專利名稱：一種鋅鎂鍍層鋼板的生產(chǎn)方法及其鋅鎂鍍層鋼板的制作方法
一種鋅鎂鍍層鋼板的生產(chǎn)方法及其鋅鎂鍍層鋼板技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電鍍領(lǐng)域，特別涉及一種鋅鎂鍍層鋼板的生產(chǎn)方法及其鋅鎂鍍層鋼板 背景技術(shù)
在鍍鋅層中加入的鎂以上或在鍍層中形成MgZn2相可以顯著提高鍍層鋼板的 耐蝕性，對(duì)此國(guó)內(nèi)外已有大量的文獻(xiàn)報(bào)道。鎂的加入改變了腐蝕產(chǎn)物的成分，如在海洋性氣 候中，普通鍍鋅板的腐蝕產(chǎn)物是堿式碳酸鋅和堿式氯化鋅；而加入鎂后，堿式碳酸鋅鋁取代 了堿式氯化鋅，同時(shí)形成一定數(shù)量的碳酸鎂，由于腐蝕產(chǎn)物更致密以及水溶性降低，可以大 幅度提高鍍鋅鋼板的耐腐蝕性。
然而，目前尚沒有經(jīng)濟(jì)獲得耐蝕性較高同時(shí)加工性能良好的含鎂鍍鋅鋼板的方法。
采用熱浸鍍方法由于鎂易氧化造成鍍液可鍍性下降，因此難以制造較高含量的鋅 鎂鍍層鋼板，如II型GF采用5% A10. 01% Mg余量為Si的方法，由于鎂加入量少對(duì)耐蝕性 提高的作用有限，ZllA13MgSi和Z6A13Mg分別采用11% Al 3% MgO. 02% Si余量為Zn和 6%A1 3% Mg余量為Si，雖然鎂含量較高，耐蝕性較普通鍍鋅板提高4倍以上，并且加入較 高含量的Al改善了鍍液的可鍍性，但由于ZnAlMg三元合金以及富鋁相的存在，鍍層韌性較 差，變形后易出現(xiàn)裂紋。
JP8013186A公開了一種合金Si-Mg鋼板的制造方法，采用熔鹽電鍍的方法，通 過控制鋅/鎂離子比以及電流密度，獲得鎂含量達(dá)到35%以上的鋅鎂合金鍍層鋼板； JP4180592A公開了一種附著力和耐蝕性好的鋅鎂合金鍍層鋼板的制造方法，采用熔鹽電鍍 的方法，主鹽為氯化鋅、氯化鎂，導(dǎo)電鹽為堿金屬氯化物，電流密度20 350A/dm2，溫度為 350 500°C，鍍層厚度為10 60g/m2 (單面)，獲得的鍍層中鎂含量為1 35%，鐵含量為 0. 5 25%，余量為鋅。這2種方法電鍍液溫度高對(duì)設(shè)備腐蝕很大，鍍層質(zhì)量也難以保證。
JP2001234391A、US6607844B1、EP1036862A1 公開了 1 種鋅鎂電鍍鋼板及其制造方 法，其鍍層中含有0.01 10%的碳、0. 08 40%的鎂，余量為鋅，其鍍層是在含有鎂、鋅鹽 和表面活性劑的酸性水溶液中電鍍獲得的。這種方法電鍍過程陰極大量析氫，陰極效率低， 鎂在鍍液中易氧化，鍍層附著力難以保證，難以獲得較高鎂含量的鍍層。
蒂森鋼鐵公司采用物理氣相沉積(PVD)的方法，在電鍍鋅鋼板表面沉積鎂，再經(jīng) 熱處理形成鋅鎂合金鍍層。該方法在物理氣相沉積時(shí)需要較高的真空度，連續(xù)處理帶鋼難 度很大，沉積速度很低，難以與電鍍鋅生產(chǎn)線工藝速度相匹配。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種鍍層耐蝕性和韌性良好、易于工業(yè)化生產(chǎn)的鋅鎂鍍層鋼板的生 產(chǎn)方法及其鋅鎂鍍層鋼板，以解決現(xiàn)有鍍層鋼板存在的鍍層質(zhì)量不好、鍍層工藝難的問題。
本發(fā)明工藝特點(diǎn)為采用MgCl2、NaCl和鹵化烷基雜環(huán)或鹵化烷芳基銨鹽溶液為電 鍍液，以金屬鎂為陽極，以鍍鋅鋼板為陰極進(jìn)行電鍍，電鍍后進(jìn)行熱處理。
具體工藝如下，MgCl2, NaCl和鹵化烷基雜環(huán)或鹵化烷芳基銨鹽的摩爾數(shù)之比為 1 2 0 1 1 ；
電鍍液的溫度為10 60°C ；
