熔融Zn-Al合金鍍覆鋼板及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)異的抗變黑性和耐腐蝕性的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板及其制造方法。在鋼板的至少一個(gè)表面上，形成有熱浸鍍Zn-Al合金涂層，該熱浸鍍Zn-Al合金涂層的組成按質(zhì)量%計(jì)包含3.0%至6.0%的Al、0.2%至1.0%的Mg、0.01%至0.10%的Ni，余量為Zn和附帶的雜質(zhì)。在熱浸鍍Zn-Al合金涂層上形成作為上層的含鉬酸鹽的化學(xué)轉(zhuǎn)化涂覆膜。通過(guò)涂層的組成和組織以及在涂層上作為上層形成的含鉬酸鹽的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜，提供了在抗變黑性和耐腐蝕性方面優(yōu)異的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板，其中所述涂層具有按面積比計(jì)包含1%至50%的量的含Zn-Al-Mg三元共晶合金的表面組織。
【專(zhuān)利說(shuō)明】溶融Zn-Al合金鍍覆鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熔融Zn-Al合金鍍覆鋼板(在下文中也稱(chēng)為熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板)及其制造方法，該熔融Zn-Al合金鍍覆鋼板具備優(yōu)異的耐腐蝕性并且優(yōu)選地用于各種構(gòu)件，例如在建筑、土木工程以及家用電器中使用的構(gòu)件，本發(fā)明特別涉及具有擁有經(jīng)改善的可加工性和耐腐蝕性的涂層的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，要求用在如建筑、土木工程或者家用電器的各種領(lǐng)域中的熱浸鍍鋅或鋅合金的涂覆鋼板具有優(yōu)異的耐腐蝕性。
[0003]例如，在建筑領(lǐng)域中，熱浸鍍鋅或鋅合金的涂覆鋼板成形為預(yù)定形狀并且用作結(jié)構(gòu)構(gòu)件，例如屋頂、墻壁或其他結(jié)構(gòu)。這些應(yīng)用要求優(yōu)異的耐腐蝕性和優(yōu)越的可加工性，此外，要求在成形部分中優(yōu)異的耐腐蝕性。因而，包括成形部分的原料的耐腐蝕性是確定相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性的重要因素。因此，從改善結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性的角度看，對(duì)于改善用作原料的熱浸鍍鋅或鋅合金的涂覆鋼板的耐腐蝕性存在強(qiáng)烈的需求。在這種情況下，要求優(yōu)異的外觀均勻性以及抗變黑性。如在本文中所使用的，變黑是經(jīng)涂覆的表面的一部分或全部變色為黑灰色的現(xiàn)象。
[0004]另外，因?yàn)闊峤冧\或鋅合金的涂覆鋼板即使在苛刻環(huán)境下(例如在暴露于空氣中海鹽濃度高的沿海地區(qū)中)也具有優(yōu)越的耐腐蝕性，所以這種熱浸鍍鋅或鋅合金的涂覆鋼板經(jīng)常在未涂覆的情況下用在建筑領(lǐng)域中。
[0005]為了滿(mǎn)足這些要求，JP-B-3179401 (專(zhuān)利文獻(xiàn)I)描述了連續(xù)熱浸鍍Zn-Al-Mg涂層鋼板。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)I中 所公開(kāi)的技術(shù)，認(rèn)為連續(xù)熱浸鍍Zn-Al-Mg涂層鋼板設(shè)置為具有形成在鋼板的表面上的涂層，所述涂層包含:A1:4.0%至10% ；Mg:1.0%至4.0% ;并且余量由Zn和附帶的雜質(zhì)組成，并且連續(xù)熱浸鍍Zn-Al-Mg涂層鋼板通過(guò)將鍍覆之后的冷卻速率控制在0.5°C /秒或更高并且使涂層形成為其中Al的初相混合在具有Al/Zn/Zn2Mg的三元共晶合金組織的基底材料中的金屬組織來(lái)得到良好的耐腐蝕性和表面外觀。
[0006]另外，JP-A-2008-138285 (專(zhuān)利文獻(xiàn)2)描述了具有帶金屬光澤的美觀的表面外觀和優(yōu)異的抗變黑性的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)2中所公開(kāi)的技術(shù)，認(rèn)為具有帶金屬光澤的美觀的表面外觀和優(yōu)異的抗變黑性的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板通過(guò)以下方法提供:將鋼板浸入到熱浸鍍Zn-Al合金熔浴中然后拉起和冷卻鋼板以在鋼板表面上形成熱浸鍍Zn-Al合金涂層，其特征在于使從熔浴拉起的鋼板以1°C /秒至15°C /秒的冷卻速率冷卻到250°C為止，并且熱浸鍍Zn-Al合金涂層包含:A1:1.0%至10% ；Mg:0.2%至
