使用Al/Zn基鍍層的防腐保護的製作方法

2023-04-29 16:46:11 3

專利名稱：使用Al/Zn基鍍層的防腐保護的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及具有合金鍍層的產品的製備，所述合金包含作為合金主要成分的鋁和鋅(下文中稱作「Α /ai基合金鍍層產品」)。術語「Al/ai基合金鍍層產品」在這裡應當理解為包括，例如，在產品的至少一部分表面上具有Ai/ai基合金鍍層的帶材、管材以及型材形式的產品。本發明更具體地，但絕非專門地，涉及金屬帶形式的Al/ai基合金鍍層產品，例如在至少一部分表面上具有Α /ai基合金鍍層的鋼帶，以及用Α /ai基合金鍍層帶材製造的
女口
廣 PFt οAi/ai基合金鍍層金屬帶材可以是出於防護、美觀或者其它原因而同時塗覆無機和/或有機化合物的帶材。本發明更具體地，但絕非專門地，涉及具有除了 Al和Si之外還含有多於一種元素的合金鍍層的ΑΙ/ai基合金鍍層鋼帶，所述多於一種元素例如Mg和Si，以多於痕量的形式存在。本發明更具體地，但絕非專門地，涉及具有包含Mg和Si的Al/ai基合金鍍層的 Al/Zn基合金鍍層鋼帶，其中以重量百分比計，包含20-95%的Al，不超過5%的Si，不超過 10%的Mg以及平衡量的Si和少量其它元素，一般每種其它元素少於0. 5%。應當注意，除非特別說明，本說明書中元素的百分比指的均是重量百分比。
背景技術：
通常在鋼帶的表面形成薄的(即2-100 μ m厚)ΑΙ/Si基合金鍍層來提供防腐蝕防護。Al/ai基合金鍍層通常，但不僅僅是，元素Al和Si的合金鍍層，合金中還可以含有 Mg、Si、Fe、Mn、Ni、Sn中的一種或者多種，以及少量的其它元素例如V、Sr、Ca、釙。Al/Zn基合金鍍層通常，但不僅僅是，通過將帶材穿過熔融合金浴對帶材進行熱浸鍍而在鋼帶上形成的。鋼帶通常，但不必然，在浸鍍之前進行加熱以促進合金與帶材的結合。隨著帶材從熔融浴中被拉出，合金隨後在帶材上凝固，並且形成凝固的合金鍍層。Al/Zn基合金鍍層的顯微組織一般主要由枝晶形式的富Al的α相以及位於枝晶間區域的富ai的共晶相混合物構成。當適當地控制熔融鍍層的凝固速度時(例如，如美國專利US3，782，909中記載的，將其通過交叉參考併入本文)，富Al的α相凝固成枝晶，該枝晶足夠細小，使得在枝晶間的區域形成通道的連續網絡，並且富Si的共晶相混合物在該區域凝固。這些鍍層的性能取決於如下因素的結合(a)最初通過富Si的枝晶間共晶相混合物提供的鋼基體的犧牲性保護，以及(b)通過富Al的α相枝晶的支撐提供的屏障性保護。 富Si的枝晶間相混合物優先被腐蝕，以提供對鋼基體的犧牲保護，並且，在特定的環境下， 一旦富Si的枝晶間相混合物被耗盡，富Al的α相在提供屏障保護的同時，也能繼續為鋼基體提供合適級別的犧牲保護。
