阅读说明：本技术 高耐蚀高成形性热成形钢用镀液、热成形钢板、热浸镀生产工艺、热冲压部件及应用 (Plating solution for highly corrosion-resistant highly formable hot-formed steel, hot-formed steel sheet, hot-dip plating production process, hot-stamped part, and application ) 是由 周世龙 刘永刚 崔磊 詹华 晋家春 李子涛 陈乐� 王蕾 于 2019-11-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了高耐蚀高成形性热成形钢用镀液、热成形钢板、热浸镀生产工艺、热冲压部件及应用,属于钢带板镀层复合材料领域。镀液的组成成分以质量％计,含有Si：2.0～7.5％、Mg：0.08～2.5％、Cu：0.1～2.0％、REM：0.08～1.0％,其余为Al和不可避免的杂质；钢板包括基板和基板表面镀覆的镀层,镀层中包括合金层和镀铝层,合金层覆于基板表面,合金层的厚度≤4.5μm,镀铝层于合金层表面；热浸镀生产工艺包括热成形钢基板清洗、连续退火、热浸镀、镀层厚度控制、镀后冷却；钢板制成的热冲压部件可用于制造高耐蚀汽车组件。本发明能得到更为优异耐腐蚀性能与成形性能的产品。(The invention discloses a plating solution for high-corrosion-resistance high-formability hot forming steel, a hot forming steel plate, a hot dipping production process, a hot stamping part and application, and belongs to the field of steel strip plate plating composite materials. The plating solution comprises the following components in mass percent: 2.0-7.5%, Mg: 0.08-2.5%, Cu: 0.1-2.0%, REM: 0.08-1.0% of Al and inevitable impurities in balance; the steel plate comprises a substrate and a plating layer plated on the surface of the substrate, wherein the plating layer comprises an alloy layer and an aluminum plating layer, the alloy layer is coated on the surface of the substrate, the thickness of the alloy layer is less than or equal to 4.5 mu m, and the aluminum plating layer is plated on the surface of the alloy layer; the hot dip coating production process comprises the steps of cleaning a hot forming steel substrate, continuously annealing, hot dip coating, controlling the thickness of a coating and cooling after the coating; hot stamped components made of steel sheet can be used to make highly corrosion resistant automotive components. The invention can obtain products with more excellent corrosion resistance and forming performance.)

高耐蚀高成形性热成形钢用镀液、热成形钢板、热浸镀生产工 艺、热冲压部件及应用

技术领域

本发明涉及高耐蚀高成形性热成形钢用镀液、热成形钢板、热浸镀生产工艺、热冲压部件及应用，属于钢带板镀层复合材料领域。

背景技术

近年来，世界各国对汽车的安全、节能和排放的要求日益严格，高强减薄、节能减排一直是汽车行业的主要发展趋势。其中，采用热冲压方式生产抗拉强度大于1500MPa超高强度汽车零部件是实现高强化的一种最常用方式之一，它是通过奥氏体化处理、高温成形和快速冷却相结合的方式来实现产品高强度，主要应用于高强度、成形复杂零部件的生产，可以避免冷成形难成形、回弹大、尺寸稳定性差等缺点。

热成形钢在加热过程中，表面产生氧化铁皮，在冲压过程中会对模具造成损伤，且未脱落的氧化铁皮需要抛丸处理，增加了成本。因此，涂覆镀层的热成形钢成为目前市场主流产品，包括Al-Si镀层热成形钢、Zn基镀层热成形钢，而Zn基镀层热成形钢高温冲压时易产生液态锌致脆性，造成冲压开裂，目前已成熟应用的主要为Al-Si镀层热成形钢。

Al-Si镀层产品具有一系列优点：(1)镀层成本低，外观光泽好看，带银白色光泽；(2)耐腐蚀性能好，抗硫化腐蚀能力比镀锌、镀铝锌硅板强，可取代部分不锈钢产品；(3)耐高温，在500℃时颜色和硬度无明显变化；(4)反辐射性能好，500℃以下可反射80％的入射能量，红外线下的反射率可达到95％；(5)散热性好，可用作空调、冰箱等设备。

