含锌电镀高强度钢板 【发明领域】
本发明是关于具有优质电镀外观的含锌电镀高强度钢板,尤其是关于具有优质电镀外观的热浸含锌电镀高强度钢板和热浸锌合金电镀高强度钢板,和具有高附着强度的含锌电镀层的高强度电镀钢板,这些高强度钢板最适于汽车、建造材料、家用电器等领域内使用。
相关领域的描述
近几年来,高强度钢板的耗用量在汽车、建造材料、家用电器等领域内正在逐渐增加,尤其是汽车领域,为了改进耗、碰撞时的安全性等等,对于高强度钢板的需求已逐渐增加。作为高强度钢板,可以提到具有含,像硅(Si)、锰(Mn)、钛(Ti)、铝(Al)和磷(P)等元素组成的钢板(例如在未审查日本专利申请,公开号61-291924,60-17052、已审查的日本专利申请,公开号61-11294、和63-4899中公开的)。然而,众所周知,当Si含量增加时,在以上提到的所有组成上会形成Si的氧化物薄膜,结果不能很好地进行磷酸盐处理,而且热浸锌镀的外观质量降低。热浸锌镀外观质量的降低是指产生所谓的裸斑点,即,当进行热浸镀锌时,在基质材料上会出现一些未被熔融锌电镀的斑点。尤其是,在含硅的高强度钢板中,这种现象已是一种严重的问题。
在热浸镀锌地高强度钢板中,电镀外观质量和存在于镀层和高强度钢板之间存在的氧化硅量之间的关系还没有进行定量的研究。结果,还没有真正制造出具有优质电镀外观的热浸镀锌的高强度钢板。而且,尤其是近年来,对轻型汽车体和碰撞的安全性要求逐渐增高,已经研究出进一步增加含硅量的钢板,因此,当进行上述钢板热浸镀锌时,也就更难确保优质的电镀外观。
正如以上描述的,关于热浸镀锌的高强度钢板,在能够获得具有优质电镀外观的热浸镀锌高强度钢板的情况下,在镀层和高强度钢板间形成的氧化硅薄膜含量水平还根本就不知道。然而,已强烈要求通过将氧化硅薄膜量控制在预定范围内以形成进一步改进电镀外观质量的热浸镀锌高强度钢板。
正如以上描述的,已经知道,由于氧化硅薄膜的存在,不能很好地进行磷酸盐处理,并降低热浸镀锌的电镀外观质量,此外,还知道,当在高强度钢板上进行电镀锌时,由于这种氧化硅薄膜的存在,也降低了附着强度。
因此,为了去除表面上形成的氧化硅薄膜,提出以下方法,即,(1)酸洗钢板的方法,同时电镀之前,在酸洗步骤中擦拭钢板(在未审查日本专利申请,公开号61-195990中公开),(2)将钢板表面抛光,随后进行10秒钟或不到10秒钟的酰洗处理,然后进行电镀的方法(在未审查日本专利申请,公开号5-230689和5-320981中公开),和(3)以20重量%或高于重量%浓度的硫酸、13重量%或高于13重量%浓度的盐酸、或3重量%或高于3重量%浓度的氢氟酸,对钢板进行3~15秒酰洗的方法(在未审查日本专利申请,公开号7-126888中公开)。
然而,电镀层的附着强度和电镀锌层与在高强度钢板之间界面处存在的氧化硅薄膜量间的关系,还没有进行定量的研究。结果,利用以上(1)~(3)的方法,还没有真正制造出具有高附着强度电镀锌层的高强度钢板,而且,在汽车制造厂中实际冲压步骤中经常出现故障。此外,尤其是最近几年,由于对轻型车体和碰撞安全性的要求越来越多,所以已经开发出进一步增加Si含量的钢板。然而,即使利用上述(1)~(3)的方法,通过在上述钢板上进行电镀锌获得的附着强度也常常受到减弱。
正如以上所描述的,关于电镀锌的高强度钢板,在能够获得具有高附着强度电镀锌的高强度钢板的情况下,在电镀层和高强度钢板间形成的氧化硅薄膜含量的水平,根本就不知道。然而,已强烈要求通过将氧化硅薄膜量控制在预定范围内以形成具有进一步改进附着强度的电镀锌高强度钢板。