然而，在很多情況下由富Al的α相枝晶提供的屏障保護和犧牲保護的程度是不足的，鍍層鋼帶的性能會遭受損害。下文中記載了三種這樣的情況1.在含有高濃度的氮氧化物和硫氧化物的「酸雨」或者「汙染的」環境中；2.在海水環境中漆膜的下面；3.在金屬鍍層被破壞的切割邊緣或者其它部分露出鋼基體的海水環境下。舉例來說，申請人發現，當鋼帶上的ΑΙ/Si基合金鍍層特別薄時(即每平方米鍍層的總鍍層質量小於200g，一般小於150g/m2，這相當於當鋼帶的兩面具有相等的鍍層厚度時，在鋼帶的每個表面上每平方米鍍層小於100g，一般小於75g/m2)，若使用標準的冷卻速度(通常從irC /s到100°C /s)，顯微組織將更加趨向於從鋼帶向鍍層表面延伸的柱狀組織或者竹狀組織。這種顯微組織包含(a)富Al的α相枝晶以及(b)富Si的共晶相混合物所形成的一系列分離的柱狀通道，所述通道直接從鋼帶延伸至鍍層表面。申請人:還發現，當具有這樣的包含柱狀顯微組織的薄Al/ai基合金鍍層的鋼帶暴露在低PH值的環境(通常被稱作「酸雨」環境)時，或者暴露在具有高濃度的硫氧化物或者氮氧化物的環境(通常被稱作「汙染的」環境)時，富Si的枝晶間的共晶相混合物被很快腐蝕，而且這種相混合物中的從鋼帶直接延伸到鍍層表面的柱形通道成為了通往鋼帶的直接腐蝕通道。存在這樣的從鍍層表面通向鋼帶的直接腐蝕通道的情況下，鋼帶很可能被腐蝕，並且腐蝕的產物(鐵的氧化物)能自由地轉移到鍍層表面，呈現熟知的「紅鏽著色」外觀。紅鏽著色使鍍覆的鋼產品的外觀美感降低，並且會使產品的性能降低。例如，紅鏽著色能夠降低用作屋頂材料的鍍覆鋼產品的熱效率。申請人:還發現，當薄的Al/ai基鍍層以劃傷、裂縫或者其它方式被破壞而露出鋼帶從而暴露在「酸雨」環境或者「汙染的」環境中時，即使不存在柱狀組織或者竹狀組織，也會發生紅鏽著色。還已知，在「酸雨」環境或者「汙染的」環境中，富Al的α相無法對鋼帶提供犧牲保護。這裡的「酸雨」環境應當理解為雨和/或形成在鍍覆鋼帶上的凝聚物具有小於5. 6 的PH值。舉例來說，「汙染的」環境可一般地，但絕非專門地，定義為IS09223中的Ρ2或者 Ρ3的類別。再例如，在海水環境中，通常認為富Al的α相枝晶可以為鋼基體提供良好的犧牲保護，這種能力由於在金屬鍍覆鋼帶上面塗覆的漆膜下方微環境的改變而消退。上述內容在澳大利亞或者其它地方將不認為其屬於公知常識承認的範疇。

發明內容
申請人:發現，ΑΙ/Si基合金鍍覆的鋼帶在「酸雨」或者「汙染的」環境中的紅鏽著色可通過下述方式來預防或者降至最低形成Al-Zn-Si-Mg合金鍍層形式的鍍層，以及保證鍍層中OT SDAS比率大於0.5 1的值，其中OT是帶材的表面上的覆蓋厚度，SDAS是鍍層中富Al的α相枝晶的二級枝晶臂的間隔的測量值。這裡的術語「覆蓋厚度」應當理解為帶材上鍍層的總厚度減去鍍層金屬間合金層的厚度，這裡的金屬間合金層指的是對帶材進行鍍覆時，由於熔融的鍍層與鋼基體反應而形成的緊鄰鋼基體的Al-Fe-Si-Zn四元金屬間相的層(Al-Fe-Si-Zn quaternaryintermetallic phase layer)。根據本發明，提供了一種在金屬帶材上，一般在鋼帶上形成抗腐蝕的Al-Zn-Si-Mg 合金鍍層的方法，所述金屬帶材適用於例如「酸雨」或者「汙染的」環境中，該方法包括(a)使金屬帶材穿過Al-Zn-Si-Mg合金的熔融浴，並且在帶材的一個或者兩個表面上形成該合金的鍍層；(b)將鍍層在帶材上凝固，並且形成具有如下顯微組織的凝固鍍層該顯微組織包含從金屬帶材延伸的富Al的α相枝晶以及富Si的共晶相混合物的枝晶間通道，並且在枝晶間通道內具有相微粒；並且該方法包括控制步驟(a)和(b)以及形成OT SDAS比率大於0. 