一种锌铝镁镀层板的制备方法及其焊接方法
阅读说明：本技术 一种锌铝镁镀层板的制备方法及其焊接方法 (Preparation method and welding method of zinc-aluminum-magnesium plating plate ) 是由 周磊磊 郭太雄 董学强 余腾义 王敏莉 宋裕 于 2021-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种锌铝镁镀层板的制备方法及其焊接方法。制备方法包括基板脱脂清洗、连续退火、热浸镀、气刀吹扫、冷却、表面处理、卷取步骤；所述脱脂清洗工序包括在碱液槽脱脂处理,碱液槽的组分质量百分比为5≤NaOH+Na-(2)SiO-(3)≤30％,表面活性剂≤10％,其余为水。焊接方法,包括步骤a、制备母材；b、下料；c、焊前准备,清理焊接面,并在焊接试板中间涂覆粉末状金属；d、采用点焊焊接成型。本方法能够制备具有优异焊接性能的锌铝镁镀层板,能够指导用户科学使用镀层板,点焊接头能够良好融合,具有优秀的力学性能。解决现有锌铝镁镀层板焊接性能差,锌铝镁镀层板之间的焊缝质量差的问题。(The invention relates to a preparation method and a welding method of a zinc-aluminum-magnesium plating plate. The preparation method comprises degreasing, cleaning and continuous annealing of the substrateHot dipping, air knife blowing, cooling, surface treatment and coiling; the degreasing and cleaning process comprises degreasing treatment in an alkali liquor tank, wherein the alkali liquor tank comprises the components of NaOH and Na with the mass percentage of 5-5 2 SiO 3 Less than or equal to 30 percent, less than or equal to 10 percent of surfactant and the balance of water. The welding method comprises the steps of a, preparing a base material; b. blanking; c. preparing before welding, cleaning a welding surface, and coating powdered metal in the middle of a welding test plate; d. and spot welding is adopted for forming. The method can prepare the zinc-aluminum-magnesium plating plate with excellent welding performance, can guide a user to scientifically use the plating plate, and the spot-welded joint can be well fused and has excellent mechanical performance. The problems of poor welding performance of the existing zinc-aluminum-magnesium plating plates and poor quality of welding seams among the zinc-aluminum-magnesium plating plates are solved.)
技术领域