1.0% ；Ni:0.005%至0.1% ;并且余量為Zn和附帶的雜質(zhì)。另外，認(rèn)為專(zhuān)利文獻(xiàn)2中所公開(kāi)的技術(shù)通過(guò)將鍍覆之后的冷卻速率控制在特定范圍內(nèi)促進(jìn)了由于Mg和Ni的協(xié)同作用而使Ni富集到涂層的最外層的表面部分中。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)2中所公開(kāi)的技術(shù)，還顯示出Zn-Al合金涂層優(yōu)選地在涂層的截面中以10面積％至30面積％的量包含Al-Zn-Mg金屬間化合物的三元共晶合金。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中所述的技術(shù)中，認(rèn)為可以在所述涂層頂部上形成作為上層的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理層、底漆(primer layer)以及樹(shù)脂層，并且作為化學(xué)轉(zhuǎn)化處理層，可以使用不含鉻的處理液(例如鈦基或鋯基的處理液)來(lái)實(shí)施無(wú)鉻處理。
[0007]接下來(lái)，在JP-A-2008-291350 (專(zhuān)利文獻(xiàn)3)中描述了包括以下層的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板:形成在鋼板的至少一個(gè)表面上的熱浸鍍Zn-Al合金涂層；以及進(jìn)一步形成在該涂層的表面上的表面處理涂覆膜(surface treatment coating film)。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)3中所述的技術(shù)，認(rèn)為通過(guò)提供包含按質(zhì)量％計(jì)1.0%至10%的A1、0.2%至1.0%的Mg、
0.005%至0.1%的Ni以及余量為Zn和附帶的雜質(zhì)的熱浸鍍Zn-Al合金涂層，以及形成在該涂層表面上并且具有以預(yù)定比例含有特定的含鈦水性液體、鎳化合物和/或鈷化合物以及含氟化合物的表面處理組合物的表面處理涂覆膜，獲得了與涂覆組合物的優(yōu)化相結(jié)合的優(yōu)越的抗變黑性，同時(shí)由于含氟化合物的作用實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)的反應(yīng)性，使得在所述涂覆表面上形成了致密的反應(yīng)層，此外，由表面處理涂覆膜本身提供了高阻隔性能，從而提供優(yōu)越的耐腐蝕性。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)I JP-B-3I7MOl
[0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)2 JP-A-2008-138285
[0012]專(zhuān)利文獻(xiàn) 3 JP-A-2008-291350

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]待通過(guò)本發(fā)明解決的問(wèn)題
[0014]然而，使用專(zhuān)利文獻(xiàn)I中所公開(kāi)的技術(shù)制造的涂層鋼板在涂層中包含大量的Al和Mg，Al和Mg各自具有比Zn更高的可氧化性。如果將由此制造的涂層鋼板以卷或板的形式儲(chǔ)存在倉(cāng)庫(kù)中很長(zhǎng)一段時(shí)間，則出現(xiàn)經(jīng)涂覆的表面的一部分或全部將變色成黑灰色(變黑現(xiàn)象)的問(wèn)題，降低了產(chǎn)品的商業(yè)價(jià)值。另外，因?yàn)閷?zhuān)利文獻(xiàn)I中所公開(kāi)的技術(shù)在涂層中包含大量的Mg，所以還存在涂層變硬并且在成形部分中產(chǎn)生裂紋的問(wèn)題，該裂紋加速了在涂層下面的基底材料中的腐蝕(紅銹)。
[0015]專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的技術(shù)主要旨在用涂層中含Ni的Zn-Al-Mg基組合物來(lái)提高抗變黑性。然而，在Al-Mg-N1-Zn的四元體系的情況下，出現(xiàn)以下問(wèn)題:根據(jù)涂層的組成，化學(xué)轉(zhuǎn)化處理反應(yīng)可能導(dǎo)致不足以在涂層的表面上形成化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜，這致使抑制變黑的效果不穩(wěn)定。