尽管Al-Si镀层具有较多优点，但在实际的Al-Si镀层生产过程中，钢板表面仍存在漏镀缺陷，另外由于钢带中Fe的溶解，与铝液反应生成FeAl₃、Fe₂Al₅、Fe₂(AlSi)₅等杂质，该杂质分散在镀层表面，对镀层耐腐蚀性造成不利影响。常规Al-Si镀层靠近基板处存在5μm左右Fe-Al-Si三元合金层，为脆性相，当钢带经平整处理时，会引起镀层中合金层产生微细裂纹，当有水渗入此微裂纹进入合金层，甚至达到钢基板时就会生锈，从而失去其商品价值。另外，Al-Si镀层加热后由Fe-Al二元相与Fe-Al-Si三元相相间构成，镀层脆性较大，冲压时镀层中易产生较多裂纹，裂纹甚至扩展至基板，当腐蚀发生时，腐蚀产物沿裂纹扩散至基板，造成基板腐蚀破坏。现有技术尝试在镀液中添加稀土元素(Rare Earth Element，简称REM)，但是如何与镀液中其他元素配合，使得性能最佳，还是发明人致力研究的问题。

例如，中国专利申请号为200680056246.4，申请公开日为2009年11月18日的专利申请文件公开了涂覆的钢带材、其制备方法、其使用方法、由其制备的冲压坯料、由其制备的冲压产品和含有这样的冲压产品的制品。该专利具有明确限定和均匀厚度的涂覆钢，其中镀层包含8～11％Si、2～4％Fe，此涂覆产品已经市场验证，但该涂覆产品Fe-Al-Si三元合金脆性相层较厚，5μm左右，发现该涂覆产品经平整处理时，合金层产生较多微细裂纹，成形性能较差。

再如，中国专利申请号为200910231746.2，申请公开日为2010年05月19日的专利申请文件公开了一种连续热浸镀铝硅铜镁合金钢板的生产方法。该专利的生产方法主要包含以下步骤：取铝锭、硅锭、铜锭、镁锭放在感应加热炉中熔化配置成铝硅铜镁镀层溶液，再将冷轧钢板经化学脱脂、电解脱脂后，再将铝硅铜镁镀层溶液热镀在冷轧钢板正反面上，然后再经气刀平整、风冷、光整、拉矫后钝化并烘干为成品。该发明针对改善镀铝板的表面质量，但其中添加Cu(0.03％～0.1％)、Mg(0.03％～0.2％)较少，对镀层耐腐蚀性能、成形性能提高不明显。

再如，中国专利申请号为201410156753.1，申请公开日为2014年07月30日的专利申请文件公开了热冲压成形钢用抗高温氧化镀层材料以及热浸渡工艺。该专利的镀液成分的质量百分含量为：5.0～20.0％Si，0.5～10.0％Ni，0.1～12.0％Ce，0.1～2.0％La，Fe≤1.0％，其余为Al及不可避免的杂质，添加稀土元素与其他合金元素，细化组织改善热成形后表面质量，但添加Si含量较高，热成形前镀层表面粗糙，影响镀层表面质量，另外添加较多的稀土元素与其他合金元素，成本较高。

再如，中国专利申请号为201110179923.4，申请公开日为2013年01月02日的专利申请文件公开了一种热压成型用镀铝硅钢板及其制造方法。该专利钢板表面镀有Al-Si镀层，其中镀层中按质量百分比Al含量96％～98％，Si含量1.3％～3.8％，稀土含量0.1％～0.3％，合金层厚度≤5μm，合金层中的Si含量控制在为3％～6％。钢板先采用NOF炉进行预氧化处理；还原炉内气氛H₂：20％～50％，余量为N₂；炉内露点控制在-20℃～-60℃；退火温度为800℃～850℃；镀液温度为680℃～750℃；钢板入锅温度为650℃～750℃，浸镀时间为2s～5s；钢板从铝锅引出后到铝硅合金凝固点之间以≥120℃/s进行快速冷；然后再以30～100℃/s的速度冷却到420℃～480℃，然后在350～450℃之间进行10s～300s的过时效退火处理。其中添加少量Si与稀土元素，镀液流动性较差，镀层质量难以保证。

再如，中国专利申请号为201680057805.7，申请公开日为2018年06月08日的专利申请文件公开了涂覆有基于铝且包含钛的金属涂层的钢板。该专利金属涂层包含1.0重量％至22.0重量％的锌，0.1重量％至1.0重量％的钛，1.6重量％至15.0重量％的硅，低于0.5重量％的镁，低于0.05重量％的La或Ce或二者兼具，低于0.2重量％的Sn，以及选自Sb、Pb、Ca、Mn、Cr、Ni、Zr、In、Hf或Bi的任选的另外的元素，每种另外的元素以重量计的含量小于0.3重量％，余量为铝和任选地不可避免的杂质以及残留元素，其中所述涂层的显微组织不包含Al-Zn二元相。该专利主要针对铝锌硅涂层，涂层具有牺牲保护作用，故添加较多Zn，另外添加较多Si，少量的Mg与稀土La、Ce等，但是较多的Zn易产生LME裂纹，成品会产生脆性断裂。