发明概述
因此,本发明的一个目的是提供一种具有优质电镀外观质量的含锌电镀高强度钢板,和通过适当控制镀层和高强度钢板间界面处的Si氧化物薄膜量,提供具有高附着强度的含锌电镀层高强度钢板。
通过本发明人对热浸含锌电镀高强度钢板和热浸锌合金电镀高强度钢板的电镀外观质量及对在高强度钢板上形成的含锌电镀层附着强度的详细研究,知道,虽然钢中所含的硅对热浸含锌电镀高强度钢板和热浸锌合金电镀高强度钢板的电镀外观质量及对在高强度钢板上形成的含锌电镀层附着强度具有不利的影响,但是,电镀外观质量和附着强度并不总是取决于钢板中Si的含量。同时还知道,除了Si含量,还存在很多因素,组合起来都会影响电镀外观质量和附着强度,例如,在退火之前进行的酸洗条件或退火条件都对电镀外观质量有影响。退火条件、退火前进行的酸洗条件、存在的擦拭步骤或表面抛光步骤、在电镀液中的预浸条件、等等都对附着强度有影响。
因此,为了充分了解上述各因素的影响,通过本发明人利用各种表面分析方法的研究,发现高强度钢板中含的Si,在高强度钢板在热浸含锌电镀浴中热浸之前的退火步骤中,浓集在其表面上;通过退火前进行的酰洗条件可以减少钢板表面浓集的Si量;和利用最终表面保留的浓集的Si量来确定电镀外观质量。此外,关于含锌电镀也发现,利用酸洗、擦拭、表面抛光、电镀前在电镀液中预热浸等等都能减少钢板表面上集中的Si量,根据最终表面保留的浓集的Si量确定附着强度。
此外,本发明人为了测定保留在钢板表面上的浓集的Si量,通过深入研究发现,即使在具有热浸含锌镀层或热浸锌合金层的高强度钢板的深度方向上进行溅射分析,在钢板表面浓集的Si的峰也是不清楚的,难以定量地测定表面集中的Si量。因此,本发明人发现在溶解去除热浸含锌镀层或热浸锌合金镀层之后,在深度方向上进行溅射分析,可以定量地测定表面浓集的Si的精确量。此外,还发现当将表面浓集的Si的量控制在预定范围内,可以获得具有显著优质电镀外观质量的热浸含锌电镀高强度钢板或热浸锌合金电镀高强度钢板,从而完成了本发明。
同样还了解到即使在具有含锌电镀层的高强度钢板深度方向上进行溅射分析,在钢表面上浓集中的Si的峰是不清楚的,以致于难以定量地测定面浓集的Si量。而且发现在利用溶解去除含锌电镀层之后进行深度方向的溅射分析时,可以定量地测定到面浓集的Si的精确量。还发现当将面浓集的Si量控制在预定范围内时,可以获得具有显著高附着强度的含锌电镀层的高强度钢板,从而完成了本发明。
根据以上描述的理解,本发明提供了一种高强度钢板,它含有0.1重量%或大于0.1重量%的Si和在高强度钢板上的含锌镀层,其中,在利用溶解去除含锌镀层之后,在从高强度钢板表面向深度方向上进行溅射分析时,高强度钢板的面浓缩的Si指数X为12或更小,X由下述式所定义:
X=(高强度钢板表面上Si的最大密度A/薄钢板中Si的平均密度)×薄钢板中的Si含量的重量%。
在根据本发明的高强度钢板中,在高强度钢板上提供的含锌镀层可以是含锌电镀层。在高强度钢板上提供的含锌电镀层具有很高的附着强度。
此外,在根据本发明的高强度钢板中,在其上提供的含锌镀层最好是热浸锌镀层,按照以上描述的公式,该高强度钢板的面浓缩的Si指数X最好为10或更小。因此,能获得具有很高电镀外观质量的热浸锌镀高强度钢板。
而且,在根据本发明的高强度钢板中,其上提供的含锌镀层最好是热浸锌合金镀层,按照以上描述的公式,该高强度钢板的面浓缩的Si指数X为6或更小。因此,可以获得具有很高电镀外观质量的热浸锌合金电镀高强度钢板。
附图简述