[0016]此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中所公開(kāi)的技術(shù)中，用含有Ni的Zn-Al-Mg基組合物形成涂層，此外，在該涂層上形成作為上層的特殊表面處理涂覆膜以改善抗變黑性。然而，隨著鎳化合物和/或鈷化合物的量增加，耐腐蝕性劣化。因此，仍然存在關(guān)于難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)耐腐蝕性和抗變黑性的問(wèn)題。本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問(wèn)題并且提供一種在抗變黑性和耐腐蝕性方面優(yōu)異的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板及其制造方法。
[0017]解決問(wèn)題的方法
[0018]為了獲得上述目標(biāo)，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)對(duì)影響熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板的抗變黑性和耐腐蝕性的不同因素作了各種研究。結(jié)果，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn):使形成在鋼板表面上的涂層具有以適當(dāng)?shù)牧堪琋i的Zn-Al-Mg基組成，并然后使該涂層具有按面積比計(jì)以1%至50%的量存在的Zn-Al-Mg三元共晶合金的表面組織，由此可以在隨后的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理期間在具有優(yōu)越反應(yīng)性的涂層的表面上形成良好的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜，并且可以以穩(wěn)定方式改善抗變黑性，同時(shí)有效地抑制涂層中裂紋的出現(xiàn)并且顯著改善成形部分的耐腐蝕性。
[0019]本發(fā)明的發(fā)明人也已經(jīng)得到了以下發(fā)現(xiàn):在形成具有如上所述的組成的Zn-Al-Mg合金涂層之后，進(jìn)一步在所述涂層上形成作為上層的含鑰酸鹽的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜，與所述涂層的組成相結(jié)合顯著地抑制變黑，從而顯著改善了抗變黑性。
[0020]基于這些發(fā)現(xiàn)以及其他的考慮完成了本發(fā)明。也就是說(shuō)，本發(fā)明的主旨如下:
[0021][I] 一種在抗變黑性和耐腐蝕性方面優(yōu)異的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板，包括:形成在所述鋼板的至少一個(gè)表面上的熱浸鍍Zn-Al合金涂層；以及作為上層進(jìn)一步形成在所述熱浸鍍Zn-Al合金涂層上的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜，
[0022]其中所述熱浸鍍Zn-Al合金涂層的組成按質(zhì)量％計(jì)包含:
[0023]Al:3.0% 至 6.0%;
[0024]Mg:0.2% 至 1.0% ；
[0025]Ni:0.01% 至 0.10% ;和
[0026]余量為Zn和附帶的雜質(zhì)，
[0027]其中所述涂層具有按面積比計(jì)包含1%至50%的量的Zn-Al-Mg三元共晶合金的表面組織，以及
[0028]其中所述化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜包含鑰酸鹽。
[0029][2]根據(jù)以上項(xiàng)[I]所述的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板，其中所述包含鑰酸鹽的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜具有每側(cè)0.05g/m2至1.5g/m2的涂覆重量。
[0030][3] 一種用于制造在抗變黑性和耐腐蝕性方面優(yōu)異的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板的方法，該方法包括:將鋼板浸入組成為按質(zhì)量％計(jì)包含3%至6%的A1、0.2%至1.0%的Mg、0.01%至0.10%的Ni并且余量為Zn和附帶的雜質(zhì)的熱浸鍍Zn-Al合金熔浴中；然后將所述鋼板從所述熔浴中移出并且冷卻所述鋼板以在所述鋼板的表面上形成熱浸鍍Zn-Al合金涂層；然后使所述鋼板進(jìn)一步經(jīng)歷化學(xué)轉(zhuǎn)化處理以在所述熱浸鍍Zn-Al合金涂層上形成作為上層的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜，
[0031]其中將所述鋼板浸入所述熱浸鍍Zn-Al合金熔浴中，同時(shí)將所述熱浸鍍Zn-Al合金熔浴的溫度控制在420°C至520°C的范圍內(nèi)，并且將待浸入所述熱浸鍍Zn-Al合金熔浴中的所述鋼板的溫度控制在420°C至600°C的范圍內(nèi)并且等于或高于所述熱浸鍍Zn-Al合金熔浴的溫度，
[0032]其中，然后將所述鋼板從所述熱浸鍍Zn-Al合金熔浴中移出并且隨后按鋼板的表面溫度計(jì)以l°c /秒至100°C /秒的平均冷卻速率對(duì)所述鋼板進(jìn)行冷卻直到350°C為止，以及