5 1的凝固鍍層，其中OT是覆蓋厚度，SDAS是鍍層中富Al的α相枝晶的二級枝晶臂的間隔。這裡的術語「富Si的共晶相混合物」應當理解為是共晶反應的產物的混合物，該混合物包含富Si的β相和Mg:Si化合物相，例如Mgav根據本發明，還提供了一種在帶材的一個或者兩個表面上具有Al-Zn-Si-Mg合金鍍層的金屬帶材，其適用於例如「酸雨」或者「汙染的」環境中，其鍍層所具有的顯微組織包含從金屬帶材上延伸的富Al的α相枝晶以及富Si的共晶相混合物的枝晶間通道，並且在枝晶間通道內具有Mg2Si微粒，並且該鍍層的OT SDAS比率大於0.5 1，其中OT是覆蓋厚度，SDAS是鍍層中富Al的α相枝晶的二級枝晶臂的間隔。應當注意到，在帶材的兩面都具有鍍層的情況下，根據鍍覆帶材的需要，每個表面的覆蓋厚度可以不同或者相同。在任何情況下，本發明要求兩個表面的任何一個的 OT SDAS比率要大於0.5 1。OT SDAS比率可以大於1 1。OT SDAS比率可以大於2 1。鍍層可以是薄鍍層。在本文中，這裡的金屬(例如鋼)帶材上的「薄」鍍層，應當理解為是帶材的兩個表面上的鍍層具有小於200g/m2的總鍍層質量，這相當於在鋼帶的一個表面上每平方米鍍層小於100g，但也不一定總是這種情況。鍍層的覆蓋厚度可大於3 μ m。鍍層的覆蓋厚度可小於20 μ m。鍍層的覆蓋厚度可小於30 μ m。鍍層的覆蓋厚度可以是5-20 μ m。Al-Zn-Si-Mg合金可包含20 % -95 %的Al，不超過5 %的Si，不超過10 %的Mg以及平衡量的Si和少量其它元素，一般每種其它元素少於0. 5%。 Al-Zn-Si-Mg 合金可包含 40 % -65 % 的 Al。Al-Zn-Si-Mg 合金可包含 45 % -60 % 的 Al。Al-Zn-Si-Mg 合金可包含 35% -50% 的 Zn。Al-Zn-Si-Mg 合金可包含 39% -48% 的 Zn。Al-Zn-Si-Mg 合金可包含 1 % _3 % 的 Si。Al-Zn-Si-Mg 合金可包含 1. 3 % -2. 5 % 的 Si。Al-Zn-Si-Mg合金可包含小於5%的Mg。
Al-Zn-Si-Mg合金可包含小於3%的Mg。Al-Zn-Si-Mg合金可包含大於1 %的Mg。Al-Zn-Si-Mg 合金可包含 1. 2% -2. 8%的 Mg。Al-Zn-Si-Mg 合金可包含 1. 5% -2. 5%的 Mg。Al-Zn-Si-Mg 合金可包含 1. 7 % -2. 3 % 的 Mg。金屬帶材可以是鋼帶。在其它情況，或者如果不能保持上述的OT SDAS比率以及鍍層具有小於0.5 1 的OT SDAS比率的情況下，申請人還發現，通過選擇鍍層合金的成分(主要是Mg和Si) 以及控制鍍層的顯微組織，仍然可以在鋼帶表面上的薄Al-Zn-Si-Mg合金鍍層中阻止或者減小在「酸雨」或者「汙染的」環境中的紅鏽著色以及在海水環境中的切割邊緣的腐蝕。