結(jié)構(gòu)，大幅度提高了晶界比例，可充分利用晶界高擴(kuò)散通道的優(yōu)勢(shì)，使擴(kuò)散區(qū)形成效率更高；本發(fā)明成分的鋅鋁合金分布的特點(diǎn)，避免了界面過(guò)多脆性相形成，通過(guò)控制熱處理工藝，實(shí)現(xiàn)界面局部擴(kuò)散強(qiáng)化區(qū)的比例，從而大大改善鍍鋅鋁合金熱軋鋼板的協(xié)調(diào)變形能力。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為熱軋鋼板預(yù)處理后表面超細(xì)化示意圖，設(shè)計(jì)表面特殊的超細(xì)