Покрытый сплавом на основе al стальной материал с отличной коррозионной стойкостью после нанесения покрытий

Изобретение относится к области металлургии, а именно к покрытому сплавом на основе алюминия стальному материалу, используемому в различных областях в качестве коррозионностойкого материала. Коррозионностойкое покрытие сформировано на поверхности стального материала и включает слой покрытия из сплава на основе Al, слой ZnAl2O4 толщиной 0,05-2 мкм, сформированный непосредственно на слое покрытия из сплава на основе Al, и внешний слой, содержащий ZnO и сформированный непосредственно на слое ZnAl2O4. Слой покрытия из сплава на основе Al содержит в мас.%: 10-50 Fe и 3-15 Si. Достигается повышение коррозионной стойкости после нанесения покрытия. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Изобретение относится к покрытому сплавом на основе Al стальному материалу с отличной коррозионной стойкостью после нанесения покрытия.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В различных областях применяются различные виды коррозионностойких материалов для уменьшения нагрузки от воздействия факторов окружающей среды, снижения стоимости с учетом периода эксплуатации и обеспечения дополнительной безопасности. Примеры их применения включают небольшие компоненты, такие как электронные компоненты, бытовые электроприборы, автомобили, строительные и конструкционные материалы и, кроме того, крупные конструкции, такие как инфраструктурные объекты.

[0003] Стальной материал с покрытием относится к коррозионностойким материалам; особенно часто применяют оцинкованный стальной материал, т.е. с покрытием из Zn. Основные причины того, почему часто применяют оцинкованный стальной материал, заключаются в его относительно низкой цене и протекторном противокоррозийном действии на железную основу, а также в низкой скорости коррозии самого Zn в атмосферных условиях. Помимо оцинкованного стального материала, примеры стального материала с покрытием включают стальной материал с покрытием из Al. Однако стальному материалу с покрытием из Al присущи проблемы, заключающиеся в том, что он не обладает протекторным противокоррозионном действием на железную основу из-за пленки оксидного покрытия, существующей на поверхности слоя его алюминиевого покрытия, а также в том, что он обладает низкой коррозионной стойкостью после нанесения покрытия, поскольку его обрабатываемость химической конверсией недостаточна из-за пленки оксидного покрытия, существующей на поверхности слоя покрытия из Al. С другой стороны, поскольку Al сам по себе обладает более низкой скоростью коррозии, чем Zn, считается, что диапазон применения расширяется, если протекторную коррозионную стойкость и коррозионную стойкость после нанесения покрытия можно обеспечить при помощи слоя покрытия из Al.

[0004] Таким образом, были предложены способы улучшения коррозионной стойкости слоя покрытия из Al. Например, в выложенной заявке на патент Японии № 2003-34845 (патентный документ 1) указано, что при выполнении Al-го покрытия, содержащего 0,5–10% Mg, формируется достаточное количество получаемой при химической конверсии пленки покрытия, так что коррозионная стойкость после нанесения покрытия улучшается. Однако добавление такого активного элемента, как Mg, к Al-му покрытию повышает активность самого слоя Al-го покрытия, так что коррозионная стойкость обнаженной поверхности (коррозионная стойкость в состоянии без покрытия), напротив, снижается.

[0005] Далее, в выложенной заявке на патент Японии № 2007-302982 (патентный документ 2) указано, что нанесение Zn, соединения Zn и т.д. на поверхность слоя Al-го покрытия приводит к улучшению коррозионной стойкости после нанесения покрытия. Однако эффект улучшения коррозионной стойкости после нанесения покрытия все еще недостаточен, поскольку недостаточна адгезия Zn или соединения Zn к покрытию.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[0006] ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Патентный документ 1: Выложенная публикация заявки на патент Японии № 2003-34845.