本发明涉及一种锌铝镁镀层板的制备方法及其焊接方法，属于冶金焊接技术领域。
背景技术
目前在世界各国广泛应用于建筑、汽车及家电制造等行业的热镀锌(GI)和热镀55％Al-Zn合金镀层(GL)钢板等已属于“传统”镀层钢板，用户期待研发性能更优的镀层钢板。热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层钢板正是应运而生的新型镀层钢板。Zn-Al-Mg合金镀层于20世纪80年代在国外引起广泛关注，成为热浸镀锌及锌合金镀层专业领域的研究重点。从国内外同行的研究结果来看，在镀层Zn、Al含量同等水平条件下，添加Mg的热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层钢板具有更优的耐蚀性，且材料的加工应用性能(成形性、焊接性及涂装性)优良，替代现行相应的热浸镀锌或锌合金镀层钢板趋势日渐明显，市场需求前景十分广阔。锌铝镁合金镀层钢板在电器和汽车等用户使用时，制备成不同的零部件，需进行焊接处理。
电阻点焊是一种广泛应用于制造业的连接技术，具有效率高、成本低、自动化程度高等优势，因此在家电行业应用广泛。特别是在薄板连接中，电阻点焊的优势更为明显。
公布号CN111304573A公布了一种具有优异耐蚀性的锌铝镁合金镀层钢板及其制备方法，涉及具有优异耐蚀性的锌铝镁合金镀层钢板及其制备方法，属于热浸镀技术领域。其镀层的化学成分为铝6.5～14.9％，镁2.3～4.5％，硅0.05～0.32％，镧0.02～0.20％，铈0.02～0.20％，镧+铈为0.05～0.30％，其余为锌及不可避免的杂质，制备方法包括脱脂清洗、连续退火、热浸镀、气刀吹扫、冷却、表面处理、卷取。
公布号CN110548976A公布了一种1800MPa级超高强度热成形钢板电阻点焊工艺，涉及一种高强度钢板点焊工艺，该发明将两块超高强度热成形钢搭接在一起，并用夹具加紧，使用电阻点焊机器人示教面板，设置路径调整电极位置，使焊接部位位于搭接部分中心点，在示教面板上加入焊接指令并改变焊接压力，通过焊机调整焊接参数后，输入焊接指令完成一次焊接过程，形成电阻点焊接头。该发明提供了一种能够完善超高强度热成形钢板的制造加工技术，可以使超高强度热成形钢板在生产制造中有利地结合在一起，从而显著提高产品的综合性能。
综上所述，现有技术只是但从的从锌铝镁镀层板方面的专利也大都聚焦在镀层成分及其生产方面和点焊的焊接技术分别提升焊接质量，且大部分关于点焊的专利，其母材均为双相钢或高强钢，关于锌铝镁镀层板方面的专利也大都聚焦在镀层成分及其生产方面，并未涉及焊接工艺参数上来降低成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有锌铝镁镀层板焊接性能差，锌铝镁镀层板之间的焊缝质量差。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锌铝镁镀层板的制备方法，包括基板脱脂清洗步骤，所述脱脂清洗工序包括在碱液槽脱脂处理，碱液槽的组分质量百分比为5≤NaOH+Na2SiO3≤30％，表面活性剂≤10％，其余为水。
其中，上述制备方法中基板为一种冷轧钢板，其化学元素质量百分比为C≤0.10％，Si≤0.04％，Mn≤0.25％，P≤0.03％，S≤0.03％，Als≤0.10％，0≤Ti≤0.10％，0≤Nb≤0.10％，余量为Fe和不可避免杂质元素。
其中，上述制备方法中基板为超低碳钢，其化学元素质量百分比为C≤0.003％，0.15≤Si≤0.0.25％，0.12≤Mn≤0.14％，0.008≤P≤0.010％，0.008≤S≤0.010％，0.05≤Als≤0.0.07，余量为Fe和不可避免杂质元素。
其中，上述制备方法中基板厚度0.4-2.0mm，锌铝镁镀层重量20-250g/m2。
其中，上述制备方法中基板厚度0.6-0.8mm，锌铝镁镀层重量20-100g/m2。
其中，上述制备方法中锌铝镁镀层化学成分质量百分配比为Al：10-25％，Mg：2.0-5％，镧+铈为0.03～0.50％，其余为锌和不可避免的杂质。