鋼板與電解液的相對(duì)速度為20 300m/min ；
電流密度為1 20A/dm2，電鍍鎂層的厚度為0. 1 1 μ m ；
熱處理溫度為200 400°C，時(shí)間為2 60s。
本發(fā)明中所述的鹵化烷基雜環(huán)，如氯化烷基咪唑啉、溴化烷基吡啶等；
所述的鹵化烷芳基銨鹽，如氯化烷基苯胺或氯化烷基芐基胺等，分子量介于 100 300之間。分子量低于100時(shí)，溶劑熔點(diǎn)較低易揮發(fā)，分子量高于300時(shí)，溶劑熔點(diǎn)過 高，不易與MgCl2形成低熔點(diǎn)溶液，難以在常溫電鍍。
本發(fā)明的鍍鋅鋼板可以是電鍍鋅鋼板，也可以是熱鍍鋅鋼板。
采用本發(fā)明方法制造的鋅鎂鍍層鋼板，具有以下特征，
鍍層具有2 3層結(jié)構(gòu)，表層由MgSi2相和η (Zn)相組成，表層下面為η (Zn)相， 當(dāng)采用熱鍍鋅鋼板時(shí)，在η (Zn)相和鋼板之間還有組成為!^2Al5Znx的抑制層。
本發(fā)明工藝中MgCl2是主鹽，當(dāng)MgCl2和溶劑的摩爾數(shù)之比為1 2 1時(shí)，電鍍 液具有較低的熔點(diǎn)，溶液呈酸性，可以實(shí)現(xiàn)鎂在陰極的沉積。
NaCl為導(dǎo)電鹽和緩沖劑，當(dāng)需要較高的電流密度、保持溶液長(zhǎng)期穩(wěn)定的情況下可 以適當(dāng)加入，但NaCl和溶劑的摩爾數(shù)之比大于1 1時(shí)，Mg的沉積效率降低。
電鍍液的溫度低于10°C時(shí)，電流密度較低，沉積速度低。電鍍液的溫度高于60°C， 溶液的穩(wěn)定性降低。
鋼板與電解液的相對(duì)速度小于20m/min，難以獲得較高的電流密度，沉積效率低。 鋼板與電解液的相對(duì)速度大于300m/min，電流密度達(dá)到極限，能耗增加。
電流密度小于lA/dm2，沉積速度過低，制造效率低。電流密度大于20A/dm2，由于大 量放熱，難以控制鍍液溫度以及保證鍍層質(zhì)量。
電鍍鎂層的厚度小于0. 1 μ m，對(duì)提高耐蝕性的作用有限。電鍍鎂層的厚度大于 1 μ m,電鍍時(shí)間和熱處理時(shí)間增加，鍍層的熱處理困難，鍍層脆性增加。
熱處理溫度低于200°C或熱處理時(shí)間小于2s時(shí)，鎂鋅不能互相擴(kuò)散，不能達(dá)到提 高耐蝕性的目的。熱處理時(shí)間超過400°C時(shí)，鍍層表面易氧化。熱處理時(shí)間達(dá)到60s時(shí)，鎂 已充分?jǐn)U散并形成MgZn2相，沒有進(jìn)一步處理的必要。
本發(fā)明提供了一種易于工業(yè)化的鋅鎂鍍層鋼板生產(chǎn)方法及其鋅鎂鍍層鋼板，它的 優(yōu)點(diǎn)及效果是鍍鋅鋼板上電鍍鎂，經(jīng)熱處理形成多層結(jié)構(gòu)鍍層，表層含有MgZn2相，耐蝕性 好，表層下面為η (Zn)相，韌性良好。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明，采用MgCl2、NaCl和鹵化烷基雜環(huán)或鹵 化烷芳基銨鹽溶液為電鍍液，以金屬鎂為陽極，以鍍鋅鋼板為陰極進(jìn)行電鍍，電鍍后進(jìn)行熱 處理。其鍍鋅鋼板連續(xù)浸入電鍍液中，以金屬鎂為陽極，以鍍鋅鋼板為陰極進(jìn)行電鍍，電鍍 后進(jìn)行熱處理。
具體工藝參數(shù)如表1所示。
采用本發(fā)明方法生產(chǎn)出的鋅鎂鍍層鋼板，鍍層具有2 3層結(jié)構(gòu)，表層由MgZn2相 和η (Zn)相組成，表層下面為η (Zn)相，當(dāng)采用熱鍍鋅鋼板時(shí)，在η (Zn)相和鋼板之間還 有組成為I^e2Al5Znx的抑制層。
權(quán)利要求