上述成分的選擇以及顯微組織的控制對薄鍍層和/或者具有OT SDAS比率小於0.5 1的鍍層尤其有用，但是並不限於這些鍍層，也可以用於厚的鍍層和/或者具有 OT SDAS比率大於0.5 1的鍍層。申請人:還發現，在敏感的ΑΙ/Si基鍍層中，能夠通過以下方法消除或者減小海水環境下的鍍覆鋼帶的切割邊緣的腐蝕以及「酸雨」或者「汙染的」環境下的紅鏽著色1、阻塞沿著富Si的枝晶間通道通向鋼帶的侵蝕，和/或，2、激活這些環境中的富Al的α相，從而能夠對鋼帶提供犧牲保護。一般來說，在上述兩種情況下，根據本發明，提供了一種在帶材的一個或者兩個表面上具有Al-Zn-Si-Mg合金鍍層的金屬帶材，其適用於例如「酸雨」或者「汙染的」環境中， 該鍍層包含的顯微組織中包含從金屬帶材上延伸的富Al的α相枝晶以及富Si的共晶相混合物的枝晶間通道，並且在枝晶間通道內具有Mg2Si相微粒。在有關Ife2Si相的內容中的術語「微粒」應當理解為是這種相在顯微組織中的析出物的物理形態的表示。這裡應當理解，「微粒」是在鍍層凝固的過程中從溶液中析出而形成的，並且不是上述成分的特定添加物。1、阻塞根據本發明，提供了一種在金屬帶材，一般是鋼帶上形成Al-Zn-Si-Mg合金的抗腐蝕鍍層的方法，所述金屬帶材適用於例如「酸雨」或者「汙染的」環境中，該方法包括(a)使金屬帶材穿過Al-Zn-Si-Mg合金熔融浴，並且在帶材的一個或者兩個表面上形成該合金的鍍層；(b)將鍍層在帶材上凝固，並且形成具有如下顯微組織的凝固鍍層，該顯微組織包含從金屬帶材上延伸的富Al的α相枝晶以及富Si的共晶相混合物的枝晶間通道，並且在枝晶間通道內具有M&Si相；並且該方法包括選擇Mg和Si的濃度以及在步驟(b)中控制冷卻速度，從而在凝固鍍層內的枝晶間通道內形成Mg2Si相微粒來阻塞沿著枝晶間通道的侵蝕。作為解釋，在具有枝晶組織的ΑΙ/Si基鍍層中，Si是以類似薄片形態的微粒存在的，並且，儘管它不會被腐蝕，但它不會填充並阻塞枝晶間腐蝕通向鋼帶的枝晶間通道。申請人發現，加入到含有Si的Al/ai基鍍層中的Mg能夠與Si結合，在富Al的α相枝晶臂之間的枝晶間通道內形成Mg2Si相微粒。這些微粒具有合適的尺寸和形態，能夠阻塞本來通向鋼帶的直接腐蝕通道，並且幫助隔離位於下面的鋼基體陰極。通過控制鍍層的凝固，即
7冷卻速度，可以形成合適尺寸和形態的微粒。特別地，申請人發現，在鍍層凝固過程中的冷卻速度CR應當維持在小於 170-4. 5CT，其中CR是以。C/秒為單位的冷卻速度，而CT是以微米為單位的帶材表面上的
鍍層厚度。合適尺寸的Mg2Si相微粒的形態可描述為以平面圖像觀察時具有「漢字」的形式， 而以三維圖像觀察時具有花瓣的形式。作為示例，在

圖12和13中示出該形態，並且在下文中進一步討論。Mg2Si微粒的花瓣可具有小於8 μ m的厚度。Mg2Si相微粒的花瓣可具有小於5 μ m的厚度。Mg2Si相微粒的花瓣可具有在0. 5-2. 5 μ m範圍內的厚度。Mg的濃度可選擇大於0. 5%。低於此濃度，就沒有足夠的Mg2Si相微粒來填充和阻塞枝晶間通道。Mg的濃度可選擇小於3%。高於此濃度，就會形成對於阻塞枝晶間腐蝕無效的立方形態的大Mg2Si微粒。