因此，亟需高耐蚀高成形性热成形钢用镀液、热成形钢板、热浸镀生产工艺、热冲压部件及应用，减小冲压钢板时镀层中产生的裂纹对基板的耐腐蚀性能的影响。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有含有Al-Si镀层的热成形钢表面存在漏镀缺陷，同时经热成形及冲压过程中镀层会产生裂纹的问题，本发明提供一种高耐蚀高成形性热成形钢用镀液，通过优化设计镀液成分及含量，降低镀液在基板上形成的合金层厚度，还可提高镀层组织均匀性，所得镀铝层的晶粒被细化，从而可改善镀层的成形性能，在镀层经受机械外力时，降低镀层产生微裂纹倾向；同时，提高镀液流动性，提高镀液对基板的浸润性，有效改善镀层表面质量，并且当腐蚀发生时，在镀层表面上生成附着性极高的致密保护皮膜，有效防止腐蚀因子的通过，且镀层具有一定的自愈性，显著提高镀层耐腐蚀性能。

本发明的另一个目的还在于提供一种高耐蚀高成形性热成形钢板。

本发明的另一个目的还在于提供一种高耐蚀高成形性热成形钢板的热浸镀生产工艺。

本发明的另一个目的还在于提供一种热冲压部件。

本发明的另一个目的还在于提供一种热冲压部件在制备高耐蚀汽车组件中的应用。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种高耐蚀高成形性热成形钢用镀液，其特征在于：其组成成分以质量％计，含有Si：2.0～7.5％、Mg：0.08～2.5％、Cu：0.1～2.0％、REM：0.08～1.0％，其余为Al和不可避免的杂质。

进一步地，所述REM为La、Ce中的一种或两种。

进一步地，所述镀液的制备方法为：取上述一定质量％的合金锭和REM于感应加热炉中加热熔化，镀液温度控制为600～700℃；

一种高耐蚀高成形性热成形钢板，其特征在于：所述钢板包括基板和基板表面镀覆的镀层，所述镀层为基板在上述镀液中热浸镀形成；其中，所述镀层中包括合金层和镀铝层，所述合金层覆于基板表面，所述合金层的厚度≤4.5μm，所述镀铝层于合金层表面。

进一步地，所述基板的成分以质量％计，含有C：0.10～0.30％、Si：0.10～0.50％、Mn：0.70～1.50％、P：≤0.05％、S：≤0.05％、Al：≤0.10％、Cr：0.10～0.80％、Mo：≤0.05％、B：0.0004～0.01％、N：≤0.01％、Ti：0.01～0.20％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步地，所述基板为厚度0.5～3.0mm的冷轧带钢，生产步骤如下：铁水预处理→转炉冶炼→合金微调→精炼→连铸→热轧→酸洗冷轧。

进一步地，所述合金层为Fe-Al-Si三元合金层。

进一步地，所述镀层厚度为10～40μm。

一种上述高耐蚀高成形性热成形钢板的热浸镀生产工艺，其步骤为：热成形钢基板清洗→连续退火→热浸镀→镀层厚度控制→镀后冷却。

进一步地，上述浸镀生产工艺的步骤为：

(1)热成形钢基板的清洗：碱洗→碱刷洗→碱洗→水刷洗→电解清洗→漂洗→烘干，为保证镀后良好的表面质量，需保证清洗前轧硬卷单面残油量≤250mg/m²，残铁量≤50mg/m²，清洗后钢板单面残油量≤20mg/m²、单面残铁≤10mg/m²；

(2)连续退火工艺：采用预氧化还原工艺，包括预氧化段和还原段；其中，预氧化段通入水蒸气，露点控制为-25～+10℃，加热速度控制为20～60℃/s，终了温度控制为500～700℃；还原段将氧化基板还原，还原段气氛采用体积百分比(5～10％H₂)+N₂，氧含量控制在20ppm以下，露点控制为-60～-20℃，退火温度控制为750～850℃，退火保温时间50～120s；