Патентный документ 2: Выложенная публикация заявки на патент Японии № 2007-302982.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

[0007] С учетом вышеуказанных проблем задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить покрытый сплавом на основе Al стальной материал с протекторной коррозионной стойкостью и улучшенной коррозионной стойкостью после нанесения покрытия, чем у традиционных стальных материалов с покрытием из Al.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

[0008] В результате подробных исследований, направленных на преодоление вышеуказанных проблем, авторы настоящего изобретения обнаружили, что можно получить покрытый сплавом на основе Al стальной материал с протекторным противокоррозионным действием и улучшенной коррозионной стойкостью после нанесения покрытия, чем у традиционных стальных материалов с покрытием на основе Al, путем обеспечения слоя, содержащего ZnO, на поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al, выполнения слоя покрытия из сплава на основе Al содержащим Fe и Si, с последующим формированием слоя смешанного оксида, содержащего Zn и Al, между слоем, содержащим ZnO, и слоем покрытия из сплава на основе Al. Сущность настоящего изобретения состоит в следующем.

[0009] (1) Покрытый сплавом на основе Al стальной материал с отличной коррозионной стойкостью после нанесения покрытия, содержащий: стальной материал и слой покрытия, сформированный на поверхности стального материала, причем слой покрытия содержит в мас.%, не менее 10%, но не более 50% Fe, и не менее 3%, но не более 15% Si и

включает:

слой покрытия из сплава на основе Al, сформированный на поверхности стального материала;

слой, содержащий ZnO и сформированный поверх поверхности слоя покрытия из сплава Al; и

слой ZnAl2O4 с толщиной не менее 0,05 мкм, но не более 2 мкм, сформированный между слоем покрытия из сплава Al, и слоем, содержащим ZnO.

(2) Покрытый сплавом на основе Al стальной материал с отличной коррозионной стойкостью после нанесения покрытия по п. 1, причем шероховатость Ra поверхности слоя покрытия находится в диапазоне не менее 1 мкм, но не более 5 мкм.

ПОЛЕЗНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0010] Как описано выше, покрытый сплавом на основе Al стальной материал согласно настоящему изобретению обладает протекторной коррозионной стойкостью, и его коррозионная стойкость после нанесения покрытия может быть гораздо выше, чем у традиционных стальных материалов с Al-м покрытием. Соответственно он применим в бытовых электроприборах, автомобилях, строительных и конструкционных материалах, а также крупных конструкциях, таких как инфраструктурные объекты; таким образом, его промышленный вклад очень велик.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0011] Далее подробно описан вариант осуществления настоящего изобретения. Покрытый сплавом на основе Al стальной материал в этом варианте осуществления включает стальной материал и слой покрытия, сформированный на поверхности стального материала. Слой покрытия включает: слой покрытия из сплава на основе Al, сформированный на поверхности стального материала; слой, содержащий ZnO и сформированный поверх поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al; и слой ZnAl2O4, сформированный между слоем покрытия из сплава на основе Al и слоем, содержащим ZnO. В описании варианта осуществления и в примерах слой, содержащий ZnO, обозначен как "ZnO-содержащий слой".

[0012] Слой покрытия из сплава на основе Al должен содержать Fe. Fe обладает эффектом придания протекторной коррозионной стойкости самому слою покрытия из сплава на основе Al и эффектом повышения шероховатости поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al для проявления эффекта зацепления, в результате чего улучшается коррозионная стойкость после нанесения покрытия. Содержание Fe в слое покрытия из сплава на основе Al должно быть не менее 10%, но не более 50% по массе. Когда содержание Fe составляет менее 10%, эффект придания протекторной коррозионной стойкости и эффект повышения шероховатости поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al слабы, что нежелательно. Кроме того, когда содержание Fe превышает 50%, сам слой покрытия из сплава на основе Al становится хрупким и проявляет плохую адгезию, что нежелательно.

[0013] Далее, ввиду дополнительного улучшения адгезии покрытия, слой покрытия из сплава на основе Al должен помимо Fe содержать Si в интервале не менее чем 3% но не более чем 15% по массе. При выполнении слоя покрытия из сплава на основе Al содержащим Si можно подавить рост слоя сплава Fe-Al, чтобы улучшить адгезию покрытия. В этой связи, когда содержание Si составляет менее 3%, этот эффект становится слабым, а когда его содержание превышает 15%, адгезия покрытия, напротив, ухудшается.