特別地，Al-Zn-Si-Mg合金可含有超過1 %的Mg。對於Si濃度從0. 5%到2%的鍍層，與其它含Si相相比，枝晶間M&Si相的體積分數可大於50%。與其它含Si相相比，枝晶間M&Si相的體積分數可大於80%。為了提供對於枝晶間通道的良好的阻塞，位於鍍層的覆蓋厚度的下面三分之二部分的枝晶間M&Si相的比例可以大於鍍層內M&Si相的總體積分數的70%。由Mg2Si相阻塞的枝晶間通道的比例可以大於通道總數量的60%，一般大於 70%。申請人:還發現，通過本發明使之可能的改善防護可實施在一系列顯微組織上從 OT SDAS為0.5 1比率的粗大枝晶組織到OT SDAS為6 1比率的細小枝晶組織。因此可以減緩在「酸雨」或者「汙染的」環境中通常沿著這些通道進行的腐蝕，以及特別是通過這些通道進行的紅鏽著色。如美國專利3，782，909中公開的，在ΑΙ/Si合金鍍層中，沿著枝晶間通道進行的腐蝕還可通過減小通道的尺寸來限制(通道尺寸減小是在凝固過程中增加冷卻速度的結果)，並且因此減小了鍍層的SDAS。然而，雖然這樣可以減慢鍍層的表面腐蝕(經常通過質量損失測試來確定)，但是它也限制了為鋼基體提供犧牲保護的富鋅相混合物的可用性。因此，更容易發生鋼基體的腐蝕。2、α相的激活根據本發明，提供了一種在金屬帶材上，一般在鋼帶上形成抗腐蝕的Al-Zn-Si-Mg 合金鍍層的方法，所述金屬帶材適用於例如「酸雨」或者「汙染的」環境中，該方法包括(a)使金屬帶材穿過Al-Zn-Si-Mg合金熔融浴，在帶材的一個或者兩個表面上形成該合金的鍍層；(b)將鍍層在帶材上凝固，並且形成具有如下顯微組織的凝固鍍層，該顯微組織包含從金屬帶材延伸的富Al的α相的枝晶以及富Si的共晶相混合物的枝晶間通道，並且在枝晶間通道內具有M&Si相；
並且該方法包括選擇Mg和Si的濃度以及在步驟(b)中控制冷卻速度，從而在凝固鍍層中的枝晶間通道內形成Mg2Si相微粒，該微粒具有一定尺寸範圍、形態以及空間分布，所述空間分布激活富Al的α相以提供犧牲保護。特別地，申請人發現，Mg2Si相自身是易反應的，並且容易被腐蝕。然而，申請人還發現了導致Mg2Si相鈍化，能夠阻塞通道，並且提升和增強富Al的α相在鋼帶的犧牲保護中的活化作用。特別地，申請人發現，在ΑΙ/Si基合金鍍層成分中增加合適的Mg和Si的濃度，以及選擇使合金成分的鍍層在帶材上凝固的冷卻速度，能夠引導Mg2Si相形成為在枝晶間通道內處於合適的分布和位置，從而激活富Al的α相，使其在特定的海水、「酸雨」以及「汙染的」環境中提供對鋼材的犧牲保護。富Al的α相的激活能力能夠使更細小的枝晶組織的應用成為可能，而不會在露出鋼基體的切割邊緣或者其它區域造成隨之發生的犧牲保護能力的喪失。Mg和Si濃度以及冷卻速度的選擇與標題為「阻塞」的後續關於這些參數的描述相一致。特別地，在冷卻速度方面，申請人發現，在鍍層凝固過程中的冷卻速度CR應當維持在小於170-4. 5CT，其中CR是以。C /秒為單位的冷卻速度，而CT是以微米為單位的帶材