图1是按照本发明,在利用溶解去除热浸锌镀层后,利用GDS在高强度钢板深度方向上进行溅射分析获得的GDS曲线图。
图2是按照本发明,在利用溶解去除热浸锌合金镀层后,利用GDS在高强度钢板深度方向上进行溅射分析获得的GDS曲线图。
图3是按照本发明,在利用溶解去除含锌电镀层后,利用GDS在高强度钢板深度方向上进行溅射分析获得的GDS曲线图。
优选实施方案的描述
以下将详细地描述本发明。
本发明中,深度方向是垂直于以溶解去除热浸含锌镀层、热浸锌合金镀锌、或含锌电镀层所得到的高强度钢板的表面的方向。溅射分析是一种分析方法,是利用光谱分析法、质谱分析法等连续测定由高强度钢板发射出的像Fe或Si原子或次级离子,而钢板的表面受到离子轰击逐渐被采掘。因此,一般讲,绘制出所测像Fe或Si各元素的密度与体现由其表面的高强度钢板深度的溅射时间的图,因此也体现出钢板深度方向中各元素的分布,即,通过将绘点间连线可得到深度方向中的曲线。此外,由于在钢板中的Zn未被测,所以可利用锌(Zn)的存在确定镀层和钢板的界面。
本发明中,作为对去除热浸含锌镀层、热浸锌合金镀层、或含锌电镀层获得的高强度钢板深度方向上进行溅射分析的表面分析装置,作为实例,例如可以提出辉光放电光谱仪(GDS)、次级离子质谱仪(SIMS)、俄歇电子光谱仪(AES),和X-射线光电子光谱仪(XPS)。在以上提到的分析方法中,最好使用GDS法,因为在深度方向上进行溅射分析时,灵敏度最高,分析时间也短。
此外,本发明中,面浓缩的Si指数X是利用下式获得的值,X=(高强度钢板表面上Si的最大密度A/钢板中Si的平均密度)×钢板中Si的含量,其中,最大密度是对去除热浸含锌镀层、热浸锌合金镀层、或含锌电镀层后获得的高强度钢板在深度方向上利用溅射分析测定的。平均密度B也是对钢板中用溅射分析测定的。平均Si密度是指钢板中Si的收敛密度。例如,图1示出一例GDS深度分布曲线,是利用GDS(由Shimadzu Corp制造的DGLS-5017)进行溅射分析获得的,是在利用以下描述的方法去除其上提供的热浸含锌镀层后得到的高强度钢板深度方向上,以500ml/min的氩气流量和20mA放电电流下测定获得的。此外,关于热浸锌合金镀钢板,以上述相同的方式获得的GDS深度曲线结果示于图2。关于含锌电镀钢板,以上述相同的方式获得的GDS深度曲线结果示于图3。
正如从图1~图3所示曲线看到的那样,可以清楚地观察到在利用溶解去除热浸含锌镀层、热浸锌合金镀层和含锌电镀层后获得的含Si高强度钢板表面上的面浓集Si层所产生的峰。当利用A表示表面上Si的最大密度,利用B表示钢中Si的密度时,由公式获得的值X=(高强度钢板表面上Si的最大密度A/钢板中Si的平均密度B)×钢板中Si的含量是面浓缩的Si指数X。
本发明中,该面浓集Si指数X是由A/B比获得的指数,它表明与钢中所含的硅相比存在于钢表面上的Si的增加,乘以钢中硅的含量,是与存在于钢表面上总硅量成正比的值。因此,通过知道面浓集Si指数X的值,就能够知道存在于钢表面上的硅总量,即,能够对存在于钢表面上的硅总量进行定量分析。
根据本发明,在利用溶解去除其上含锌镀层后,含Si的高强度钢板的面浓集Si指数X是12或更小,最好是0.1~10。由于存在于钢表面上的总硅量对含锌镀层的附着强度起主要决定作用,当将硅的总量定量地控制在预定范围值时,即,面浓缩的Si指数X控制在12或更小的范围时,附着强度优良,当面浓缩的Si指数X超过12时,附着强度会逐渐变差。