其中，上述制备方法中锌铝镁镀层化学成分质量百分配比为Al：15-20％，Mg：2.0-2.5％，镧+铈为0.35～0.50％，其余为锌和不可避免的杂质。
一种锌铝镁镀层板的焊接方法，包括如下步骤：
a、制备母材，选取权利要求1至7中任一方法制得的锌铝镁镀层板；
b、下料，截取焊接试板；
c、焊前准备，清理焊接试板的焊接面，并在焊接试板中间涂覆粉末状金属，粉末状金属的化学成分质量百分为3≤Ti≤8％，2≤Mn≤5％，4≤Cr≤8％，2≤Nb≤4％，其余为Fe和不可避免的杂质；
d、焊接，采用点焊焊接成型。
其中，上述焊接方法中步骤b中焊接试板的翘曲度≤8°，步骤c中粉末状金属厚度为0.1-0.3mm。
其中，上述焊接方法中步骤d中焊接电流5.0-12.0kA，焊接时间0.2-1s，电极压力3-5kN。
本发明的有益效果是：本发明能够制备具有优异焊接性能的锌铝镁镀层板，能够指导用户科学使用镀层板，点焊接头能够良好融合，具有优秀的力学性能，在家电行业具有较大的推广应用价值。本发明的锌铝镁合金镀层钢板表面质量良好，具有优良的耐蚀性、成形性、切口防护性和涂装性，用于建筑、交通运输、农业及畜牧业、电气控制柜制造业等领域。采用该点焊工艺生产的点焊接头，其熔核尺寸满足标准要求，熔核直径4.3-7.2mm，同时具有较好的抗剪性能，剪切力3.2-7.4kN，点焊接头失效模式均为熔核剥离。
附图说明
图1为本发明的实施例1的熔核形貌图；
图2为本发明的实施例2的熔核形貌图；
图3为本发明的对比例的熔核形貌图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1至图3所示，本发明的一种锌铝镁镀层板的制备方法，包括基板脱脂清洗步骤，所述脱脂清洗工序包括在碱液槽脱脂处理，碱液槽的组分质量百分比为5≤NaOH+Na2SiO3≤30％，表面活性剂≤10％，其余为水。本领域技术人员能够理解的是，本方法通过限定碱液槽的组分，保证基板的清洗质量来保证后续工序的进行。具体是碱液槽的组分质量百分比为5≤NaOH+Na2SiO3≤30％，表面活性剂≤10％，其余为水。
优选的，上述制备方法中基板为一种冷轧钢板，其化学元素质量百分比为C≤0.10％，Si≤0.04％，Mn≤0.25％，P≤0.03％，S≤0.03％，Als≤0.10％，0≤Ti≤0.10％，0≤Nb≤0.10％，余量为Fe和不可避免杂质元素。本领域技术人员能够理解的是，为了保证镀层与基板的紧密贴合，本方法实际优选基板为一种冷轧钢板，同时进一步限定基板的其化学元素质量百分比为C≤0.10％，Si≤0.04％，Mn≤0.25％，P≤0.03％，S≤0.03％，Als≤0.10％，0≤Ti≤0.10％，0≤Nb≤0.10％，余量为Fe和不可避免杂质元素。
优选的，上述制备方法中基板为超低碳钢，其化学元素质量百分比为C≤0.003％，0.15≤Si≤0.0.25％，0.12≤Mn≤0.14％，0.008≤P≤0.010％，0.008≤S≤0.010％，0.05≤Als≤0.0.07，余量为Fe和不可避免杂质元素。本领域技术人员能够理解的是，本方法只是进一步优选基板为超低碳钢，并进一步限定基板化学元素质量百分比为C≤0.003％，0.15≤Si≤0.0.25％，0.12≤Mn≤0.14％，0.008≤P≤0.010％，0.008≤S≤0.010％，0.05≤Als≤0.0.07，余量为Fe和不可避免杂质元素来保证镀层板的质量
优选的，上述制备方法中基板厚度0.4-2.0mm，锌铝镁镀层重量20-250g/m2。本领域技术人员能够理解的是，本方法进一步优选基板的厚度和锌铝镁镀层重量，分别为基板厚度0.4-2.0mm，锌铝镁镀层重量20-250g/m2。
优选的，上述制备方法中基板厚度0.6-0.8mm，锌铝镁镀层重量20-100g/m2。本领域技术人员能够理解的是，本方法进一步优选基板的厚度和锌铝镁镀层重量，分别为基板厚度0.6-0.8mm，锌铝镁镀层重量20-100g/m2。