表面的鍍層厚度。在成分方面，作為示例，在「酸雨」或者「汙染的」環境以及「酸性的」微環境中，為形成M&Si，Mg的濃度可以大於0. 5%。Mg的濃度可大於來保證α相的有效激活能力。Mg的濃度應當小於3%。在更高濃度下，可能會形成粗大的、分布廣泛的初級M&Si 相，其不能提供富Al的α相的均勻激活。特別地，Al-Zn-Si-Mg合金可包含超過1 %的Mg。申請人:還發現，通過本發明使之可能的改善的犧牲保護實施在一系列顯微組織上，從OT SDAS為0.5 1比率的粗大枝晶組織到OT SDAS為6 1比率的細小枝晶組織。申請人:還發現，根據本發明製備並且隨後刷漆的Al-Zn-Si-Mg合金鍍覆帶材，作為富Al的α相激活的結果，顯示出更窄的、更均勻的腐蝕鋒面，以及在海水環境中邊緣鑽蝕程度的降低。在申請人開展的實驗室工作中，與傳統的ΑΙ/Si鍍層相比，根據本發明生產的樣品顯示出從切割邊緣進行的「邊緣蠕變」速度或者「鑽蝕」速度的降低。改善的性能已經通過適用於一系列鍍層結構以及應用在一系列漆膜上得以體現。下面結合附圖對本發明做進一步說明，其中圖1是根據本發明示例的Al-Zn-Si-Mg合金鍍層的測試樣品在海水環境中邊緣鑽蝕與Mg的濃度的關係曲線圖；圖2-4是測試板照片以及腐蝕鋒面圖像，表明了根據本發明示例的Al-Zn-Si-Mg 合金鍍層在海水環境中性能得到改善；圖5是實驗室加速測試板的照片，示出了根據本發明的金屬鍍覆鋼帶的改善的表面風化以及改善的犧牲保護；
圖6-11是測試板照片，表明了根據本發明的鋼帶上示例的Al-Zn-Si-Mg合金鍍層在「酸雨」或者「汙染的」環境中性能得到改善；圖12是根據本發明Al-Zn-Si-Mg合金鍍層的掃描電子顯微圖像的平面圖像，其示出了圖像中所示顯微組織中M&Si相微粒的形態；以及，圖13是圖12中Al-Zn-Si-Mg合金鍍層中的Mg2Si相微粒形態網絡狀的三維圖像。根據本發明示例的Al-Zn-Si-Mg合金鍍覆的鋼帶改善的腐蝕性能已經由申請人通過將測試樣品暴露在實際的「酸雨」、「汙染的」以及海水環境現場得以證明。測試樣品包括由申請人製備的測試板，以提供關於鍍層腐蝕的信息。圖1-5以及表格1和2證明了根據本發明生產的鋼帶上示例的Al-Zn-Si-Mg合金鍍層在海水環境下改善的性能。在海水環境下的性能通過在具有ISO等級C2至C5的現場，按照AS/NZS 1580. 457. 1. 1996附錄B進行的室外暴露測試，以及通過實驗室循環腐蝕測試(CCT)，進行評估。表1示出了根據本發明示例的Al-Zn-Si-Mg合金鍍覆鋼鐵測試板在惡劣的海水環境中進行衝刷式暴露的情況下，其對於不同金屬鍍層質量(單位mm)在刷漆的邊緣鑽蝕程度上改善的性能的數據。該表格還包括與傳統的ΑΙ/Si基合金鍍層測試板的對比數據。
權利要求
1.一種在金屬帶材上，一般在鋼帶上形成抗腐蝕的Al-Zn-Si-Mg合金鍍層的方法，所述金屬帶材適用於例如「酸雨」或者「汙染的」環境中，所述方法包括(a)使金屬帶材穿過所述Al-Zn-Si-Mg合金熔融浴，在所述帶材的一個或者兩個表面上形成所述合金的鍍層；(b)將所述鍍層在所述帶材上凝固，形成具有如下顯微組織的凝固鍍層，所述顯微組織包含從所述金屬帶材上延伸的富Al的α相枝晶以及富Si的共晶相混合物的枝晶間通道， 並且在所述枝晶間通道內具有Mg2Si相微粒；並且所述方法包括控制步驟(a)和(b)，以及形成OT SDAS比率大於0.5 1的所述凝固鍍層，其中OT是覆蓋厚度，而SDAS是所述鍍層中富Al的α相枝晶的二級枝晶臂的間隔。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述OT SDAS比率大於1 1。