(3)热浸镀工艺：基板入镀液时温度为600～700℃，热浸镀镀液温度600～700℃，两者温度需尽量保持一致，浸镀时间2～6s；

(4)镀层厚度控制：镀层厚度通过气刀喷吹氮气或压缩空气控制，镀层厚度控制在单面10～40μm；

(5)镀后冷却：镀后冷却采用风冷，镀层的凝固时间控制在15s以内，随后钢板冷却至300℃以下，然后水冷至室温。

进一步地，所述步骤(2)中，在炉鼻处通入纯N₂，炉鼻子处氧气含量控制在100ppm以下，氢气含量控制在1000ppm以下，露点控制为-80～-40℃。

一种热冲压部件，所述热冲压部件由上述高耐蚀高成形性热成形钢板经热冲压后形成的部件。

上述热冲压部件在制备高耐蚀汽车组件中的应用。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)由于在传统热浸镀过程中，镀液中Al先与基板中的Fe反应生成较厚的Fe₂Al₅脆性相，该相过厚时，成形过程中该合金层易脆性剥落，造成镀层的保护作用失效；本发明在镀液中添加Si，在钢板表面形成Fe-Al-Si抑制层，可以有效阻碍脆性相Fe₂Al₅形成，提高镀层成形能力；另一方面，铝液中添加Si可使合金层厚度急剧下降，直到6％，继续增加Si含量，则合金层厚度下降趋势减慢，另外，添加Si的含量也是影响钢板表面质量的重要因素，实验研究表明，铝液中的Si含量大于7.5％时，容易导致钢板表面粗糙，影响镀层表面质量，且Si含量小于2％时，反而会降低镀液流动性，根据以上情况，本发明镀液中添加Si含量控制为2～7.5％；

(2)传统Al-Si镀层靠近基板处存在5μm左右Fe-Al-Si三元合金层，为脆性相，当钢带经平整处理时，会引起镀层中合金层产生微细裂纹，当有水渗入此微裂纹进入合金层，甚至达到钢基板时就会生锈，从而失去其商品价值；本发明镀液中添加2～7.5％Si的同时，还另外添加适量的Mg、Cu，Si、Mg、Cu共同作用，使合金层厚度≤4.5μm，降低受力时产生微裂纹的倾向；当Mg含量大于2.5％，Cu含量大于2.0％时，合金层厚度下降趋势不明显，且镀层质量难以保证，另外，Mg、Cu还起到降低合金熔点的作用，Mg还可以提高镀层耐腐蚀性；根据以上情况，本发明镀液中添加0.08～2.5％Mg、0.1～2.0％Cu；

(3)本发明镀液中添加稀土元素La或Ce可大大提高镀液流动性，由于镀液的流动性对镀层表面的质量影响较大，添加稀土元素La或Ce可提高基板对镀液的浸润性，明显提高镀层表面质量，减少钢板表面存在漏镀缺陷，但添加较多稀土元素成本增加较多，综合考虑，本发明镀液中添加稀土元素La或Ce总含量控制为0.08～1.0％；

(4)本发明的镀液中，稀土元素、Mg、Cu可提高组织均匀性，所得镀铝层的晶粒被细化，从而可改善镀层的塑性；另外其分布于镀层表面与镀层中，生成致密富Mg、Cu相，腐蚀发生时，在镀层表面上生成富含Mg、Cu附着性极高的致密保护皮膜，有效防止腐蚀因子的通过，且镀层具有一定的自愈性，可显著提高镀层耐腐蚀性能；

(5)本发明的热成形用钢板表面镀覆Al-Si镀层以及其适用于板带连续热浸镀的工艺方法，使用该方法生产的Al-Si镀层相比传统Al-Si镀层具有更为优异的耐腐蚀性能与成形性能；

(6)本发明的浸镀生产工艺中，基板清洗质量对镀层表面质量影响较大，需保证清洗前轧硬卷残油量单面≤250mg/m²，残铁量≤50mg/m²，清洗后钢板单面残油≤20mg/m²、单面残铁≤10mg/m²，可有效提高镀层表面质量，避免漏镀等缺陷；

(7)热成形钢在退火炉内容易发生Si、Mn、Cr、Ti、Al、B等合金元素的选择性氧化，当氧化发生在钢板表面时，会恶化浸润性，导致漏镀等表面缺陷；为保证良好的镀层表面质量，采用预氧化还原工艺，预氧化段通入水蒸气，促使合金元素在带钢内部氧化，后续均热和缓冷过程中表面的FeO得到还原，使钢板具有良好的浸润性；加热段露点＞10℃时，后续均热和缓冷过程中H不足以还原表面FeO，可能会产生表面缺陷；其中预氧化段露点控制为-25～+10℃；另外，炉鼻中存在水蒸气或者氧气时，铝液的氧化非常严重，Al₂O₃带到钢板表面容易形成黑点缺陷，H₂可以和Al液发生反应，需要在炉鼻处通入纯N₂，炉鼻子处氧气含量控制在100ppm以下，氢气含量控制在1000ppm以下，露点控制为-40～-80℃；

