用于熱沖壓成形鋼的抗高溫氧化鍍層材料及熱浸鍍方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于熱沖壓成形鋼的抗高溫氧化鍍層材料及熱浸鍍方法，所述熱沖壓成形鋼板進(jìn)入鍍液中熱浸鍍后，經(jīng)冷卻、熱處理，即可得到熱鍍鋼板；所述鍍液成分的質(zhì)量百分比含量為：Si 1.0～15.0%、Cu 0.5～10.0%、Cr 0.1～1.0%、Fe≤1.0%，其余為Al及不可避免的雜質(zhì)。本鍍層中Cu元素與Al元素在鍍后冷卻過程中形成高熔點的金屬間化合物，Cr在鍍層表面聚集形成致密的氧化膜，從而極大的提高了鍍層的抗高溫氧化性能；Cu元素在鍍層表層富集極大的提高了鍍層耐腐蝕性能。本鍍層利用Al、Si、Cr、Cu、Fe之間形成的金屬間化合物，提高抗高溫氧化性和鍍層抗高溫腐蝕性能；所得鍍層的組織結(jié)構(gòu)合理，與基板結(jié)合緊密，具有良好的抗高溫氧化性與耐腐蝕性能。
【專利說明】用于熱沖壓成形鋼的抗高溫氧化鍍層材料及熱浸鍍方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼鐵材料表面防護(hù)技術(shù)，尤其是一種用于熱沖壓成形鋼的抗高溫氧化 鍍層材料及熱浸鍍方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 熱沖壓成形鋼屬于抗拉強(qiáng)度超過1500Mpa級別的超高強(qiáng)鋼，采用熱沖壓的方式直 接加工成形，主要應(yīng)用于汽車高強(qiáng)度、難成形零部件的生產(chǎn)，能避免冷成形難以成形、回彈 大、零件尺寸和形狀穩(wěn)定性變差等缺點。但該鋼板在加熱或熱成形時工況條件苛刻，加熱時 容易產(chǎn)生氧化鐵皮，沖壓時氧化鐵皮遇冷容易損傷模具，同時未脫落的氧化鐵皮也需要采 用噴丸去除，增加設(shè)備維護(hù)成本，影響生產(chǎn)效率。因此需要采用抗高溫氧化、高潤滑性、導(dǎo)熱 性功能于一體的涂層對熱成形鋼表面進(jìn)行保護(hù)。
[0003] 目前，熱沖壓成形鋼表面鍍層材料主要有以下幾種生產(chǎn)方式：1、采用熱噴涂的方 式生產(chǎn)，將礦物原料、金屬氧化物、金屬納米顆粒、硼化物和石墨等原料磨成粉，然后和水混 合成漿料，涂覆在經(jīng)預(yù)處理后的鋼板表面，在一定的溫度下進(jìn)行固化，形成抗高溫氧化鍍 層；該方法得到的鍍層，優(yōu)點是抗l〇〇〇°C左右的高溫，缺點是鍍層中元素分布與組織不太 均勻，表面粗糙度高，不適合做熱沖壓成形鋼的鍍層。2、采用電鍍的方式進(jìn)行生產(chǎn)，該方法 存在鍍層生產(chǎn)成本高，而且廢液易污染環(huán)境的不足。3、采用熱浸鍍的方式生產(chǎn)，將鋼板浸泡 在金屬鍍液中，鋼板出鍍液后表面會形成一層薄鍍層，鍍層凝固后經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砭哂?較強(qiáng)抗高溫氧化能力；該方法得到的鍍層致密度高，與基體結(jié)合緊密，具有較高的抗高溫氧 化性，加熱的過程中不粘爐底輥，沖壓時不粘模具，能較好的保護(hù)鋼基體與沖壓模具，非常 適合大工業(yè)生產(chǎn)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，專利申請?zhí)?01410156753. 1，提供了一種熱沖壓成形鋼用抗高溫氧 化鍍層材料以及熱浸渡工藝，采用Al-Si-Ni-稀土鍍層材料，具有較高的抗高溫氧化性。但 是，該鍍層材料需要添加價格較貴的稀土元素鑭（La)、鈰（Ce)，存在成本較高的不足之處。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有良好的抗高溫氧化性與耐腐蝕性能，且 成本較低的用于熱沖壓成形鋼的抗高溫氧化鍍層材料；本發(fā)明還提供了一種熱沖壓成形鋼 的熱浸鍍方法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的鍍層材料成分的質(zhì)量百分比含量為：Si 1. 0?15. 0%、Cu 0· 5?10. 0%、Cr 0· 1?1. 0%、Fe彡1. 0%，其余為A1及不可避免的雜質(zhì)。
