一种汽车用高表面质量锌铝镁镀层钢板及其生产工艺
阅读说明：本技术 一种汽车用高表面质量锌铝镁镀层钢板及其生产工艺 (A kind of automobile great surface quality zinc-aluminum-magnesium clad steel sheet and its production technology ) 是由 李建新 熊自柳 齐建军 刘宏强 孙力 周国平 弓俊杰 张鹏 董伊康 罗扬 王健 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种汽车用高表面质量锌铝镁镀层钢板及其生产工艺,镀液化学成分组成及其质量百分含量为：Al+Mg：2～6%、Mg/Al：0.8～1.2%、Cr：0.1～0.6%、Ti：0.2～1.0%、Cu：0.5～2.5%,其余为Zn和不可避免的杂质；IF钢、BH钢、HSLA钢、DP钢基板采用美钢联工艺进行热浸镀生产,TRIP钢、Q&P钢基板采用美钢联工艺和森吉米尔法进行热浸镀生产。本发明在Zn-Al-Mg的基础上添加Ti、Cr、Cu元素,可以得到细化的镀层晶粒尺寸,提高镀层硬度,镀层性能：硬度120～150HV,表面质量：光度值0.69～0.89,具有良好的抗刮擦性能和镀层表面质量。(The invention discloses a kind of automobile great surface quality zinc-aluminum-magnesium clad steel sheet and its production technologies, plating solution chemical component composition and its mass percentage are as follows: Al+Mg:2~6%, Mg/Al:0.8~1.2%, Cr:0.1~0.6%, Ti:0.2~1.0%, Cu:0.5~2.5%, remaining is Zn and inevitable impurity；IF steel, BH steel, HSLA steel, DP steel substrate carry out hot-dip production using U.S. steel connection technique, and TRIP steel, Q&P steel substrate carry out hot-dip production using U.S. steel connection technique and Sendzimir method.The present invention adds Ti, Cr, Cu element on the basis of Zn-Al-Mg, the coating crystallite dimension of available refinement improves coating hardness, coating performance: 120~150HV of hardness, surface quality: shading value 0.69~0.89 has good Scratch Resistance energy and coating surface quality.)
技术领域
本发明属于钢铁材料表面防护技术领域，具体涉及一种汽车用高表面质量锌铝镁镀层钢板及其生产工艺。
背景技术
锌铝镁镀层钢板被广泛应用于防腐材料，相比于传统的钢板、热镀锌板（GI、GA）具有更好的耐蚀性能，且耐蚀性能是GI钢板的2-20倍以上，并且在酸雨、盐雾等极端环境下具有较好的耐腐蚀性。因此广泛应用于农业、牧业、高速公路护栏等，甚至在某些应用领域可以代替不锈钢使用；低铝含量的锌铝镁镀层广泛应用于汽车、家电行业，耐膜下腐蚀性好、具有自愈性，可以降低封蜡、涂漆等二次防腐的要求，因此在汽车行业具有良好的应用前景。