在以上描述的含锌电镀高强度钢板的镀层是含锌电镀层时,在去除含锌电镀层后高强度钢板的面浓缩的Si指数X也是12或更小,最好是0.1~10。由于存在于钢表面上的总硅量对含锌电镀层的附着强度起着主要决定作用,所以,当将硅的总量定量控制在预定范围值时,即,将面浓缩的Si指数X控制在12或更低范围时,附着强度优良,当面浓缩的Si指数X超过12时,附着强度逐渐变差。
根据本发明,当如上述在高强度钢板上提供的含锌镀层是热浸含锌镀层时,面浓缩的Si指数X是10或更小,最好9或更小。由于钢板表面上存在的总Si量对热浸含锌镀高强度钢板的电镀外观质量起着主要决定作用,所以,当将Si的总量定量地控制在预定范围值时,即,当将面浓缩的Si指数X控制在10或更小的范围内时,电镀外观质量优良,当面浓缩的Si指数X超过10时,电镀外观质量逐渐变差。
根据本发明,当在以上描述的高强度钢板上形成的含锌镀膜是热浸锌合金镀层时,面浓缩的Si指数X是6或更小,最好是5或更小。在热浸锌合金镀高强度钢板时,由于热浸含锌镀层中锌和钢板中铁的反扩散受到合金处理的诱发,所以利用溅射分析测定的钢板表面上Si的量要比没有进行合金处理的热浸锌镀高强度钢板的情况小。然而,对于热浸锌合金镀高强度钢板的情况,由于电镀外观质量也是主要由面浓缩的Si指数X决定,所以,当面浓缩的Si指数X控制在6或更小的范围内时,电镀外观质量优良,当面浓缩Si指数X超过6时,电镀外观质量逐渐变差。
本发明中使用的高强度钢板是用作电镀基底的高强度钢板,是一种含0.1重量%或更多Si的钢板。当使用含小于0.1重量%Si的钢板时,镀层附着强度的降低小。只要是含0.1重量%或更多Si的钢板,任何已知的高强度钢板都可使用,根据所要求的强度或特性也可以使用含C,Mn,P,S,Al,Ti,Nb,Cr,Mo,B,O,N,等的高强度钢板。然而,当Si的含量大于2.0重量%时,表面的SiO2浓度就增加,变得难以确保镀层的附着强度,因此,Si含量的上限最好是2.0重量%或更少。
由于高强度钢板广泛用于汽车制造业,就可加工性和生产费用看,高强度钢板最好含有0.05~0.25重量%的C、0.5~3.5重量%的Mn、0.001~0.20重量%的P、0.0001~0.01重量%的S、0.01~1.0重量%的Al、0.1重量%或更少的Ti、0.1重量%或更少的Nb、1.0重量%或更少的Cr、1.0重量%或更少的Mo、和0.001~0.005重量%的B。
对含0.1重量%或更多Si的,并在其上提供有含锌镀层的高强度钢板,在该高强度钢板表面上提供的含锌镀层没有特殊限定,只要它主要含锌,任何已知型式的含锌镀层都可以使用,例如,可以提到含锌电镀层、含锌蒸汽镀层、镀含锌无电镀层、热浸含锌镀层、上面提到的镀层中含有Fe、Ni、C0、Mo等的锌合金镀层,和在以上提到的锌镀层中含有分散或共沉淀的无机或有机材料的含锌镀层。
对于在其上提供有含锌电镀层的高强度钢板的情况下,对含锌电镀层没有特殊限定,只要它主要含锌、任何已知类型的含锌电镀层都可使用。例如,可以提到纯锌的电镀层、含有Fe、Ni、Co、Mo等的锌合金镀层,和在以上提到的含锌电镀膜中含有分散或共沉淀无机或有机材料的锌复合物电镀层。
在其上提供有热浸含锌镀层的高强度钢板的情况下,对热浸含锌镀层没有特殊限定,只要它主要含锌,任何已知类型的热浸含锌镀层都可以使用。例如,可以提到热浸锌镀层、5%-铝/锌合金镀层、55%-铝/锌合金镀层、锌—铝—镁合金镀层、锌—铝—镁—硅合金镀层,除了以上提到的添加元素Al、Mg和Si外、根据所要求的特性,热浸锌镀层可含有Pb、Bi、Sb、Ni、Cr、Fe、等。