[0007] 優(yōu)選的，本發(fā)明所述成分的質(zhì)量百分比含量為：Si 10. 0%、Cu 3. 0%、Cr 0. 4%、Fe 0. 40%,其余為A1及不可避免的雜質(zhì)。
[0008] 本發(fā)明方法為：所述熱沖壓成形鋼板進(jìn)入鍍液中熱浸鍍后，經(jīng)冷卻、熱處理，即可 得到熱鍍鋼板； 所述鍍液成分的質(zhì)量百分比含量為：Si 1.0?15. 0%、Cu 0. 5?10. 0%、Cr 0. 1? 1. 0%、Fe < 1. 0%，其余為A1及不可避免的雜質(zhì)。
[0009] 進(jìn)一步的，本發(fā)明方法所述鋼板進(jìn)入鍍液時的溫度為580?750°C，鍍液溫度為 580 ?750 ?。
[0010] 進(jìn)一步的，本發(fā)明方法所述鍍層厚度控制在1〇?25 μ m。
[0011] 更進(jìn)一步的，本發(fā)明方法所述鍍層厚度控制采用氮氣氣刀控制，氮氣溫度為20? 150。。。
[0012] 進(jìn)一步的，本發(fā)明方法首先采用氮氣或惰性氣體風(fēng)冷，冷卻速度< 15°c /s，冷卻 至< 150°C,然后水冷至室溫。
[0013] 進(jìn)一步的，本發(fā)明方法所述熱處理溫度為700?1000°C。
[0014] 進(jìn)一步的，本發(fā)明方法所述鋼板先經(jīng)清洗后再進(jìn)入鍍液，所述鋼板清洗后的單面 表面殘留彡50mg/m 2,鋼板表面反射率彡90%。
[0015] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明采用Al、Cu、Cr等元素，Cu元 素與A1元素在鍍后冷卻過程中形成高熔點的金屬間化合物，Cr在鍍層表面聚集形成致密 的氧化膜，這些都極大的提高了鍍層的抗高溫氧化性能；另外，Cu元素在鍍層表層富集極 大的提高了鍍層耐腐蝕性能。本發(fā)明采用Al-Si-Cu的成分設(shè)計，利用Al、Si、Cr、Cu、Fe之 間形成的金屬間化合物，提高抗高溫氧化性和鍍層抗高溫腐蝕性能；所得鍍層的組織結(jié)構(gòu) 合理，與基板結(jié)合緊密，具有良好的抗高溫氧化性與耐腐蝕性能。本發(fā)明采用常規(guī)金屬成 分，不需添加稀有金屬，從而能有效地降低成本，適于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0017] 本用于熱沖壓成形鋼的抗高溫氧化鍍層材料，采用真空冶煉爐冶煉，其質(zhì)量百分 比含量為：Si 1. 0 ?15. 0%，Cu 0· 5 ?10. 0%，Cr (λ 1 ?L 0%，F(xiàn)e 彡 L 0%，其余為 A1 及不 可避免的雜質(zhì)；最好為：Si 10. 0%、Cu 3. 0%、Cr 0. 4%、Fe 0. 40%，其余為A1及不可避免的雜 質(zhì)。