(8)本发明的热浸镀工艺中，基板入镀液时温度与热浸镀镀液温度接近，可降低Fe在镀液中的溶解度，减少铝渣的产生，铝锅中的镀液温度应尽可能低且保持温度稳定，故基板入锅温度必须与镀液温度接近；

(9)本发明钢带生产线速度需要控制在50mpm以上，镀铝气刀控制模型与镀锌类似，但由于铝液密度、黏度更低，需要的气刀压力比镀锌更小，为保证更好的表面质量，生产线速度需要控制在50mpm以上；镀层厚度控制过程中控制镀层厚度10～40μm，既保证良好的镀层耐腐蚀性，又保证了较高的经济性；

(10)本发明镀后冷却的凝固时间控制在15s以内，这是因为Al-Si镀层凝固温度范围为镀液温度-合金熔点，该温度区间冷却速率对Fe-Al-Si合金相层厚度影响很大，为保证合金相层厚度≤4.5μm，需控制凝固时间不超过15s；

(11)本发明所制得热冲压部件，所得的合金层厚度≤4.5μm，所得镀铝层组织均匀，晶粒细化，在镀层经受机械外力时，镀层产生微裂纹倾向降低，具有较高的成形性能；另外，所得镀层表面质量较好，稀土元素、Mg、Cu分布于镀层表面与镀层中，腐蚀发生时，镀层具有一定的自愈性，显著提高镀层耐腐蚀性能，经循环腐蚀试验后，钢板最大蚀痕扩展宽度小于2.0mm；

(12)本发明的所制得热冲压部件具有较高的成形性能、耐腐蚀性能，可在汽车组件中得到广泛应用，使得汽车组件的使用寿命升高。

附图说明

图1为实施例1高耐蚀高成形性热成形钢板加热前镀层表面形貌；

图2为对比例2使用常规Al-10％Si镀液制得的钢板加热前镀层表面形貌；

图3为实施例1高耐蚀高成形性热成形钢板加热前镀层截面形貌；

图4为对比例2使用常规Al-10％Si镀液制得的钢板加热前镀层截面形貌；

图5为实施例1高耐蚀高成形性热成形钢板热冲压后镀层表面形貌；

图6为对比例2使用常规Al-10％Si镀液制得的钢板热冲压后镀层表面形貌；

图7为实施例1高耐蚀高成形性热成形钢板热冲压后镀层截面形貌；

图8为对比例2使用常规Al-10％Si镀液制得的钢板热冲压后镀层截面形貌；

图9为实施例1高耐蚀高成形性热成形钢板最大蚀痕扩展宽度；

图10为对比例2使用常规Al-10％Si镀液制得的钢板最大蚀痕扩展宽度。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。

实施例1

本实施例一种高耐蚀高成形性热成形钢板的生产工艺如下：

(1)热浸镀用基板制备：

选取经过了通常的热轧工序以及冷轧工序的、厚度0.5～3.0mm的冷轧带钢作为基板，其中基板的主要生产步骤如下：铁水预处理→转炉冶炼→合金微调→精炼→连铸→热轧→酸洗冷轧，基板主要化学成分以重量％计(如表1所示)分别为：C：0.23％、Si：0.15％、Mn：1.20％、P：0.01％、S：0.003％、Al：0.05％、Cr：0.25％、Mo：0.002％、B：0.002％、N：≤0.01％、Ti：0.042％，余量为Fe和不可避免的杂质，基板留用待下续进行热浸镀工艺。

(2)热浸镀用镀液制备：

取一定量的合金锭、镧于感应加热炉中加热熔化，最终得到本实施例的镀液组成成分以质量％计(见表2)，含有Al：95.4％、Si：3.0％、Mg：0.5％、Cu：0.5％、La：0.6％，要留意的是需保持镀液的温度为670℃，得到本实施例的高耐蚀高成形性热成形钢用镀液。

值得注意的是，本实施例在取金属锭熔化时，选取铝、硅、镁、铜的合金锭进行熔化，而不是选用单独的铝锭、硅锭、镁锭、铜锭熔化，这是因为单独的硅锭、铜锭的熔点大于1000℃，熔点比较高，进而对加热设备的要求太高，而合金锭的熔点在600～700℃之间，加热难度远远低于单独的金属锭，简化了本实施例制备镀液的工艺。