[0033]其中使用含鑰酸鹽的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液進(jìn)行所述化學(xué)轉(zhuǎn)化處理。
[0034][4]根據(jù)上述項(xiàng)[3]所述的用于制造熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板的方法，其中所述化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液的pH為 2至6。
[0035]發(fā)明的效果
[0036]根據(jù)本發(fā)明，可以以容易且廉價(jià)的方式制造出穩(wěn)定地表現(xiàn)出優(yōu)異的抗變黑性的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板，提供工業(yè)上有益的效果。根據(jù)本發(fā)明，也可以制造出在成形之后表現(xiàn)出優(yōu)越的耐腐蝕性的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板，原因是，憑借涂層的經(jīng)改善的可加工性，防止了在成形時(shí)在涂層中出現(xiàn)裂紋從而以有效的方式抑制了基底鋼板中的腐蝕。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0037]圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板的涂層的示例性表面組織的組織的掃描電子顯微圖像；以及
[0038]圖2為示出了如圖1所示的涂層的表面組織中Zn-Al-Mg三元共晶合金的表面分布的分析圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0039]本發(fā)明的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板(在下文中，又稱(chēng)為“本發(fā)明的涂覆鋼板”)在鋼板的至少一個(gè)表面上具有按質(zhì)量％計(jì)包含3.0%至6.0%的A1、0.2%至1.0%的Mg、0.01%至0.1%的Ni并且余量為Zn和附帶的雜質(zhì)的熱浸鍍Zn-Al合金涂層，此外，具有在熱浸鍍Zn-Al合金涂層上作為上層的含鑰酸鹽的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜。
[0040]首先，將解釋限制本發(fā)明的鋼板涂層的組成的原因。在下文中質(zhì)量％簡(jiǎn)單地記為％。
[0041]〈Al:3.0% 至 6.0%>
[0042]如果在涂層中以小于3.0%的量包含Al，則在涂層與基底鋼板之間的界面處形成厚的Fe-Al合金層，這導(dǎo)致可加工性的劣化。另一方面，如果以大于6.0%的量包含Al，則降低了 Zn的犧牲抗腐蝕效果，并且也降低了耐腐蝕性和抗變黑性。這還增加了 Zn-Al-Mg三元共晶合金的形成，使化學(xué)轉(zhuǎn)化`處理性能不穩(wěn)定并且降低了涂層的可加工性。因而，將涂層中的Al限制在3.0%至6.0%的范圍內(nèi)，優(yōu)選在4.0%至5.5%的范圍內(nèi)。
[0043]〈Mg:0.2% 至 1.0%>
[0044]在涂層中包含Mg用于改善耐腐蝕性。如果在涂層中以小于0.2%的量包含Mg，則對(duì)耐腐蝕性的改善的效果較小?；蛘?，如果以超過(guò)1.0%的較大量包含Mg，則Zn-Al-Mg三元共晶合金的形成增加并且涂層的可加工性劣化。因此，涂層中的Mg限制在0.2%至1.0%的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.3%至0.8%的范圍內(nèi)。
[0045]〈N1:0.01% 至 0.10%>
[0046]在涂層中包含Ni用于改善耐腐蝕性和抗變黑性。如果在涂層中以小于0.01%的量包含Ni，則對(duì)耐腐蝕性和抗變黑性的改善的效果較小?；蛘?，如果以超過(guò)0.10%的較大量包含Ni，則涂層的表面過(guò)度活化而變得更易腐蝕，此外，在早期更容易發(fā)生白銹。因而，涂層中的Ni限制在0.01%至0.10%的范圍內(nèi)ο
[0047]除上述組分之外的余量包含Zn和附帶的雜質(zhì)。應(yīng)注意，雜質(zhì)包含S1、Ca、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Sr、Zr、Nb、Mo等，可以包含的這些雜質(zhì)中的每一種的量分別最高為0.01%。
[0048]另外，本發(fā)明的形成在涂層鋼板的表面上的涂層具有上述的組成以及在涂層的表面中按面積比計(jì)以1%至50%的量包含Zn-Al-Mg三元共晶合金的組織。
[0049]本發(fā)明的涂層鋼板的涂層具有在其表面上按面積比計(jì)暴露出1%至50%的Zn-Al-Mg三元共晶合金的表面組織。在涂層的表面上預(yù)定量的Zn-Al-Mg三元共晶合金的存在(暴露)能夠使涂層同時(shí)獲得耐腐蝕性和可加工性。