对于在其上提供有热浸锌合金镀层的高强度钢板情况下,对热浸锌合金镀层没有特殊限定,只要它主要含锌,任何已知类型的热浸锌合金镀层都可以使用。此外,对热浸含锌镀层通过加热进行合金处理形成的锌—铁合金层也可以使用。进而,根据所要求的特性在镀层中可含有Al、Mg、Si、Pb、Bi、Sb、Ni、Cr、Fe等。
根据本发明在以上描述的钢板中,在钢板上的含锌镀层、热浸锌镀层、热浸锌合金镀层、或含锌电镀层的量没有特殊限定,可以根据所要求的抗腐蚀能力进行最佳确定。一般讲,低于1g/m2的量不能赋予足够的抗腐蚀能力,大于120g/m2的量导致生产费用增加,因此,最佳量为1~120g/m2。
为了进一步改进抗腐蚀能力、可加工性等,在含锌镀层、热浸含锌镀层、热浸锌合金镀层、或含锌电镀层上,可以单独或组合提供其它镀层、磷酸盐处理膜、铬酸盐处理膜、有机树脂膜等。
本发明中,当利用溅射分析获得面浓缩的Si指数X时,并不特别限定于以上提到的利用溶解法从钢板上去除镀层,只要是利用溶解从钢板表面上去除镀层就可以。例如,可以提出利用含有氢氧化钠、氢氧化钾等碱性水溶液的方法,或者利用像盐酸、硫酸等酸的方法。以上提到的方法中,利用碱性水溶液溶解镀层的方法是最好的方法,因为碱性水溶液溶解面浓集Si层的量很小,并与镀层外观质量具有很好的相容性。尤其是,作为最好的碱性水溶液,实际上是不溶解面浓缩的Si层的,例如,可以提出一种水溶液,其构成是含有40~120ml浓度为20%的氢氧化钠水溶液、0~80ml浓度为10%的三乙醇胺水溶液、0~14ml浓度为35%的过氧化氢水溶液、和40~120ml的水。此外,作为最好的碱性水溶液,可以提出一种水溶液,其构成是含有80ml浓度为20%的氢氧化钠水溶液、40ml浓度为10%的三乙醇胺水溶液、7ml浓度为35%的过氧化氢水溶液,和75ml的水。
根据本发明,对调整待电镀的高强度钢板表面条件的方法没有特殊限定,只要在通过溶解去除含锌镀层或含锌电镀层后测定的高强度钢板的面浓集Si指数X为12或更小;然而,就在含锌电镀步骤之前进行酸洗步骤中可使用各种方法,例如,可以使用如下方法,即,利用酸洗溶液自身的流量,同时强制酸洗溶液以和钢板移动方向相反的方向移动的调节表面条件方法;增加酸洗溶液的浓度和温度、酸洗时间等的方法;对钢板的表面进行擦拭或抛光的方法。
在以上描述的方法中,就在含锌电镀步骤之前进行酸洗的步骤中,强制酸洗液以与钢板移动方向相反的方向进行移动的方法,在降低面浓缩的Si指数X方面,与利用增加酸洗溶液的浓度和温度、酸洗时间等的方法相比,具有更好的效果。此外,强制酸洗溶液移动的方法最好,因为含锌电镀钢板的外观质量变得非常均匀,不会在上面留下线状痕迹,不会产生可降低镀层的附着强度的杂物附着。
根据本发明,对于调节待镀高强度钢板表面条件的方法没有特殊限定,只要在利用溶解去除热浸含锌镀层或热浸锌合金镀层后测定的高强度钢板的面浓缩的Si指数X是10或更小;然而,例如,通过在进行退火步骤之前进行酸洗步骤中有效减少存在于钢板表面上的Si量可以减少退火后的面浓缩的Si指数,可以使用各种方法,像利用酸洗溶液自身的流速,同时强制酸洗溶液以与钢板移动方向相反的方向进行移动的调节表面条件方法;增加酸洗溶液的浓度和温度,酸洗时间等的方法;和对钢板的表面进行擦拭或抛光的方法。以上描述的方法中,在退火步骤之前进行酸洗步骤中,强制酸洗溶液以与钢板移动方向相反的方向进行移动的方法,就减小面浓缩的Si指数X方面,与增加酸洗溶液的浓度和温度、酰洗时间等的方法相比,具有更好的效果。此外,强制酸洗溶液移动的方法最好,因为热浸含锌镀钢板或热浸锌合金镀钢板的镀层外观质量变得很均匀,其上没有留下线状痕迹,不会产生,会降低镀层的附着强度的杂物附着。