锌铝镁的专利技术比较多，主要技术思路是通过控制Zn、Al、Mg、Si、Re等元素优化镀层元素分布、晶粒尺寸和相结构，提高镀层耐腐蚀性能，抗高温氧化性能等，所涉及的专利主要包括GAFAN（Zn-5%Al），GALVALUME（Zn-55%Al-1.6%Mg），ZAM（Zn-6%Al-3%Mg），SUPERDUMA（Zn-11%Al-3%Mg），DYMAZINC（Zn-0.2%Al-0.5%Mg），SUPERZINE（Zn-4.5%Al-0.1%Mg）等。这些专利主要掌握在日新制铁、新日铁、安赛乐米塔尔、蒂森克虏伯、塔塔钢铁等日本、欧洲、美国钢铁公司手中，对我国锌铝镁的生产和应用形成了专利壁垒。
近些年国内在锌铝镁产品技术创新上做了大量工作，通过添加微合金元素改善锌铝镁的性能取得了一些创新性的进展，但是对于锌铝镁涂层钢板表面质量色差等问题仍然是巨大挑战，很难得到主机厂认可。专利CN 108486415A采用锌铝镁添加Ti：0.01～0.05%，Cd≤0.002%，Cr≤0.002%等元素，并采用热浸镀的方法得到了细晶粒尺寸的镀层，但是并没有说明热浸镀后表面质量问题；专利CN 108977695A采用锌铝镁添加Ti：0.1～0.2wt%，Sb：0.1～0.2wt%，使得共晶组织也变得更加细小和致密，有效改善了合金的综合性能，提高抗划伤性和耐腐蚀性；专利CN 105648273A采用锌铝镁添加W：0.3～0.5wt%，Ti：0.5～0.8wt%等元素提高硬度和抗刮擦性能；专利CN 108642493A采用锌铝镁添加B、Cu、Ni、Mn提高了镀层在大气环境中的稳定性。
因此开发一种汽车用高表面质量锌铝镁镀层钢板，解决锌铝镁镀层汽车板热浸镀后表面质量不高，镀层硬度偏低的问题具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种汽车用高表面质量锌铝镁镀层钢板及其生产工艺。该发明在Zn-Al-Mg的基础上添加Ti、Cr、Cu等元素，可以得到细化的镀层晶粒尺寸，提高镀层硬度，具有良好的抗刮擦性能，良好的镀层表面质量，解决了锌铝镁镀层汽车板热浸镀后表面质量不高，镀层硬度偏低的问题。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种汽车用高表面质量锌铝镁镀层钢板，所述锌铝镁镀层钢板镀液化学成分组成及其质量百分含量为：Al+Mg：2～6%、Mg/Al：0.8～1.2%、Cr：0.1～0.6%、Ti：0.2～1.0%、Cu：0.5～2.5%，其余为Zn和不可避免的杂质。
本发明所述锌铝镁镀层钢板基板为深冲、超深冲、高强度、超高强度汽车用钢的热基或冷基汽车板；所述锌铝镁镀层钢板钢种为IF钢、BH钢、HSLA钢、DP钢、TRIP钢、Q&P钢。
本发明所述锌铝镁镀层钢板的镀层性能：硬度120～150HV，表面质量：光度值0.69～0.89。
本发明还提供了一种汽车用高表面质量锌铝镁镀层钢板的生产工艺，
1）IF钢、BH钢、HSLA钢、DP钢基板采用美钢联工艺进行热浸镀生产：
（1）连续退火气氛采用氢气体积含量为3～25%的氮氢混合气体，氧气含量≤20ppm，露点-50～-30℃；
（2）热浸镀温度为420～520℃；
（3）镀后采用氮气进行冷却，冷速10～20℃/s。
2）TRIP钢、Q&P钢基板采用美钢联工艺进行热浸镀生产，连续退火工艺采用脱脂、加热、预氧化、均热、冷却、热浸镀、镀层冷却工艺：
（1）预氧化温度500～800℃，预氧化时间10～60s，预氧化气氛为氮气和空气的混合气体，其氧含量为300～20000ppm；
（2）均热炉内氢气体积百分含量为3～25%，氧气含量0～20ppm，露点-50～-30℃；
（3）热浸镀温度为420～520℃；
（4）镀后采用氮气进行冷却，冷速10～20℃/s。
3）TRIP钢、Q&P钢基板采用森吉米尔法进行热浸镀生产：
（1）直燃段控制微氧化气氛，空气过剩系数0.70～0.95，CO体积百分含量为1～5%，CO2体积百分含量为5～15%；
（2）均热段氢气体积百分含量为5～15%，O2含量≤20ppm；
（3）热浸镀温度为420～520℃；
（4）镀后采用氮气进行冷却，冷速3～20℃/s。