[0050]也就是說(shuō)，如果存在于涂層的表面中的Zn-Al-Mg三元共晶合金的量按面積比計(jì)小于1%，則對(duì)耐腐蝕性的改善效果較小?；蛘撸绻嬖谟诒砻嬷衂n-Al-Mg三元共晶合金的量按面積比計(jì)超過(guò)50%，則這導(dǎo)致對(duì)涂層的表面而言化學(xué)轉(zhuǎn)化處理的反應(yīng)性降低，更難以得到良好的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜，以及不穩(wěn)定的抗變黑性，此外，涂層的表面變得過(guò)硬從而在成形期間更容易出現(xiàn)裂紋。因而，涂層的表面組織中的Zn-Al-Mg三元共晶合金按面積比計(jì)限制在1%至50%的范圍內(nèi)，優(yōu)選在5%至40%的范圍內(nèi)。
[0051]應(yīng)注意，涂層的表面中的Zn-Al-Mg三元共晶合金的面積比優(yōu)選地通過(guò)以下來(lái)確定:例如，用掃描電子顯微鏡(放大約1000倍)觀察涂層的表面；隨機(jī)地從一些視場(chǎng)對(duì)涂層的表面組織進(jìn)行成像；以及使用圖像處理軟件計(jì)算每個(gè)視場(chǎng)(圖像)中的面積比。在本發(fā)明中，將在這些視場(chǎng)中得到的面積比的算術(shù)平均視為涂層中的Zn-Al-Mg三元共晶合金的面積比。圖1示出本發(fā)明的涂層鋼板的涂層的示例性表面組織。有條紋的晶體為Zn-Al-Mg三元共晶合金。然后，圖2為示出使用EPMA針對(duì)Mg對(duì)圖1中所示的涂層表面進(jìn)行分析的結(jié)果作為Zn-Al-Mg三元共晶合金的表面分布情況的分析圖像。使用該圖像分析圖，也可以通過(guò)將圖像轉(zhuǎn)化為黑白圖像并且根據(jù)直方圖計(jì)算面積比的方法來(lái)計(jì)算表面中的Zn-Al-Mg三元共晶合金的面積比。黑色區(qū)為Zn-Al-Mg三元共晶合金。
[0052]在本發(fā)明的涂層鋼板中，Zn-Al-Mg合金涂層的涂覆重量可以根據(jù)其通常的用途來(lái)確定，并且優(yōu)選地但非必需地是每側(cè)約30g/m2至300g/m2。如果涂層的涂覆重量為30g/m2或更高，則涂層中將不存在厚度的缺乏并且可以保持期望的耐腐蝕性。另一方面，如果涂覆重量為300g/m2或更低，則在涂層中將不存在過(guò)大的厚度并且涂層不會(huì)脫落。
[0053]在本發(fā)明的涂層鋼板中，在熱浸鍍Zn-Al-Mg合金涂層上提供的上層的是含有鑰酸鹽的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜。形成在涂`層上作為上層的并且包含鑰酸鹽的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜通過(guò)將該鑰酸鹽與Zn-Al-Mg三元共晶合金相結(jié)合改善了抗變黑性和耐腐蝕性。應(yīng)注意，不對(duì)鑰酸鹽進(jìn)行特別限制并且可以使用在化學(xué)轉(zhuǎn)化處理期間能夠?yàn)槿芙鉅顟B(tài)的任何鑰酸鹽。鑰酸鹽的實(shí)例可以包括銨鹽和鈉鹽等。非限制性地，考慮到抗變黑性和耐腐蝕性，在化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜中有利地按鑰當(dāng)量計(jì)以0.3質(zhì)量％至3質(zhì)量％的量包含鑰酸鹽。
[0054]除鑰酸鹽之外，化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜還可以包含鉻酸、磷酸鹽或T1、Zr、V、Mn、Ni或Co等的氟化物或鹽、硅烷化合物、金屬螯合物、含水樹(shù)脂、氧化物溶膠(例如硅溶膠)等。
[0055]此外，化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜的每側(cè)的涂覆重量可以依據(jù)應(yīng)用來(lái)適當(dāng)?shù)卮_定，包括但不限于:在不會(huì)使抗變黑性和耐腐蝕性劣化的情況下，為0.05g/m2或更多；以及在不會(huì)增加所形成的涂覆膜的量并且不顯著增加制造成本的情況下，為1.5g/m2或更少。因此，優(yōu)選地，化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜的每側(cè)的涂覆重量為0.05g/m2至1.5g/m2。
[0056]然后，將在下面描述用于制造本發(fā)明的涂層鋼板的優(yōu)選方法。
[0057]例如，使用連續(xù)熱浸鍍Zn生產(chǎn)設(shè)備，將作為基板的鋼板浸入熱浸鍍Zn-Al合金熔浴中，然后從熔浴中移出并冷卻以在鋼板的表面上形成熱浸鍍Zn-Al合金涂層。
[0058]用作基板的鋼板在其類(lèi)型和組成上沒(méi)有特殊限制，所以根據(jù)應(yīng)用可以從公知的熱軋鋼板和冷軋鋼板中適當(dāng)?shù)剡x擇。