在酸洗步骤中利用酸洗溶液自身的流量,同时强制酸洗溶液以与钢板移动方向相反的方向进行移动的调节面浓缩的Si指数X方法中,例如,当酰洗溶液自身的流速设定为0.5m/sec或更大时,可以有效地减小面浓缩的Si指数X。然而,由于面浓缩的Si指数X也取决于钢板中Si含量,所以,当钢板中Si含量高时,必须进一步增加酰洗溶液的流量,当钢板中Si含量低时,热浸含锌镀钢板和热浸锌合金镀钢板的面浓缩的Si指数X可以分别降低到10或更小和6或更小,在某些情况下,以0.5m/sec或更小的流速。
根据本发明,对高强度钢板进行热浸含锌镀的方法和进行合金处理的方法基本上没有专门限定,可以使用任何类型的已知方法。作为电镀溶液,使用主要含锌的溶液,当需要时,可以添加Al、Mg、Si、Pb、Bi、Sb、Ni、Cr、Fe、等。对电镀溶液的温度没有专门限定,可以使用已知的条件,即,440~490℃的温度。此外,合金化温度和合金化时间可以根据已知的条件进行设定。
根据本发明,对高强度钢板进行含锌电镀的方法基本没有专门限定,可以使用任何类型的已知锌电镀方法。作为电镀溶液,可以使用含有硫酸、氯化物等的溶液;当进行纯锌电镀时,可以使用主要含锌离子的电镀溶液;当进行锌合金镀时,可以向镀液中添加合金元素,像Fe、Ni、Co、Mo、等。此外,当需要时,可以向镀液中添加辅助导电剂,像Na、K或Al、有机化合物、或无机化合物。对镀液的温度和pH,电镀电流密度等没有特殊限定,可以使用已知的条件,例如,浴温度30~70℃,pH1~5,和电流密度10~200A/dm2。
实施例
以下参照实施例描述本发明。
作为要镀以电镀热浸含锌镀层和热浸锌合金镀层的钢板,使用表1所示的含下列成分的高强度钢板:0.08~0.16重量%的C、1.5~2.3重量%的Mn、0.01~0.025重量%的P、0.004~0.008重量%的S、0.03~0.2重量%的Al、0.005~0.04重量%的Ti、0.005~0.03重量%的Nb、0.01~0.10重量%的Cr、0.01~0.15重量%的Mo、0.0002~0.002重量%的B,和各种含量的Si。在以下描述的条件下,按顺序对这些待镀钢板进行电解去油脂、水淋洗、酸洗、水淋洗、干燥、退火、和热浸锌镀处理,以便形成热浸镀锌高强度钢板(GI),此外,对这些热浸锌镀高强度钢板进行合金处理,以便形成热浸镀锌合金高强度钢板(GA)。而且,通过改变酸洗溶液的流量,增加或减小面浓集Si指数X。
(电解去油脂条件)
去油脂溶液的组成:浓度为30g/l的原硅酸钠
浴温度:70℃
电流密度:10A/dm2
电流施加时间:5秒
(酸洗条件)
酸洗溶液的组成:浓度为5%的盐酸
浴温度:60℃
浸渍时间:6秒
流速:0~1.0m/sec
(退火条件)
退火温度:820℃
保温时间:20秒
氢浓度:8%
露点:-40℃
(热浸镀锌条件)
镀液:0.15%的Al、0.04%的Fe、0.008%的Pb,和其余成分
浴温度:450℃
添加量:60g/m2
(热合金化条件)
合金化温度:490℃
合金化时间:15秒