(3)高耐蚀高成形性热成形钢板的热浸镀生产工艺：热浸镀工艺生产流程为：热成形钢基板清洗→连续退火→热浸镀→镀层厚度控制→镀后冷却。

a、热成形钢基板清洗流程：碱洗→碱刷洗→碱洗→水刷洗→电解清洗→漂洗→烘干，为保证镀后良好的表面质量，需保证清洗前轧硬卷残油量单面≤250mg/m²，残铁量≤50mg/m²，清洗后钢板单面残油15mg/m²、单面残铁8mg/m²。其中碱液及电解液为NaOH溶液，NaOH溶液中需保证油浓度＜0.6％，铁含量＜100mg/L，碱洗电导率80ms，碱洗温度80℃，电解清洗电导率120ms，电解清洗电流密度12A/dm²。

b、连续退火工艺：热成形钢在退火炉内容易发生Si、Mn、Cr、Ti、Al、B等合金元素的选择性氧化，当氧化发生在带钢表面时，会恶化浸润性，导致漏镀等表面缺陷。为保证良好的镀层表面质量，采用预氧化还原工艺，预氧化段通入水蒸气，促使合金元素在带钢内部氧化，后续均热和缓冷过程中表面的FeO得到还原，使带钢具有良好的浸润性。其中预氧化段露点控制为0℃，预氧化处理加热速度控制在40℃/s，终了温度控制为650℃；还原炉内气氛采用体积百分比5％H₂+N₂，氧含量控制在20ppm以下，露点控制为-40℃，退火温度控制为750℃，退火保温时间90s。

另外，炉鼻中存在水蒸气或者氧气时，铝液的氧化非常严重，Al₂O₃带到钢板表面容易形成黑点缺陷，H₂可以和Al液发生反应，需要在炉鼻处通入纯N₂，炉鼻子处氧气含量控制在100ppm以下，氢气含量控制在1000ppm以下，露点控制在-60℃。

c、热浸镀工艺：采用步骤(2)中制得的镀液对步骤(1)中的基板进行热浸镀工艺，为降低Fe在镀液中的溶解度，减少铝渣的产生，铝锅温度应尽可能低且保持温度稳定，故基板入锅温度必须与铝锅温度接近，本实施例中基板入镀液温度670℃，热浸镀镀液温度670℃，浸镀时间4s。

d、镀层厚度控制：镀铝气刀控制模型与镀锌类似，但由于铝液密度、黏度更低，需要的气刀压力比镀锌更小，为保证更好的表面质量，生产线速度需要控制在50mpm以上。本实施例镀层厚度通过气刀喷吹氮气或压缩空气控制，镀层厚度控制在单面25μm。

e、镀后冷却：Al-Si镀层凝固温度范围为镀液温度-合金熔点，该温度区间冷却速率对Fe-Al-Si合金相层厚度影响很大，为保证合金相层厚度≤4.5μm，镀后冷却采用风冷，凝固时间控制在15s。随后钢板冷却至300℃以下，然后水冷至室温，得到本实施例的高耐蚀高成形性热成形钢板。

更为重要的是，利用上述高耐蚀高成形性热成形钢板进行热冲压工艺来制备汽车前保横梁，其步骤为：加热→热成形→冷却→出模，其中加热温度850℃，加热时间7min，热成形温度700℃，保压时间8s，冷却速度35℃/s，出模温度150℃。值得说明的是，本实施例的热冲压工艺为本领域技术人员均知的常规热冲压工艺，不作为本发明的创新点，故不再具体论述。

利用上述热冲压工艺生产的汽车前保横梁，电泳喷漆后采用循环腐蚀测试方法进行耐腐蚀性能评估，最大蚀痕扩展宽度小于2.0mm；另外，机械性能中屈服强度1000MPa，抗拉强度1460MPa，延伸率6.0％(标距50mm)，冷弯角60°(VDA238弯曲测试)。

实施例2

本实施例使用下述表1所示的实施例2各种的基板钢成分及含量的冷轧钢板(板厚0.5～3.0mm)，使用下述表2所示实施例2的镀液化学成分及含量，使用下述表3中实施例2的热浸镀生产主要工艺参数，与实施例1进行相同步骤的热浸镀工艺。其后使用与实施例1同样的热压成形方法，不同在于热冲压工艺参数如表4中的实施例2所示的热压成形工艺参数。