[0059]首先，使用例如連續(xù)熱浸鍍生產(chǎn)設(shè)備將作為基板的鋼板加熱到期望的加熱溫度?？梢愿鶕?jù)所使用的鋼板適當(dāng)?shù)卮_定加熱溫度。非限制性地，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)鋼板浸入熔浴中時(shí)，應(yīng)該將鋼板的溫度(板溫)控制到期望的溫度，至少使得在熔浴中浸沒(méi)鋼板時(shí)可以實(shí)現(xiàn)期望的鋼板溫度(板溫)。
[0060]將加熱到預(yù)定溫度的鋼板浸入到保持具有預(yù)定的組成和在預(yù)定浴溫下的熱浸鍍Zn-Al合金熔浴中。
[0061 ] 浸沒(méi)鋼板的熱浸鍍Zn-Al合金熔浴的組成按質(zhì)量％計(jì)包含:A1:3%至6%、Mg:0.2%至1.0%、N1:0.01%至0.10%并且余量為Zn和附帶的雜質(zhì)。另外，熔浴應(yīng)當(dāng)在420°C至520°C的浴溫下。如果熔浴在低于420°C的浴溫下，則由于浴溫極低，可以使熔浴部分地凝固，使預(yù)定的鍍覆過(guò)程不能進(jìn)行。另一方面，如果熔浴在高于520°C的高溫下，則熔浴被顯著氧化并且會(huì)生成更多的渣滓。因而，熔浴應(yīng)當(dāng)為限制在420°C至520°C范圍內(nèi)的浴溫下。此外，優(yōu)選地，熔浴在450°C至500°C范圍內(nèi)的浴溫下。
[0062]另外，將待浸入熔浴中的鋼板的溫度(板溫)控制在420°C至600°C的范圍內(nèi)并且等于或高于熔浴的浴溫。如果浸沒(méi)的鋼板的板溫低于420°C或低于浴溫，則浴溫逐漸降低。結(jié)果，熔浴的粘度增加并且會(huì)發(fā) 生運(yùn)行故障。另一方面，如果板溫高于600°C，則浴溫逐漸上升并且使鍍層的附著性劣化。因而，將待浸入熔浴中的鋼板的溫度(板溫)限制在420°C至600°C的范圍內(nèi)并且等于或高于熔浴的浴溫。
[0063]根據(jù)本發(fā)明，將上述熔浴控制在上述范圍內(nèi)的浴溫下，并且將待浸入熔浴中的鋼板的溫度(板溫)也控制在420°C至600°C的范圍內(nèi)，此外，控制待浸入熔浴中的鋼板的溫度(板溫)使其等于或高于熔浴的浴溫。這引起合金元素在熔浴與鋼板的表面之間的界面處擴(kuò)散，該擴(kuò)散促進(jìn)了在涂層與鋼板(基板)之間的界面處Ni富集層的形成。如果由于Ni富集層的形成而在涂層中出現(xiàn)延伸到基板的缺陷或者即使由于成形而在涂層中出現(xiàn)裂紋，仍然可以維持耐腐蝕性。
[0064]然后將浸入熔浴中的鋼板從熔浴中移出并且冷卻。按鋼板的表面溫度計(jì)以1°C /秒至100°C /秒的平均冷卻速率進(jìn)行該移出后的冷卻直到350°C為止。如果直到350°C為止平均冷卻速率低于1°C /秒以下，則會(huì)花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)冷卻從而使生產(chǎn)率劣化。另一方面，如果鋼板以高于100°C/秒的平均速率快速冷卻，則Zn-Al-Mg三元共晶合金按面積比計(jì)占表面的大于50%，這降低了化學(xué)轉(zhuǎn)化處理的反應(yīng)性和涂層的可加工性。因此，將從熔浴中移出鋼板之后的冷卻速率限制在平均1°C /秒至100°C /秒的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在平均2°C /秒至70°C /秒的范圍內(nèi)，直到350°C為止。
[0065]然后使具有在其表面上形成有涂層的鋼板經(jīng)歷化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，由此在涂層上形成作為上層的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的用在化學(xué)轉(zhuǎn)化處理中的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液為通過(guò)將鑰酸鹽添加到溶劑(例如水)并且優(yōu)選地將pH調(diào)節(jié)到2至6而得到的液體。應(yīng)注意，化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液可以包括除鑰酸鹽之外的鉻酸，磷酸鹽，T1、Zr、V、Mn、Ni或Co等的氟化物，T1、Zr、V、Mn、Ni或Co等的鹽，硅烷化合物，金屬螯合物，含水樹(shù)脂以及氧化物溶膠例如硅溶膠中的任一種、兩種或更多種。
[0067]另外，如果化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液具有2或更高的pH值，則其在涂層的表面中具有合適的溶解性并且在不損失附著能力和耐腐蝕性的情況下正常地形成化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜。另一方面，如果液體具有6或更低的pH值，則化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液的穩(wěn)定性不會(huì)劣化并且粘附能力和耐腐蝕性不會(huì)降低。因而，優(yōu)選地，將化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液的pH調(diào)節(jié)到2至6，更優(yōu)選地調(diào)節(jié)到4至5。
