[发明专利]降低热成形过程中液态金属致脆的富铝系锌基镀层材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种降低热成形过程中液态金属致脆的富铝系锌基镀层材料及其制备方法，通过镀液中Al和Mg含量调整为主，控制Al、Mg元素间含量比例，制备Zn‑Al‑Mg系合金镀层，其成分按照质量百分比计算，Al为0.2～5％，Mg≤2.5％，Si为0～2％，Ti为0～1％，RE为0～3％，其中RE为La和Ce中至少一种元素，其余为Zn和一些不可避免的杂质含量。本发明通过给22MnB5钢板制备不同元素含量的镀层材料，分别通过镀层的制备‑热浸镀实验、奥氏体化处理、镀层和钢板的组织观察以及钢板热拉伸实验检测，本发明材料兼具抑制液态金属致脆及高耐蚀性能，能有效的解决镀覆有富铝系锌基镀层的高强度钢板在热冲压成形过程中的液态金属致脆问题、镀层的耐腐蚀性能以及热浸镀过程中镀液的氧化问题。

技术领域

本发明涉及一种镀层材料及其制备方法，特别是涉及一种抑制高强度钢板热冲压成形过程中发生的液态金属致脆的镀层材料、及其制备方法和提高镀层的耐腐蚀性能以及热浸镀过程中镀液的抗氧化。

背景技术

高强度钢板材在传统的冷成形加工过程中容易出现形状不良、加工载荷高、回弹量大等问题，极大的限制了高强钢的使用。

基于此，一种新型的热成形技术逐渐发展起来。热成形技术的出现解决了超高强度板材冷加工时易出现形状不良、加工成形载荷高、回弹量大，而且在热成形条件下，压机吨位低，成行性好，成行后零部件的尺寸精确，因此能够很好的解决冷成形所带来的问题。

热成形技术虽然具有如此大的优势，在实际生产中，它仍然受到诸多限制。传统的无镀层冲压件在加热过程中会引起冲压钢板表面的脱碳和氧化起皮。脱碳会降低钢板表面的强度。氧化起皮会使冲压件在模具内的摩擦程度增大，缩短模具的使用寿命等，诸如种种，都限制了热成形技术在实际工业生产中的应用。

为解决热冲压成形过程中的问题，一些在热冲压钢上的镀层技术也相继被开发出来。

Al-Si镀层为含90wt.％Al和7～10wt.％Si，其余还含有一些杂质。由于铁铝硅化合物具有较高的熔点，因此Al-Si镀层具有较好的抗高温氧化性能，可以防止钢板表面的氧化和脱碳，同时Al-Si镀层具有良好的耐蚀性能，目前被广泛应用于热冲压零件的制造。在经880～950℃保温5min的奥氏体化处理后，由于镀层元素的相互扩散，Al-Si镀层由基体交界处至镀层表面依次形成Fe和Fe₃Al层、铁素体层、Fe₂Al₅层、Fe₂Al₅和FeAl₃等合金层，但是由于铁铝化合物和铁铝硅相均为脆性相，在热冲压过程中镀层容易产生裂纹。

GI(Galvanizing)、GA(Galvanneal)镀层称为锌基镀层。GI、GA镀层开发的初衷是为了使镀层具有牺牲性保护性能，GI镀层是纯锌镀层，GA镀层是将纯锌镀层在480～520℃加热获得的合金化镀层。GI、GA镀层具有良好的金属外观、成形性，优良的屏蔽、阴极保护性能，良好的焊接性能、涂镀性能，并且对人体无害。GI、GA镀层钢板的奥氏体化过程主要是Fe、Zn元素的互扩散过程，GI板热冲压后镀层主要为Fe-Zn金属间化合物，GA板热冲压后镀层主要为Fe的固溶体。生产GI镀层时，一般在锌液中添加大约0.2wt.％的Al，目的是浸镀时最先在液锌与基板之间生成一层Fe₂Al₅-Zn_x抑制层，抑制脆性Fe-Zn金属间相的形成，从而改变镀层室温变形时的成形性。生产GA镀层时，锌液中A1的添加量一般为0.14wt.％，较低的A1含量不能形成一层连续的Fe₂Al₅抑制层，容易导致镀层与基板之间生成Fe-Zn金属间相。但是在GI、GA镀层的热冲压过程中，通常会发生液态锌致脆的问题，即液态锌渗透到奥氏体基体并引起基体发生开裂现象，严重影响产品的使用性能。