[0014] Далее, шероховатость Ra поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al предпочтительно составляет не менее 1 мкм, но не более 5 мкм. Шероховатость Ra поверхности – это параметр формы поверхности, определяемый стандартом JIS B 0601. Когда шероховатость Ra поверхности меньше 1 мкм, коррозионная стойкость после нанесения покрытия становится низкой из-за недостаточного эффекта зацепления. Когда шероховатость Ra поверхности превышает 5 мкм, неровности становятся слишком большими, что вызывает перепады в толщине пленки, приводя, напротив, к ухудшению коррозионной стойкости. Кстати, в покрытом сплавом на основе Al стальном материале в настоящем варианте осуществления изобретения шероховатость Ra поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al отражается на шероховатости поверхности слоя покрытия. Поэтому шероховатость Ra поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al находится в пределах диапазона не менее 1 мкм, но не более 5 мкм.

[0015] Кроме того, слой покрытия должен иметь слой ZnAl2O4 непосредственно на слое покрытия из сплава на основе Al, т.е. между ZnO-содержащим слоем и слоем покрытия из сплава на основе Al. Слой ZnAl2O4 обладает эффектом усиления адгезии слоя покрытия из сплава на основе Al и стального материала к ZnO-содержащему слою для улучшения коррозионной стойкости после нанесения покрытия. Слой ZnAl2O4 должен обладать толщиной не менее 0,05 мкм, но не более 2 мкм. Когда его толщина составляет менее 0,05 мкм, ослабевает эффект повышения адгезии для улучшения коррозионной стойкости после нанесения покрытия. Кроме того, когда его толщина превышает 2 мкм, сам слой ZnAl2O4 становится хрупким и легко отслаивается. Отметим, что толщину слоя ZnAl2O4 можно измерить следующим образом: после вырезания произвольного сечения слоя покрытия из сплава на основе Al в этом варианте осуществления его погружают в смолу, полируют и получают изображение этого произвольного сечения при помощи сканирующего электронного микроскопа.

[0016] Покрытый сплавом на основе Al стальной материал должен иметь на своей внешней поверхности ZnO-содержащий слой. ZnO-содержащий слой обладает эффектом придания обрабатываемости химической конверсией, а также служит источником подачи Zn для формирования слоя ZnAl2O4, который необходим для повышения коррозионной стойкости покрытого сплавом на основе Al стального материала в данном варианте осуществления. Количество ZnO-содержащего слоя конкретно не предписано, но когда количество Zn в ZnO-содержащем слое составляет менее 0,4 г/м2, становится трудно сформировать достаточное количество слоя ZnAl2O4. С другой стороны, когда количество Zn превышает 5 г/м2, ухудшается адгезия слоя ZnAl2O4 к слою покрытия из сплава на основе Al или же склонна снижаться свариваемость. Поэтому количество ZnO-содержащего слоя предпочтительно таково, чтобы количество Zn было не меньше 0,4 г/м2, но не более 5 г/м2.

[0017] Компонент, форма и т. д. стального материала, являющегося материалом-основой покрытого сплавом на основе Al стального материала, никак не ограничены. Компонент может быть материалом из мягкой стали или же может быть стальным материалом, содержащим упрочняющий элемент, такой как Si или Mn. Кроме того, форма может представлять собой тонкий лист, толстый лист, стальную трубу, сортовую сталь (стальной профиль) или отливку.

[0018] Далее будет описан способ изготовления покрытого сплавом на основе Al стального материала с отличной коррозионной стойкостью после нанесения покрытия согласно данному варианту осуществления.

Способ изготовления покрытого сплавом на основе Al стального материала согласно данному варианту осуществления включает: стадию формирования слоя покрытия из сплава на основе Al на стальном материале; стадию формирования ZnO-содержащего слоя на поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al (непосредственно на нем); и стадию формирования слоя ZnAl2O4 между слоем покрытия из сплава на основе Al и ZnO-содержащим слоем. Далее будут описаны эти стадии.