3.—種在帶材的一個或者兩個表面上具有Al-Zn-Si-Mg合金鍍層的金屬帶材，該帶材適用於例如「酸雨」或者「汙染的」環境中，所述鍍層包括這樣的顯微組織，該顯微組織包含從所述金屬帶材上延伸的富Al的α相枝晶以及富Si的共晶相混合物的枝晶間通道，並且在所述枝晶間通道內具有Mg2Si相微粒，並且所述鍍層具有大於0.5 1的OT SDAS比率，其中OT是覆蓋厚度，而SDAS是所述鍍層中富Al的α相枝晶的二級枝晶臂的間隔。
4.如權利要求3所述的鍍覆金屬帶材，其中所述OT SDAS比率大於1 1。
5.如權利要求3或4所述的鍍覆金屬帶材，其中所述鍍層在所述帶材的兩個表面上的總鍍層質量具有小於200g/m2，這相當於當所述帶材僅僅在一個表面上進行鍍覆時，在所述帶材的一個表面上每平方米鍍層小於100g，並且兩個表面上的鍍覆厚度相等。
6.如權利要求3-5中任一項所述的鍍覆金屬帶材，其中所述鍍層的所述覆蓋厚度大於 3 μ m0
7.如權利要求3-5中任一項所述的鍍覆金屬帶材，其中所述鍍層內的所述富Al的α 相枝晶的SDAS大於3 μ m但小於20 μ m。
8.如權利要求3-7中任一項所述的鍍覆金屬帶材，其中所述Al-Zn-Si-Mg合金含有 20 % -95 %的Al，不超過5 %的Si，不超過10 %的Mg，以及平衡量的Si和少量其它元素，一般每種其它元素小於0.5%。
9.如權利要求3-8中任一項所述的鍍覆金屬材料，其中所述金屬帶材是鋼帶。
10.一種在金屬帶材上，一般在鋼帶上形成抗腐蝕的Al-Zn-Si-Mg合金鍍層的方法，所述金屬帶材適用於例如「酸雨」或者「汙染的」環境中，所述方法包括(a)使金屬帶材穿過Al-Zn-Si-Mg合金熔融浴，在所述帶材的一個或者兩個表面上形成所述合金的鍍層；(b)將所述鍍層在所述帶材上凝固，並且形成具有如下顯微組織的凝固鍍層，所述顯微組織包含從所述金屬帶材上延伸的富Al的α相枝晶以及富Si的共晶相混合物的枝晶間通道，並且在所述凝固鍍層的所述枝晶間通道內具有Mg2Si相；並且所述方法包括選擇Mg和Si的濃度以及在步驟(b)中控制冷卻速度，以在所述的枝晶間通道內形成M&Si相微粒。
11.如權利要求10所述的方法，其中包括選擇所述Mg的濃度大於0.5%。
12.如權利要求10或11所述的方法，其中包括選擇所述Mg的濃度大於1%。
13.如權利要求10-12中任一項所述的方法，其中包括選擇所述Mg的濃度小於3%。
14.如權利要求10-13中任一項所述的方法，其中選擇所述Mg和Si的濃度以及在步驟(b)中控制所述冷卻速度，在所述的枝晶間通道內形成具有合適尺寸和形態的相微粒，從而阻塞沿著所述枝晶間通道的腐蝕。
15.如權利要求14所述的方法，其中在所述枝晶間通道內的所述Mg2Si相微粒的形態以平面圖像觀察時具有「漢字」的形式，以三維圖像觀察時具有花瓣的形式。