实施例3

本实施例使用下述表1所示的实施例3各种的基板钢成分及含量的冷轧钢板(板厚0.5～3.0mm)，使用下述表2所示实施例3的镀液化学成分及含量，使用下述表3中实施例3的热浸镀生产主要工艺参数，与实施例1进行相同步骤的热浸镀工艺。其后使用与实施例1同样的热压成形方法，不同在于热冲压工艺参数如表4中的实施例3所示的热压成形工艺参数。

实施例4

本实施例使用下述表1所示的实施例4各种的基板钢成分及含量的冷轧钢板(板厚0.5～3.0mm)，使用下述表2所示实施例4的镀液化学成分及含量，使用下述表3中实施例4的热浸镀生产主要工艺参数，与实施例1进行相同步骤的热浸镀工艺。其后使用与实施例1同样的热压成形方法，不同在于热冲压工艺参数如表4中的实施例4所示的热压成形工艺参数。

实施例5

本实施例使用下述表1所示的实施例5各种的基板钢成分及含量的冷轧钢板(板厚0.5～3.0mm)，使用下述表2所示实施例5的镀液化学成分及含量，使用下述表3中实施例5的热浸镀生产主要工艺参数，与实施例1进行相同步骤的热浸镀工艺。其后使用与实施例1同样的热压成形方法，不同在于热冲压工艺参数如表4中的实施例5所示的热压成形工艺参数。

实施例6

本实施例使用下述表1所示的实施例6各种的基板钢成分及含量的冷轧钢板(板厚0.5～3.0mm)，使用下述表2所示实施例6的镀液化学成分及含量，使用下述表3中实施例6的热浸镀生产主要工艺参数，与实施例1进行相同步骤的热浸镀工艺。其后使用与实施例1同样的热压成形方法，不同在于热冲压工艺参数如表4中的实施例6所示的热压成形工艺参数。

对比例1

本实施例使用下述表1所示的对比例1各种的基板钢成分及含量的冷轧钢板(板厚0.5～3.0mm)，使用下述表2所示对比例1的镀液化学成分及含量，使用下述表3中对比例1的热浸镀生产主要工艺参数，与实施例1进行相同步骤的热浸镀工艺。其后使用与实施例1同样的热压成形方法，不同在于热冲压工艺参数如表4中的对比例1所示的热压成形工艺参数。

对比例2

本实施例使用下述表1所示的对比例2各种的基板钢成分及含量的冷轧钢板(板厚0.5～3.0mm)，使用下述表2所示对比例2的镀液化学成分及含量，使用下述表3中对比例2的热浸镀生产主要工艺参数，与实施例1进行相同步骤的热浸镀工艺。其后使用与实施例1同样的热压成形方法，不同在于热冲压工艺参数如表4中的对比例2所示的热压成形工艺参数。

表1为实施例1～6和对比例1～2的基板化学成分。

表1基板化学成分，wt％

表2为实施例1～6和对比例1～2的镀液化学成分。

表2镀液化学成分，wt％

实施例	Al	Si	Mg	Cu	La	Ce
							实施例1	95.40	3.00	0.50	0.50	0.60	-
实施例2	95.10	3.50	0.20	0.60	0.30	0.30
							实施例3	93.50	5.00	0.10	0.70	-	0.70
实施例4	91.70	6.00	1.00	0.50	0.20	0.60
							实施例5	92.50	2.00	2.50	2.00	1.00	-
实施例6	92.24	7.50	0.08	0.10	0.08	-
							对比例1	89.50	10.50	-	-	-	-
对比例2	89.90	10.10	-	-	-	-

表3为实施例1～6和对比例1～2的热浸镀生产主要工艺参数。

表3热浸镀生产主要工艺参数

表4为实施例1～6和对比例1～2对应热成形工艺的主要工艺参数。

表4热成形工艺的主要工艺参数

性能测试

表5循环腐蚀试验方法

将实施例1～6中的高耐蚀高成形性热成形钢板和对比例1～2进行如表5所示的循环腐蚀试验方法进行腐蚀测试，通过分别观察其热成形前后镀层中裂纹扩展情况进行镀层成形性能评估，循环腐蚀后最大蚀痕扩展宽度表征镀层耐腐蚀性能，表6为实施例1～6和对比例1～2中的镀层热成形前后成形性能与耐腐蚀性能指标，由表6分析可得，实施例1～6所得镀层合金层平均厚度均小于4.5μm，且最大蚀痕扩展宽度小于2.0mm，对比例1～2所得镀层合金层平均厚度大于5.5μm，且最大蚀痕扩展宽度小于3.0mm，明显实施例1～6所得镀层热成形前后成形性能与耐腐蚀性能更好。