(Стадия формирования слоя покрытия из сплава на основе Al)

[0019] Обычно в качестве способа формирования слоя покрытия из сплава на основе Al применяют погружение в расплав (горячий метод) или аналогичный. При этом тип погружения в расплав может быть любым из процесса с окислительно-восстановительным балансом, процесса полного окисления, процесса внутреннего окисления, процесса в потоке, процесса с нанесением предварительного покрытия и т. п. Для введения Fe в слой покрытия из сплава на основе Al железо может быть заранее подмешано в содержащую Si ванну для нанесения сплава на основе Al, или же после нанесения покрытия из содержащего Si сплава на основе Al содержащееся в стальном материале железо (Fe) может диффундировать в слой покрытия из сплава на основе Al при нагревании стального материала. Осаждаемое количество слоя покрытия из сплава на основе Al предпочтительно составляет не менее 30 г/м2, но не более 200 г/м2 поверхности. Когда осаждаемое количество составляет менее 30 г/м2, коррозионная стойкость становится довольно плохой, а когда оно превышает 200 г/м2, возникает опасность отслаивания покрытия.

[0020] Для того чтобы шероховатость Ra поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al была не менее 1 мкм, но не более 5 мкм, стальной материал, на котором сформирован слой покрытия из сплава на основе Al, нагревают до температуры не менее 850°С, но не более 1000°С в диапазоне не ниже 600°С, но не выше 1000°С при скорости нагрева 1°С/секунду или более и менее 50°С/секунду. В альтернативном варианте, для того чтобы шероховатость Ra поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al была не менее 1 мкм, но не более 5 мкм, можно управлять поверхностной шероховатостью Ra поверхности стального материала, на котором еще не сформирован слой покрытия из сплава на основе Al. Однако данный способ управления поверхностной шероховатостью Ra поверхности стального материала подразумевает возможность того, что шероховатость Ra поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al изменится в зависимости от количества осаждаемого покрытия. Таким образом, предпочтителен способ управления шероховатостью Ra поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al нагревом. Как описано ранее, шероховатость Ra поверхности – это параметр формы поверхности, определяемый стандартом JIS B 0601. Кроме того, способ измерения и оценки шероховатости Ra поверхности конкретно не предписан, и можно использовать любой традиционный и общепринятый способ, например, можно применять способ, предусмотренный стандартом JIS B 0633.

Далее, в процессе нагрева, при контроле шероховатости Ra поверхности можно одновременно осуществлять диффузию Fe в слой покрытия из сплава на основе Al.

(Стадия формирования ZnO-содержащего слоя)

[0021] Пример способа формирования ZnO-содержащего слоя – это способ, в котором жидкость для нанесения покрытия готовят путем примешивания заданного органического связующего в суспензию, содержащую ZnO, и эту жидкость для получения покрытия наносят на поверхность слоя покрытия из сплава на основе Al. В качестве содержащей ZnO суспензии предпочтительно применяют суспензию, в которой порошок ZnO диспергирован в дисперсионной среде, такой как вода. Далее, примерами заданного органического связующего являются смола на основе полиуретана, смола на основе сложного полиэфира, акриловая смола и кремнийорганический аппрет. Кроме того, в состав органических связующих компонентов может быть включен оксид кремния. Эти органические связующие предпочтительно растворимы в воде, так что их можно смешивать с суспензией ZnO. Полученную таким образом жидкость для нанесения покрытия наносят на поверхность слоя покрытия из сплава на основе Al и высушивают.

[0022] В качестве еще одного способа можно использовать способ, в котором порошок ZnO или порошок, содержащий твердую фазу, такую как заданное органическое связующее, наносят при помощи способа нанесения порошка.

[0023] Общее содержание вышеуказанных органических связующих компонентов желательно составляет примерно 5–30% по массовому отношению к ZnO. Когда содержание связующих компонентов составляет не менее 5% по массовому отношению, эффект связующего не проявляется в полной мере, и, соответственно, нанесенная пленка может отслаиваться. Для стабильного обеспечения эффекта связующего содержание связующих компонентов предпочтительнее составляет 10% и более по массовому отношению. С другой стороны, когда содержание связующих компонентов превышает 30% по массовому отношению, во время нагрева появляется заметный запах, что нежелательно.