16.如權利要求15所述的方法，其中所述花瓣的厚度小於5μ m。
17.如權利要求15所述的方法，其中所述花瓣的厚度在0.5-2. 5μπι範圍內。
18.如權利要求10-14中任一項所述的方法，其中選擇所述Mg和Si的濃度以及在步驟 (b)中控制所述冷卻速度從而在所述的枝晶間通道內形成Mg2Si相微粒的步驟，在所述凝固鍍層的枝晶間通道內形成具有一定尺寸範圍和空間分布的Mg2Si相微粒，所述空間分布激活所述富Al的α相來提供犧牲保護。
19.如權利要求10-18中任一項所述的方法，其中在鍍層凝固過程中的所述冷卻速度 CR小於170-4. 5CT，其中CR是以。C /秒為單位的冷卻速度，CT是以微米為單位的所述帶材表面上的所述鍍層厚度。
20.一種在帶材的一個或者兩個表面上具有Al-Zn-Si-Mg合金鍍層的金屬帶材，其適用於例如「酸雨」或者「汙染的」環境中，所述鍍層包括這樣的顯微組織，所述顯微組織包含從所述金屬帶材上延伸的富Al的α相枝晶以及富Si的共晶相混合物的枝晶間通道，並且在所述枝晶間通道內具有M^Si相微粒。
21.如權利要求20所述的鍍覆金屬帶材，其中所述Al-Zn-Si-Mg合金含有20%-95% 的Al，不超過5%的Si，不超過10%的Mg以及平衡量的Si和少量其它元素，一般每種其它元素少於0. 5%。
22.如權利要求21所述的鍍覆金屬帶材，其中所述Mg的濃度大於0.5%。
23.如權利要求21所述的鍍覆金屬帶材，其中所述Mg的濃度大於1%。
24.如權利要求21所述的鍍覆金屬帶材，其中所述Mg的濃度小於3%。
25.如權利要求21-24中任一項所述的鍍覆金屬帶材，其中對於Si濃度為0.5%到2% 的鍍層，相對於其它的含Si相，枝晶間的Ife2Si相的體積分數大於50%。
26.如權利要求21-25中任一項所述的鍍覆金屬帶材，其中相對於其它的含Si相，枝晶間的Mg2Si相的體積分數大於80%。
27.如權利要求2116中任一項所述的鍍覆金屬帶材，其中在所述鍍層中，超過Mg2Si 相的總體積分數的70%的Mg2Si相位於所述鍍層的鍍覆厚度的下面三分之二部分。
28.如權利要求21-27中任一項所述的鍍覆金屬帶材，其中超過60%的所述枝晶間通道由M&Si相微粒「阻塞」。
全文摘要
Al/Zn鍍覆鋼帶在「酸雨」或者「汙染的」環境中產生的紅鏽著色可通過形成OT∶SDAS比率大於0.5∶1的Al-Zn-Si-Mg合金鍍層來降至最低，其中OT是帶材表面的覆蓋厚度，SDAS是鍍層中富Al的α相枝晶的二級枝晶臂的間隔的測量值。在「酸雨」或者「汙染的」環境中的紅鏽著色以及在海水環境下的邊緣鑽蝕可通過對鋼帶上的Al-Zn-Si-Mg合金鍍層進行成分選擇(主要是Mg和Si)、凝固控制(主要通過冷卻速度)以及在枝晶間通道內形成特定形態的Mg2Si相微粒來降至最低。
文檔編號C23C2/12GK102341523SQ201080010526
公開日2012年2月1日 申請日期2010年3月12日 優先權日2009年3月13日
發明者喬·威廉斯, 亞倫·基亞爾·紐費爾德, 劉啟陽, 布賴恩·安德魯·謝登, 戴維德·詹姆斯·諾蘭, 羅斯·姆可道爾·史密斯, 韋恩·倫肖 申請人:藍野鋼鐵有限公司