作为待镀电镀锌层的钢板,可以使用表2所示的含下列成份的高强度钢板:含有0.09~0.14重量%的C、1.1~2.5重量%的锰、0.01~0.03重量%的P、0.005~0.007重量%的S、0.03~0.06重量%的Al、0.001~0.01重量%的Ti、0.002~0.02重量%的Nb、0.03~0.09重量%的Cr、0.02~0.06重量%的Mo、0.0001~0.001重量%的B,和各种含量的Si。在以下描述的条件下,按顺序,对这些待镀钢板进行电解去油脂、水淋洗、酸洗、水淋洗、和电镀锌处理,以便形成电镀锌高强度钢板。作为含锌电镀,可以进行纯锌镀、锌镍合金镀、或锌铁合金镀。此外,通过改变酸洗溶液的流量,可以增加或减少面浓缩的Si指数X。
(电解去油脂条件)
去油脂溶液的组成:浓度为30g/l的原硅酸钠
浴温度:70℃
电流密度:10A/dm2
电流施加时间:5秒
(酸洗条件)
酸洗液的组成:浓度为50g/l的H2SO4溶液
浴温度:50℃
浸渍时间:5秒
流速:0~1.0m/sec
(镀纯锌条件)
镀液:浓度为350g/l ZnSO4·7H2O,和浓度为30g/lNa2SO4的溶液
pH:1.5
浴温度:50℃
流速:1.0m/sec
添加量:20g/m2
电流密度:100A/dm2
(镀锌镍合金条件)
镀液:浓度为130g/l的ZnSO4·7H2O,浓度为250g/l的NiSO4·6H2O,和浓度为40g/lNa2SO4
pH:1.2
浴温度:50℃
流速:1.0m/sec
电流密度:80A/dm2
添加量:20g/m2
Ni含量:12重量%
(镀锌铁合金条件)
镀液:浓度为210g/l的ZnSO4·7H2O,和浓度为300g/l的FeSO4·7H2O
pH:1.4
浴温度:50℃
流速:1.0m/sec
电流密度:80A/dm2
添加量:20g/m2
Fe含量:15wt%
利用溶解去除热浸镀锌高强度钢板、热浸镀锌合金高强度钢板,和含锌电镀高强度钢板的镀层,是将其浸入以下组成的水溶液中约30分钟,该水溶液的组成是含有80ml浓度为20%的氢氧化钠水溶液、40ml浓度为10%的三乙醇胺水溶液、7ml浓度为35%的过氧化氢水溶液,和75ml的水。接着,在去除镀层后,利用GDS(由Shimadzu Corp.制造的GDLS-5017),在氩气流量500ml/min和放电电流20mA的条件下,在高强度钢板的深度方向上进行溅射分析。
从相当于图1所示的形式,所获得的深度方向的分布,可以得出表面上Si的最大密度A和钢板中的平均密度B,利用下式可计算出面浓缩的Si指数X,X=(高强度钢板表面上Si的最大密度A/钢板中Si的平均密度B)×钢板中Si的含量。
通过目检,按以下描述标准评价测定热浸镀锌高强度钢板和热浸镀锌合金高强度钢板的镀层外观质量。
A:没有产生裸斑点
B:产生少量裸斑点
C:产生大量裸斑点
表1中示出了用作待镀基板的高强度钢板中的Si含量、镀板、为去除镀层使用的酸洗液流量,获得的面浓缩的Si指数,和镀层外观质量的评价结果。
表1 编号 钢中Si 含量 (wt%) 酸洗溶 液流量 (m/sec) 镀板 面浓缩 的Si指数 X 镀层外 观质量实施例 1 0.12 0.2 GI 0.4 A 2 0.12 0.6 GI 0.2 A 3 0.45 0.3 GI 2.3 A 4 0.45 0.7 GI 1.4 A 5 0.92 0.2 GI 6.5 A 6 0.92 0.6 GI 3.9 A 7 1.24 0.4 GI 8.6 A 8 1.24 0.8 GI 6.0 A 9 1.61 0.5 GI 9.5 A 10 1.61 1.0 GI 7.7 A 11 0.12 0.3 GA 0.2 A 12 0.45 0.6 GA 1.0 A 13 0.92 0.5 GA 2.9 A 14 1.24 0.6 GA 4.2 A 15 1.61 0.8 GA 5.7 A对比例 16 0.45 0 GI 10.2 B 17 0.92 0 GI 12.3 C 18 1.24 0.2 GI 13.7 C 19 1.61 0.3 GI 15.1 C 20 0.45 0 GA 6.4 C 21 0.92 0 GA 8.1 C 22 1.24 0.2 GA 9.0 C 23 1.61 0.2 GA 12.1 C