(Стадия формирования слоя ZnAl2O4)

[0024] Для формирования слоя ZnAl2O4 между ZnO-содержащим слоем и слоем покрытия из сплава на основе Al сначала формируют ZnO-содержащий слой на поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al. Затем полученный продукт нагревают в диапазоне 600°С или ниже при скорости нагрева более 25°С/секунду и 100°С/секунду или менее в атмосфере воздуха, нагревают в диапазоне от 600°С до 1000°С или ниже при скорости нагрева 1°С/секунду или более и менее 50°С/секунду и подвергают нагреванию, конечная температура которого лежит в интервале не менее 850°С, но не более 1000°С. То есть, на рубеже 600°С меняется скорость нагрева. После этого осуществляют стадию охлаждения на воздухе или стадию охлаждения со скоростью, равной или большей скорости охлаждения на воздухе.

[0025] Таким образом, на рубеже 600°С скорость нагрева в температурном диапазоне 600°С или ниже и скорость нагрева в температурном диапазоне свыше 600°С меняют. Во время данной стадии ZnO реагирует с Al в слое покрытия из сплава на основе Al, так что между Al в слое покрытия из сплава на основе Al и ZnO-содержащим слоем образуется слой ZnAl2O4. Кроме того, при такой стадии возможно, чтобы образовавшийся слой ZnAl2O4 имел намеченную толщину не менее 0,05 мкм, но не более 2 мкм. Кстати, причина того, почему на этой стадии формируется слой ZnAl2O4 с заданной толщиной, неясна, но далее приведена возможная причина. А именно, в диапазоне 600°С или ниже, когда скорость нагрева составляет менее 25°С/секунду, заметно окисляется сам слой покрытия из сплава на основе Al, а когда скорость нагрева составляет более 100°С/секунду, органическое связующее сгорает недостаточно, оставаясь на поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al. Следовательно, реакция с ZnO при последующем нагревании становится недостаточной, так что слой ZnAl2O4 формируется в недостаточной степени. С другой стороны, в диапазоне свыше 600°С, когда скорость нагрева составляет менее 1°С/секунду, слой ZnAl2O4 формируется в избыточной степени и, соответственно, становится хрупким, легко отслаиваясь, а когда скорость нагрева составляет 50°С/секунду или более, слой ZnAl2O4 формируется в недостаточной степени, что приводит к низкой коррозионной стойкости. Считается, что причина, по которой именно 600°С – это точка смены скорости нагрева, связана с тем, что на формирование слоя ZnAl2O4 влияет состояние поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al вплоть до 600°С, а формирование слоя ZnAl2O4 в основном протекает при температуре, превышающей 600°С. Другая возможная причина заключается в том, что при смене скорости нагрева при 600°С образуются мелкие трещины на поверхности умеренно сформированного слоя покрытия из сплава на основе Al, что стимулирует формирование ZnAl2O4. Кстати, в этом варианте осуществления скорости нагрева как для диапазона 600°С и ниже, так и для диапазона свыше 600°С и до 1000°С включают диапазон более 25°С/секунду и менее 50°С/секунду. Однако даже в случае, когда нагрев осуществляют при скорости нагрева в этом перекрывающемся диапазоне, скорость нагрева для диапазона 600°С и ниже и скорость нагрева для диапазона свыше 600°С и до 1000°С делают различными. В этом случае скорость нагрева в диапазоне свыше 600°С и до 1000°С предпочтительно меньше, чем скорость нагрева в диапазоне 600°С и ниже. Кроме того, данный процесс нагрева также может служить процессом нагрева для управления шероховатостью Ra поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al и процессом нагрева для диффузии Fe в слой покрытия из сплава на основе Al.

[0026] Кроме того, слой покрытия из сплава на основе Al предпочтительно окисляют нагревом в атмосфере до формирования ZnO-содержащего слоя. Например, в качестве такого процесса нагрева можно использовать процесс нагрева слоя покрытия из сплава на основе Al при 300-600°С в течение интервала времени от 30 секунд до 10 минут в атмосфере воздуха. При осуществлении такого процесса нагрева формируется достаточное количество покровной пленки Al2O3 на поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al, так что легче протекает реакция: слой Al2O3 + ZnO-содержащий слой → ZnAl2O4. Данный процесс нагрева также может служить процессом нагрева для управления шероховатостью Ra поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al и процессом нагрева для диффузии Fe в слой покрытия из сплава на основе Al.