1.一種鋅鎂鍍層鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，采用MgCl2、NaCl和鹵化烷基雜環(huán)或鹵 化烷芳基銨鹽溶液為電鍍液，以金屬鎂為陽極，以鍍鋅鋼板為陰極進(jìn)行電鍍，電鍍后進(jìn)行熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋅鎂鍍層鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，具體工藝如下， MgCl2^NaCl和鹵化烷基雜環(huán)或鹵化烷芳基銨鹽的摩爾數(shù)之比為1 2 0 1 1 ； 電鍍液的溫度為10 60°C ；鋼板與電解液的相對(duì)速度為20 300m/min ； 電流密度為1 20A/dm2 ； 電鍍鎂層的厚度為0. 1 Ιμπι; 熱處理溫度為200 400°C，時(shí)間為2 60s
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋅鎂鍍層鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述鹵化烷基 雜環(huán)具體為氯化烷基咪唑啉、溴化烷基吡啶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋅鎂鍍層鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述鹵化烷芳 基銨鹽具體為氯化烷基苯胺或氯化烷基芐基胺，分子量介于100 300之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋅鎂鍍層鋼板的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的鍍鋅鋼 板為電鍍鋅鋼板或熱鍍鋅鋼板。
6.采用如權(quán)利要求1至5所述的一種鋅鎂鍍層鋼板的生產(chǎn)方法的鋅鎂鍍層鋼板，其特 征在于，鍍層具有2 3層結(jié)構(gòu)，表層由MgZn2相和η (Zn)相組成，表層下面為η (Zn)相。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鋅鎂鍍層鋼板的生產(chǎn)方法的鋅鎂鍍層鋼板，當(dāng)采用熱鍍 鋅鋼板時(shí)，在η (Zn)相和鋼板之間有組成為 ^2Α15&1Χ的抑制層。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鋅鎂鍍層鋼板的生產(chǎn)方法及其鋅鎂鍍層鋼板，其特點(diǎn)為采用MgCl2、NaCl和鹵化烷基雜環(huán)或鹵化烷芳基銨鹽溶液為電鍍液，以金屬鎂為陽極，以鍍鋅鋼板為陰極進(jìn)行電鍍，電鍍后進(jìn)行熱處理。鍍層具有2～3層結(jié)構(gòu)，表層由MgZn2相和η(Zn)相組成，表層下面為η(Zn)相，當(dāng)采用熱鍍鋅鋼板時(shí)，在η(Zn)相和鋼板之間還有組成為Fe2Al5Znx的抑制層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果是鍍鋅鋼板上電鍍鎂，經(jīng)熱處理形成多層結(jié)構(gòu)鍍層，表層含有MgZn2相，耐蝕性好，表層下面為η(Zn)相，韌性良好。
文檔編號(hào)C25D3/56GK102031541SQ200910187779
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者呂家舜, 李鋒, 楊洪剛 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司