[0068]將上述化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液在常溫下施用到涂層的表面，優(yōu)選地加熱到作為鋼板溫度的60°C至120°C，然后干燥以使溶劑蒸發(fā)以在涂層上形成作為上層的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜。非限制性地，施用方法可以使用任一種連續(xù)的處理方法，包括均為公知的施加方法的輥涂、噴淋絞干(shower wringer)以及浸潰氣體擦拭(dip gas wiping)。另外,干燥方法可以使用均為公知方法的熱風(fēng)烘箱、電加熱烘箱以及感應(yīng)加熱中的任一種。
[0069]實(shí)施例
[0070]將冷軋鋼板(板厚:0.8mm,未退火)用作基板。將每個(gè)基板加熱到如表1中所示的浸沒(méi)時(shí)的鋼板的溫度(板溫)，然后浸入具有如表1所示的組成和浴溫的熱浸鍍Zn-Al合金熔浴中，從池中移出并且冷卻以在基板的表面上形成具有如表2所示的組成和涂覆重量的熱浸鍍Zn-Al合金涂層。在移出每個(gè)基板時(shí)，將基板以如表1所示的平均冷卻速率冷卻直到350°C為止。
[0071]然后，通過(guò)輥涂將化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液(液溫:25°C)施用到所得到的涂層鋼板的涂層的表面，隨后在熱風(fēng)烘箱中在220°C干燥3秒，然后經(jīng)歷化學(xué)轉(zhuǎn)化處理以0.6g/m2的量形成化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜。應(yīng)注意，所使用的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液通過(guò)將鑰酸鹽、鋯酸鹽以及鈦酸鹽中的任意一種按質(zhì)量比計(jì)以10質(zhì)量％的量添加到溶劑(水)以使其具有如表1所示的pH來(lái)得到。
[0072]對(duì)每個(gè)所得到的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板首先觀察涂層的表面的組織，然后進(jìn)行腐蝕測(cè)試。測(cè)試方法描述如下:
[0073](I)觀察涂層的表面組織
[0074]從每個(gè)所得到的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板中收集用于組織觀察的測(cè)試樣品，并且使用掃描電子顯微鏡(放大約1000倍)觀察涂層的表面組織。另外，使用EPMA來(lái)針對(duì)Mg對(duì)涂層的表面進(jìn)行分析并且對(duì)分析的結(jié)果進(jìn)行圖像分析，其中將圖像轉(zhuǎn)換為黑白圖像以根據(jù)直方圖計(jì)算Zn-Al-Mg三元共晶合金的面積比。
[0075]然后，將每個(gè)所得到的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板進(jìn)行耐變黑測(cè)試以評(píng)價(jià)其抗變黑性。測(cè)試方法如下:
[0076](2)抗變黑性測(cè)試
[0077]從每個(gè)所得到的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板中收集測(cè)試樣品(平板:50mmX 50mm)，并且對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行測(cè)試，其中測(cè)試樣品保持在80°C的溫度和95%的相對(duì)濕度下的恒溫恒濕箱中24小時(shí)。然后，在測(cè)試前和測(cè)試后對(duì)測(cè)試樣品的表面的發(fā)光度L進(jìn)行測(cè)量并且確定發(fā)光度L的差A(yù)L來(lái)評(píng)價(jià)抗變黑性?；谝韵略u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)作出評(píng)價(jià):
[0078]一級(jí)別3: Λ L為8或更小(幾乎沒(méi)有變黑)
[0079]—級(jí)別2: Λ L大于8但小于15 (有一些變黑)
[0080]一級(jí)別1: AL為15或更大(有顯著變黑)
[0081]另外，使每個(gè)得到的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板在成形之后進(jìn)行耐腐蝕測(cè)試，由此對(duì)成形部分的耐腐蝕性進(jìn)行評(píng)價(jià)。測(cè)試方法如下:
[0082](3)成形部分的耐腐蝕性測(cè)試