[0027] Как описано выше, в соответствии с данным вариантом осуществления покрытого сплавом на основе Al стального материала, его коррозионная стойкость после нанесения покрытия может быть улучшена гораздо больше, чем у традиционных стальных материалов с Al-м покрытием, благодаря протекторному противокоррозионному действию Zn. Кроме того, благодаря присутствию слоя ZnAl2O4 может улучшаться обрабатываемость.

ПРИМЕРЫ

[0028] Далее будут подробно описаны примеры настоящего изобретения.

Сначала формировали слои покрытия из сплава на основе Al на материалах из холоднокатаной стали с толщиной листа 1,2 мм, содержащей компоненты, указанные в Таблице 1, горячим методом погружения в расплав. В Таблице 1 представлены прочие компоненты, помимо Fe, материалов из холоднокатаной стали. Погружение в расплав осуществляли на линии типа печь безокислительного нагрева – восстановительная печь. Затем, после нанесения покрытия, количество осажденного покрытия доводили до 40 г/м2 поверхности методом струйной регулировки. После этого полученные продукты охлаждали и подвергали обработке с нулевым узором кристаллизации («без блесток»). Состав ванны для нанесения покрытия задавали таким: Al-10% Si; а температуру ванны для нанесения покрытия задавали равной 660°С.

[0029]

Таблица 1
(мас.%)
C Si Mn P S Ti B Al
0,22 0,12 1,25 0,01 0,005 0,2 0,003 0,04

[0030] Жидкость для нанесения покрытия, в которой были смешаны суспензия ZnO и связующее, содержавшее уретановую смолу, наносили на поверхности изготовленных таким образом слоев покрытия из сплава на основе Al при помощи устройства для нанесения покрытий валиком, а полученные продукты нагревали до примерно 80°С для сушки. Отметим, что массовое отношение уретановой смолы к ZnO задавали равным 20%. Наносимое количество жидкости для нанесения покрытия задавали таким, чтобы количество Zn составляло 1,0 г/м2. Затем их нагревали при условиях, указанных в Таблице 2, и охлаждали на воздухе, при этом железо (Fe) диффундировало в слои покрытия из сплава на основе Al, а также формировались слои ZnAl2O4 между ZnO-содержащими слоями и слоями покрытия из сплава на основе Al. После этого оценивали коррозионную стойкость после нанесения покрытия и обрабатываемость в качестве примеров характеристик покрытых сплавом на основе Al стальных материалов при помощи следующих способов.

(Коррозионная стойкость после нанесения покрытия)

[0031] Каждый из полученных покрытых сплавом на основе Al стальных материалов разрезали до размеров 70×150 мм, посредством чего изготовили образцы. Затем, после щелочного обезжиривания изготовленных образцов их подвергали химической конверсии при помощи PALBOND S×35 (производства Nihon Parkerizing Co., Ltd.) согласно инструкции производителя, а затем наносили катионную краску электроосаждения (POWERNICS 110: изготовлено NIPPON PAINT Co., Ltd.) толщиной 15 мкм, после чего получали поперечный разрез. Затем эти образцы подвергали 300-цикловому испытанию методом M610, установленным Японской организацией стандартизации автомобилей (JASO). Коррозионную стойкость после нанесения покрытия оценивали на основании следующих критериев: 1 означает отбраковку, а 2 и 3 означают приемку.

[0032] (Разбухание пленки покрытия)

1: более 0,5 мм

2: 0,2–0,5 мм

3: менее 0,2 мм

(Обрабатываемость)

[0033] Каждый из полученных покрытых сплавом на основе Al стальных материалов разрезали на образцы размерами 30×70 мм и подвергали испытанию на изгиб под 90 градусов с радиусом кривизны 1 мм. После этого их изгибали обратно, на изогнутые участки приклеивали клейкую ленту и измеряли ширину отслаивающегося покрытия после удаления клейкой ленты. Обрабатываемость оценивали на основе следующих критериев: 1 означает отбраковку, а 2 и 3 означают приемку.