优选的，上述制备方法中锌铝镁镀层化学成分质量百分配比为Al：10-25％，Mg：2.0-5％，镧+铈为0.03～0.50％，其余为锌和不可避免的杂质。本领域技术人员能够理解的是，由于锌铝镁镀层板其镀层中的Al、Mg含量不同，镀层组织结构和质量性能存在差异，因而应用领域也有所不同。随着Al和Mg含量的增多，镀层的耐蚀性升高，但成形性能和焊接性能下降。故为了便于后期焊接需要，本方法优选锌铝镁镀层化学成分质量百分配比为Al：10-25％，Mg：2.0-5％，镧+铈为0.03～0.50％，其余为锌和不可避免的杂质。
优选的，上述制备方法中锌铝镁镀层化学成分质量百分配比为Al：15-20％，Mg：2.0-2.5％，镧+铈为0.35～0.50％，其余为锌和不可避免的杂质。本领域技术人员能够理解的是，本方法进一步限定锌铝镁镀层化学成分，具体是锌铝镁镀层化学成分质量百分配比为Al：15-20％，Mg：2.0-2.5％，镧+铈为0.35～0.50％，其余为锌和不可避免的杂质。
一种锌铝镁镀层板的焊接方法，包括如下步骤：
a、制备母材，选取上述任一方法制得的锌铝镁镀层板；
b、下料，截取焊接试板；
c、焊前准备，清理焊接试板的焊接面，并在焊接试板中间涂覆粉末状金属，粉末状金属的化学成分质量百分为3≤Ti≤8％，2≤Mn≤5％，4≤Cr≤8％，2≤Nb≤4％，其余为Fe和不可避免的杂质；
d、焊接，采用点焊焊接成型。本领域技术人员能够理解的是，步骤a中的母材为锌铝镁镀层板，且结构包括基板和镀在基板表面的锌铝镁镀层。优选基板为薄板。步骤b主要是针对实际需要的板材尺寸进行截取母材。步骤c为了保证焊缝质量，故焊接前需要对焊接面进行处理，保证焊接面满足焊接要求。本方法进一步优选采用酒精擦拭待焊面，保证焊接面满足焊接要求。且步骤c还优选在两件待焊试板中间涂覆粉末状金属，粉末状金属的化学成分质量百分为1≤Ti≤3％，5≤Mn≤10％，2≤Cr≤4％，其余为Fe；本方法利用合金化的方法提高点焊接头的力学性能；提高点焊接头内部熔融金属量，从而扩大点焊工艺窗口的宽度。步骤d进一步限定了焊接方式，采用点焊成形。步骤d中焊接后的镀层板的焊头的失效模式均为熔核剥离。且熔核剥离的失效模式是合格的，说明接头形成完整熔核，且具有一定的强度。界面断裂的失效模式是不合格的，说明未形成完整熔核，或者熔核连接形式为虚焊，接头内部有缺陷。
优选的，上述焊接方法中步骤b中焊接试板的翘曲度≤8°，步骤c中粉末状金属厚度为0.1-0.3mm。本领域技术人员能够理解的是，为了防止焊接变形，故优选步骤b截取后的焊接试板试板翘曲度≤3°。进一步限定粉末状金属厚度为0.1-0.3mm，实现满足要求同时降低粉末状金属的用量。
优选的，上述焊接方法中步骤d中焊接电流5.0-12.0kA，焊接时间0.2-1s，电极压力3-5kN。本领域技术人员能够理解的是，为了保证焊缝成形，本方法只需一次电流焊接即可，不需要二次电流，不会发生较大飞剑，影响镀层板表面质量，还能够降低设备成本并提高生产效率。故优选焊接电流5.0-12.0kA，焊接时间0.2-1s，电极压力3-5kN。
实施例1：
锌铝镁镀层重量60g/m2，锌铝镁镀层化学成分质量百分配比为，Al：15％，Mg：2.1％，镧+铈为0.32％，其余为锌和不可避免的杂质。碱液槽内，NaOH+Na2SiO3为20％，表面活性剂为5％，其余为水。待焊试板翘曲度5°。焊接电流7.0kA，焊接时间0.4s，电极压力3.0kN，获得的点焊接头熔核直径为4.8mm，剪切力5.6kN，点焊接头失效模式为熔核剥离。
实施例2：
锌铝镁镀层重量80g/m2，锌铝镁镀层化学成分质量百分配比为，Al：20％，Mg：2.4％，镧+铈为0.49％，其余为锌和不可避免的杂质。碱液槽内，NaOH+Na2SiO3为15％，表面活性剂为8％，其余为水。待焊试板翘曲度6°。焊接电流11.0kA，焊接时间0.6s，电极压力5.0kN，获得的点焊接头熔核直径为5.5mm，剪切力7.1kN，点焊接头失效模式为熔核剥离。
对比例
锌铝镁镀层重量120g/m2，锌铝镁镀层化学成分质量百分配比为，Al：7％，Mg：9％，镧+铈为0.2％，其余为锌和不可避免的杂质。碱液槽内，NaOH+Na2SiO3为3％，表面活性剂为12％，其余为水。待焊试板翘曲度8°。焊接电流4kA，焊接时间0.6s，电极压力2.5kN，获得的点焊接头熔核直径为2.2mm，剪切力2.36kN，点焊接头失效模式为界面。