[0083]從每個(gè)所得到的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板中收集彎曲測(cè)試樣品，并且根據(jù)JIS G3317標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行180°彎曲(內(nèi)半徑:1.6mmR)，然后根據(jù)JIS Z2371標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鹽霧測(cè)試。鹽霧條件如下:
[0084]一噴霧液體:5質(zhì)量％的氯化鈉溶液
[0085]一溫度:35°C
[0086]一測(cè)試時(shí)間:2000h
[0087]在測(cè)試之后，觀察測(cè)試樣品的表面并且通過(guò)數(shù)碼相機(jī)成像以通過(guò)圖像處理確定紅銹出現(xiàn)比率(面積比)，由此評(píng)價(jià)成形部分的耐腐蝕性?；谝韵略u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)作出評(píng)價(jià):
[0088]一級(jí)別3:無(wú)紅銹
[0089]一級(jí)別2:出現(xiàn)紅銹，紅銹出現(xiàn)比率不大于50%
[0090]一級(jí)別1:出現(xiàn)紅銹，紅銹出現(xiàn)比例大于50%
[0091]所得到的結(jié) 果在表2中示出。
[0092][表 I]
【權(quán)利要求】
1.一種熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板，包括:形成在所述鋼板的至少一個(gè)表面上的熱浸鍍Zn-Al合金涂層；和作為上層進(jìn)一步形成在所述熱浸鍍Zn-Al合金涂層上的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜， 其中所述熱浸鍍Zn-Al合金涂層的組成按質(zhì)量％計(jì)包含:
Al:3.0% 至 6.0% ；
Mg:0.2% 至 1.0% ；
N1:0.01% 至 0.10% ;和 余量為Zn和附帶的雜質(zhì)， 其中所述涂層具有按面積比計(jì)包含1%至50%的量的Zn-Al-Mg三元共晶的表面組織，以及 其中所述化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜包含鑰酸鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板，其中所述包含鑰酸鹽的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜具有每側(cè)0.05g/m2至1.5g/m2的涂覆重量。
3.一種用于制造熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板的方法，所述方法包括:將鋼板浸入組成為按質(zhì)量％計(jì)包含3%至6%的A1、0.2%至1.0%的Mg、0.01%至0.10%的Ni并且余量為Zn和附帶的雜質(zhì)的熱浸鍍Zn-Al合金熔浴中；然后將所述鋼板從所述熔浴中移出并且使所述鋼板冷卻以在所述鋼板的表面上形成熱浸鍍Zn-Al合金涂層；然后使所述鋼板進(jìn)一步經(jīng)歷化學(xué)轉(zhuǎn)化處理以在所述熱浸鍍Zn-Al合金涂層上形成作為上層的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理涂覆膜， 其中所述鋼板浸入所述熱浸鍍Zn-Al合金熔浴中，同時(shí)將所述熱浸鍍Zn-Al合金熔浴的溫度控制在420°C至520°C的范圍內(nèi)，并且將待浸入所述熱浸鍍Zn-Al合金熔浴中的所述鋼板的溫度控制在420°C至600°C的范圍內(nèi)并且等于或高于所述熱浸鍍Zn-Al合金熔浴的溫度， 其中然后將所述鋼板從所述熱浸鍍Zn-Al合金熔浴中移出并且隨后按所述鋼板的表面溫度計(jì)以1°C /秒至100°C /秒的平均冷卻速率對(duì)所述鋼板進(jìn)行冷卻直到350°C為止，以及 其中使用含鑰酸鹽的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液執(zhí)行所述化學(xué)轉(zhuǎn)化處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于制造熱浸鍍Zn-Al合金的涂覆鋼板的方法，其中所述化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液具有2至6的pH值。
【文檔編號(hào)】C23C18/04GK103732780SQ201280038542
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月9日
【發(fā)明者】藤?zèng)g英嗣, 大居利彥, 古田彰彥, 佐藤進(jìn), 妹川透 申請(qǐng)人:Jfe鋼板株式會(huì)社, 杰富意鋼鐵株式會(huì)社