正如从表1所见,热浸含镀锌高强度钢板和热浸镀锌合金高强度钢板都具有优质的镀层外观。
对形成的含锌电镀高强度钢板进行零T弯曲试验,根据剥离的胶带的外观质量评价附着强度。
零T弯曲试验
将含锌电镀高强度钢板对半折合后,之间不形成任何空间,以便使测定附着强度的表面处于外侧,胶带是贴在为评价而弯曲部分的表面上,胶带被剥离,按照以下描述的标准,通过目检附着在胶带上的锌镀层的量,来评价附着强度。
A:没有镀层被剥离
B:非常小部分镀层被剥离
C:一些部分镀层被剥离
D:有许多部分镀层被剥离
表2中示出了用作待镀基板的高强度钢板中Si含量、镀的形式、为去除镀层使用的酸洗液流量、获得的面浓缩的Si指数X,和附着强度的评价结果。
表2 编号 钢中Si 含量 (wt%) 酸洗溶 液流量 (m/sec) 镀形式 面浓缩的 Si指数 X附着强度 实施例 1 0.12 0.2 Zn 0.4 A 2 0.12 0.5 Zn 0.2 A 3 0.45 0.3 Zn 2.4 A 4 0.45 0.7 Zn 1.5 A 5 0.92 0.2 Zn 6.8 A 6 0.92 0.6 Zn 4.0 A 7 1.24 0.4 Zn 9.6 A 8 1.24 0.8 Zn 6.5 A 9 1.61 0.5 Zn 11.6 B 10 1.61 1.0 Zn 8.2 A 11 0.12 0.3 Zn-Ni 0.3 A 12 0.45 0.6 Zn-Ni 1.7 A 13 0.92 0.5 Zn-Ni 4.9 A 14 1.24 0.6 Zn-Ni 7.2 A 15 1.61 0.8 Zn-Ni 10.7 B 16 0.12 0.2 Zn-Fe 0.4 A 17 0.45 0.5 Zn-Fe 2.0 A 18 0.92 0.6 Zn-Fe 4.2 A 19 1.24 0.6 Zn-Fe 7.5 A 20 1.61 0.6 Zn-Fe 11.4 B对比例 21 0.45 0 Zn 12.5 C 22 0.92 0 Zn 14.5 D 23 1.24 0.2 Zn 15.4 D 24 1.61 0.3 Zn 17.2 D 25 0.45 0 Zn-Ni 13.1 D 26 0.92 0 Zn-Ni 15.0 D 27 1.24 0.1 Zn-Ni 17.9 D 28 1.61 0.4 Zn-Ni 16.8 D 29 0.45 0 Zn-Fe 12.9 D 30 0.92 0 Zn-Fe 15.1 D 31 1.24 0.2 Zn-Fe 16.0 D 32 1.61 0.2 Zn-Fe 20.1 D
正如从表2所见,本发明在高强度钢板上提供的每种含锌电镀层都呈现出优良的附着强度。
根据本发明的热浸含锌镀高强度钢板和热浸镀锌合金高强度钢板都具有优良的镀层外观质量。根据本发明的含锌电镀高强度钢板具有非常高优良的附着强度。因此,这些以上描述的含锌镀高强度钢板在工业领域中是极为有价值的材料。尤其是,这些锌镀高强度钢板最适宜汽车、建造材料、家用电器等领域中使用。