表6热成形前后镀层成形性能与耐腐蚀性能

另外，将实施例1～6中的高耐蚀高成形性热成形钢板和对比例1～2进行切边盐雾试验，试验结果见表7，由表7分析可得，实施例1～6与对比例1～2经过100小时后皆出现红锈，但随着试验时间的增加，至500小时后，实施例1～6中的红锈面积反而减少，白锈面积增加，对比例1～2中的红锈面积继续增加，明显实施例1～6中的镀层具有一定的自愈性。

表7切边盐雾试验结果

将实施例1～6中的高耐蚀高成形性热成形钢板和对比例1～2利用上述热冲压工艺生产汽车前保横梁，机械性能测试结果见表8，由表8分析可得，实施例1～6中的钢板延伸率不小于6％，冷弯角不小于60°，而对比例1～2中的钢板延伸率约5.5％，冷弯角约55°，明显实施例1～6具有更好的成形性能。

表8热冲压后零件机械性能

实施例	屈服强度/MPa	抗拉强度/MPa	延伸率/A50％	冷弯角/°
					实施例1	1000	1460	6.0	60
实施例2	980	1450	6.2	63
					实施例3	1010	1488	6.1	62
实施例4	1020	1476	6.0	60
					实施例5	1015	1455	6.2	62
实施例6	1022	1430	6.1	61
					对比例1	1010	1460	5.5	54
对比例2	990	1458	5.4	56

值得留意的是，对比采用实施例1的镀液成分所得的镀层与对比例2中的常规Al-10％Si镀层，使用扫面电子显微镜SEM对所得镀层形貌、组织进行观察分析，采用能谱分析仪EDS进行组织成分分析，图1、2分别为采用实施例1镀液成分与对比例2常规Al-10％Si所制得镀层加热前(平整处理后)表面形貌，图3、4分别为采用实施例1镀液成分与对比例2常规Al-10％Si所制得镀层加热前(平整处理后)截面形貌，图5、6分别为采用实施例1镀液成分与对比例2常规Al-10％Si所制得镀层加热后表面形貌，图7、8分别为采用实施例1镀液成分与对比例2常规Al-10％Si所制得镀层加热后截面形貌，表9、10、11、12为相应镀层各组分成分分析结果。

采用实施例1镀液成分所得镀铝层组织均匀，加热前合金层平均厚度约4μm(图3中H层)，合金层中裂纹较少，而对比例2常规Al-10％Si镀层合金层平均厚度约5.5μm(图4中J层)，合金层中裂纹较多，实施例1所得镀层成形性能更好；且采用实施例1镀液成分所得镀层加热前后表面存在明显的稀土元素、Mg、Cu富集相(图1中A相与图5中K相)，富集相呈长条状且分布均匀；采用实施例1镀液成分所得镀层热成形后镀层组织均匀，扩散层中存在明显稀土元素富集(图7中Q层)，且热成形后镀层中只存在少量的轻微细小裂纹，而对比例2常规Al-10％Si镀层中裂纹较多，实施例1所得镀层热成形性更好。

镀层电泳喷漆后进行耐腐蚀性能评估，采用循环腐蚀测试方法，参照以下标准：DBL 4093：2008第5.3节，VDA 621-415-1982，DIN 50021-1988SS，DIN 50017-1982KFW，DIN50014-1985，测试条件如表5，阶段1～10为一个循环，时间共计168小时，进行10个循环试验，共计1680小时。

循环试验后蚀痕扩展宽度根据DBL 7381:2008第5.4节，基板腐蚀U/2＝(d-w)/2，d为剥层或腐蚀区域的宽度，w为初始刮痕宽度(0.5mm)。

采用实施例1镀液成分所得镀层最大蚀痕扩展宽度小于2.0mm，而对比例2常规Al-10％Si镀层最大蚀痕扩展宽度小于3.0mm，见图9和10，实施例1所得镀层耐腐性能更好。

表9加热前镀层表面各组成成分，wt％

表10加热前镀层截面各组成成分，wt％

表11热成形后镀层表面各组成成分，wt％

表12热成形后镀层截面各组成成分，wt％

上述实施方式对本发明的目的、实施效果进行了详细阐述，所应理解的是，上述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，凡在本发明的精神和原则之内，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员或采用了本发明的技术构思和技术方案进行的各种修改、等同替换、改进等，均在本发明的保护范围之内。