[0034] (Ширина отслаивания покрытия или пленки покрытия)

1: более 5,0 мм

2: 2,0–5,0 мм

3: менее 2,0 мм

[0035] Результаты приведены в табл. 2. Результаты показали, что примеры, попадающие в интервалы по настоящему изобретению, были хорошими как по обрабатываемости, так и по коррозионной стойкости после нанесения покрытия, но сравнительные примеры, выходящие за интервалы по настоящему изобретению, были плохими по обрабатываемости или по коррозионной стойкости после нанесения покрытия.

[0036]

Таблица 2
Слой покрытия из сплава на основе Al Условия нагрева после нанесения покрытия Толщина ZnAl2O4 (мкм) Характеристики Примечание
Концентрация Fe в покрытии
(%)
Концентрация Si в покрытии
(%)
Температура ванны
(°C)
Удельное количество нанесенного покрытия
(г/м2)
Ra
(мкм)
Скорость нагрева (600°C или менее)
(°C/с)
Скорость нагрева (свыше 600°C и 1000°C или ниже)
(°C/с)
Температура нагрева
(°C)
Обрабатываемость Коррозионная стойкость после нанесения покрытия
1 8 10 660 42 3,1 70 30 900 0,5 3 1 Сравн. пример
2 40 1 660 42 3,2 65 30 900 0,6 1 2 Сравн. пример
3 8 1 660 41 2,5 60 28 900 0,5 1 1 Сравн. пример
4 15 10 660 43 2,4 65 29 900 0,7 3 2 Пример
5 28 10 660 44 2,5 68 30 900 0,6 3 2 Пример
6 39 10 660 42 3,1 71 28 900 0,5 3 3 Пример
7 48 10 660 41 2,9 70 27 900 0,8 2 3 Пример
8 55 10 660 42 2,2 75 30 900 0,5 1 3 Сравн. пример
9 40 25 660 43 2,8 77 28 900 0,6 1 2 Сравн. пример
10 55 25 660 42 2,2 75 30 900 0,5 1 3 Сравн. пример
11 39 10 660 42 0,6 75 33 950 0,7 3 2 Пример
12 40 11 660 40 1,2 78 34 900 0,7 3 2 Пример
13 41 9 660 41 2,3 75 34 900 0,8 3 3 Пример
14 42 10 660 42 3,4 50 13 900 1,2 3 3 Пример
15 40 9 660 40 4,8 75 30 850 0,7 3 2 Пример
16 41 10 660 40 5,8 35 10 800 1,1 3 2 Пример
17 41 11 660 42 5 120 38 650 0,02 3 1 Сравн. пример
18 42 10 660 43 3,1 90 35 900 0,1 3 2 Пример
19 45 10 660 42 3,1 85 34 900 0,5 3 3 Пример
20 43 11 660 43 3,1 55 34 900 1,1 3 3 Пример
21 42 10 660 44 3,3 26 35 950 1,8 2 3 Пример
22 41 9 660 42 3,4 20 5 1200 2,6 1 3 Сравн. пример
23 43 10 660 15 0,2 65 25 950 0,8 3 2 Пример
24 43 10 660 35 1,2 60 25 950 0,9 3 3 Пример
25 39 11 660 60 3,2 58 24 950 0,7 3 3 Пример
26 42 10 660 190 3,8 61 25 950 0,8 3 3 Пример
27 41 9 660 250 4,5 62 23 950 0,8 2 3 Пример
28 43 10 660 41 3,2 10 25 950 0,01 3 1 Сравн. пример
29 45 10 660 42 3,1 120 25 950 0,02 3 1 Сравн. пример
30 44 10 660 42 3,2 58 0,8 950 3,1 1 3 Сравн. пример
31 45 10 660 42 3,1 61 55 950 0,04 3 1 Сравн. пример
32 43 9 660 43 3,3 40 40 950 0,04 2 1 Сравн. пример