本发明所述IF钢、BH钢、HSLA钢、DP钢基板经冶炼、连铸、热轧、酸洗得到酸洗卷，或者经冶炼、连铸、热轧、冷轧得到冷轧卷。
本发明所述TRIP钢、Q&P钢基板经冶炼、连铸、热轧、酸洗得到酸洗卷，或者经冶炼、连铸、热轧、冷轧得到冷轧卷。
本发明镀液组成添加合金为Zn、Al、Mg、Cu、Ti、Cr元素的6组元合金，合金中元素呈固熔态存在，加入方法为通过人工或机器手臂缓慢置于熔池中
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明利用Cu元素的趋肤效应，当镀层中铜含量超过1.66%时，Zn中可以析出大量细小而稳定的ξCu，且当ξCu含量超过2%时，均匀聚集在锌铝镁镀层表面，抑制钢板出熔池后镀层在空气中的氧化过程，避免了疏松的镁氧化物的生成，从而提高锌铝镁镀层表面质量，并且能够提高高温和常温条件下耐腐蚀性能。2、本发明Ti与Cr元素除了在镀层中利于形成细小的镀层晶粒组织外，可以在镀层最表层形成致密的氧化物，保护表层富集的ξCu不在服役过程中复杂的环境条件下发生自然氧化，保证镀层长期具有良好的耐蚀性和高表面质量。3、本发明在Zn-Al-Mg的基础上添加Ti、Cr、Cu元素，可以得到细化的镀层晶粒尺寸，提高镀层硬度，镀层性能：硬度120～150HV，表面质量：光度值0.69～0.89，具有良好的抗刮擦性能和镀层表面质量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。
实施例1-6汽车用高表面质量锌铝镁镀层钢板为IF钢、BH钢、HSLA钢、DP钢，镀液化学成分组成及其质量百分含量见表1；采用美钢联工艺进行热浸镀生产，具体工艺参数见表2；性能指标见表3；
表1 实施例1-6镀液化学成分组成及其质量百分含量（%）
表2 实施例1-6采用美钢联工艺进行热浸镀生产工艺参数
表3 实施例1-6汽车用高表面质量锌铝镁镀层钢板性能指标
实施例7-12汽车用高表面质量锌铝镁镀层钢板为TRIP钢、Q&P，镀液化学成分组成及其质量百分含量见表4；采用美钢联工艺进行热浸镀生产，连续退火工艺采用脱脂、加热、预氧化、均热、冷却、热浸镀、镀层冷却工艺：采用美钢联工艺进行热浸镀生产，具体工艺参数见表5；性能指标见表6；
表4 实施例7-12镀液化学成分组成及其质量百分含量（%）
实施例
钢种
Zn
Al
Mg
Ti
Cr
Cu
7
TRIP钢
94.5
1.40
1.60
0.8
0.5
1.2
8
Q&P钢
92.8
2.22
1.78
1.0
0.2
2.0
9
TRIP钢
92.5
2.30
2.70
0.4
0.6
1.5
10
Q&P钢
94.0
1.14
1.36
0.6
0.4
2.5
11
Q&P钢
96.7
1.00
1.00
0.2
0.1
1.0
12
TRIP钢
92.7
3.20
2.80
0.5
0.3
0.5
表5 实施例7-12采用美钢联工艺进行热浸镀生产工艺参数
表6 实施例7-12汽车用高表面质量锌铝镁镀层钢板性能指标
实施例13-18汽车用高表面质量锌铝镁镀层钢板为TRIP钢、Q&P，镀液化学成分组成及其质量百分含量见表7；采用森吉米尔法进行热浸镀生产，具体工艺参数见表8；性能指标见表9。
表7 实施例13-18镀液化学成分组成及其质量百分含量（%）
实施例
钢种
Zn
Al
Mg
Ti
Cr
Cu
13
Q&P钢
96.7
1.00
1.00
0.2
0.1
1.0
14
Q&P钢
92.7
2.80
3.20
0.5
0.3
0.5
15
TRIP钢
94.5
1.60
1.40
0.8
0.5
1.2
16
TRIP钢
92.8
2.22
1.78
1.0
0.2
2.0
17
Q&P钢
92.5
2.27
2.73
0.4
0.6
1.5
18
TRIP钢
94
1.20
1.30
0.6
0.4
2.5
表8 实施例13-18采用森吉米尔法进行热浸镀生产工艺参数
表9 实施例13-18汽车用高表面质量锌铝镁镀层钢板性能指标
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。