[0018] 本熱浸鍍方法的鍍液采用上述鍍層材料，包含如下生產(chǎn)工藝：（1)熱沖壓成形鋼 鍍層鋼板生產(chǎn)流程：熱沖壓成形基板清洗一連續(xù)退火一熱浸鍍一鍍后冷卻一鍍層熱處理； (2) 熱沖壓成形鋼板清洗流程：堿洗一堿刷洗一堿洗一水刷洗一電解清洗一漂洗一烘 干，保證鋼板單面表面殘留彡50mg/m2,鋼板表面反射率> 90% ; (3) 熱浸鍍工藝：鋼板入鍍液溫度580?750°C，熱浸鍍液體溫度580?750°C ; (4) 氣刀采用氮氣噴吹，氮氣溫度20?150°C，鍍層厚度控制在10?25μπι; (5) 鍍后采用氮氣風(fēng)冷，冷卻速度< 15°C /s，鋼板冷卻至< 150°C，然后水冷至室溫； (6) 鍍層熱處理，熱處理溫度700?KKKTC，無需氮氣保護(hù)。
[0019] 實施例1 一 9 :本鍍層材料以及熱浸鍍方法采用下述化學(xué)成分及工藝過程。
[0020] 各實施例鍍液化學(xué)成分見表1，鍍層生產(chǎn)工藝見表2,所得鍍層主要性能指標(biāo)見表 3〇
[0021] 表1 :鍍液化學(xué)成分（wt%)

【權(quán)利要求】
1. 一種用于熱沖壓成形鋼的抗高溫氧化鍍層材料，其特征在于，所述鍍層材料成分的 質(zhì)量百分比含量為：Si 1. 0?15. 0%、Cu 0· 5?10. 0%、Cr 0· 1?1. 0%、Fe彡1. 0%，其余為 A1及不可避免的雜質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于熱沖壓成形鋼的抗高溫氧化鍍層材料，其特征在于，所 述成分的質(zhì)量百分比含量為：Si 10. 0%、Cu 3. 0%、Cr 0. 4%、Fe 0. 40%，其余為A1及不可避 免的雜質(zhì)。
3. -種熱沖壓成形鋼的熱浸鍍方法，其特征在于：所述熱沖壓成形鋼板進(jìn)入鍍液中熱 浸鍍后，經(jīng)冷卻、熱處理，即可得到熱鍍鋼板； 所述鍍液成分的質(zhì)量百分比含量為：Si 1.0?15. 0%、Cu 0. 5?10. 0%、Cr 0. 1? 1. 0%、Fe < 1. 0%，其余為A1及不可避免的雜質(zhì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱沖壓成形鋼的熱浸鍍方法，其特征在于：所述鋼板進(jìn)入鍍 液時的溫度為580?750°C，鍍液溫度為580?750°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱沖壓成形鋼的熱浸鍍方法，其特征在于：所述鍍層厚度控 制在10?25 μ m。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱沖壓成形鋼的熱浸鍍方法，其特征在于：所述鍍層厚度控 制采用氮氣氣刀控制，氮氣溫度為20?150°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱沖壓成形鋼的熱浸鍍方法，其特征在于，所述冷卻方式為： 首先采用氮氣或惰性氣體風(fēng)冷，冷卻速度< 15°C /s，冷卻至< 150°C，然后水冷至室溫。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱沖壓成形鋼的熱浸鍍方法，其特征在于：所述熱處理溫度 為 700 ?1000 °C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3 - 8任意一項所述的熱沖壓成形鋼的熱浸鍍方法，其特征在于：所 述鋼板先經(jīng)清洗后再進(jìn)入鍍液，所述鋼板清洗后的單面表面殘留< 50mg/m2,鋼板表面反射 率彡90%。
【文檔編號】C23C2/40GK104233149SQ201410428572
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】熊自柳, 劉宏強(qiáng), 王學(xué)慧, 齊長發(fā), 李建英, 徐杰 申請人:河北鋼鐵股份有限公司