[0037] Как видно из сравнительных примеров №№ 30, 31, когда скорость нагрева выше 600°С и до 1000°С не попадает в интервал 1°С/секунду или более и менее 50°С/секунду, коррозионная стойкость после нанесения покрытия низкая. Далее, как видно из сравнительных примеров №№ 28, 29, когда скорость нагрева в диапазоне до 600°С не попадает в интервал более 25°С/секунду и менее 100°С/секунду, коррозионная стойкость после нанесения покрытия низкая. Далее, № 32 – это результат, когда нагрев осуществляли без изменения скорости нагрева, и у него плохая коррозионная стойкость после нанесения покрытия. Возможная причина этого заключается в том, что между ZnO-содержащим слоем и слоем покрытия из сплава на основе Al не сформировался слой ZnAl2O4 с толщиной не менее 0,05 мкм, но не более 2 мкм, поскольку условия нагрева после нанесения покрытия выходят за интервалы по настоящему изобретению.

[0038] До сих пор были описаны предпочтительный вариант осуществления и примеры настоящего изобретения, но настоящее изобретение не ограничено этими вариантами осуществления изобретения, и в них можно внести различные модификации и изменения, не выходя за его объем.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0039] Как описано выше, в случае покрытого сплавом на основе Al стального материала согласно настоящему изобретению его коррозионная стойкость после нанесения покрытия может быть гораздо лучше, чем у традиционных стальных материалов с Al-м покрытием, и поэтому он применим в бытовых электроприборах, автомобилях, строительных и конструкционных материалах и, кроме того, в крупных конструкциях, таких как инфраструктурные объекты, и его промышленный вклад очень велик.

1. Коррозионностойкое покрытие, сформированное на поверхности стального материала, характеризующееся тем, что оно включает:

слой покрытия из сплава на основе Al;

слой ZnAl2O4 толщиной 0,05-2 мкм, сформированный непосредственно на слое покрытия из сплава на основе Al; и

внешний слой, содержащий ZnO и сформированный непосредственно на слое ZnAl2O4,

при этом слой покрытия из сплава на основе Al содержит в мас.%: 10-50 Fe и 3-15 Si.

2. Покрытие по п. 1, в котором шероховатость Ra поверхности слоя покрытия из сплава на основе Al составляет 1-5 мкм.

3. Покрытие по п. 1, в котором количество Zn в содержащем ZnO слое составляет 0,4-5 г/м2.

4. Покрытие по п. 1, в котором осажденное количество слоя покрытия из сплава на основе Al составляет 30-200 г/м2 поверхности.

5. Способ получения коррозионностойкого покрытия по любому из пп. 1-4, характеризующийся тем, что он включает следующие этапы:

формирование на поверхности стального материала слоя покрытия из сплава на основе Al;

формирование внешнего слоя, содержащего ZnO;

формирование слоя ZnAl2O4 между слоем покрытия из сплава на основе Al и содержащим ZnO слоем путем нагрева в диапазоне температур 600°С или ниже со скоростью нагрева более 25°С/секунду и 100°С/секунду или менее, нагрева в диапазоне температур выше 600°С и 1000°С или ниже со скоростью нагрева 1°С/секунду или более и менее 50°С/секунду при конечной температуре нагрева в диапазоне температур 850-1000°С и последующего охлаждения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нанесения покрытий и может быть использовано для формирования интерметаллического антиэмиссионного покрытия на сеточных электродах мощных генераторных ламп.

Изобретение относится к способу выполнения металлизации керамики для перехода металл-керамика и к получению перехода металл-керамика. Способ получения металло-керамического составного элемента, имеющего переход металл-керамика, в котором керамический корпус соединен с металлической крышкой.

Изобретение относится к металлическому листу, содержащему стальную подложку с нанесенным по меньшей мере на одну из ее сторон покрытием, содержащим 0,1-20 мас.% магния, при необходимости 0,1-20 мас.% алюминия, остальное - цинк, возможные, обусловленные процессом примеси и при необходимости один или несколько дополнительных элементов, выбранных из Si, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, Zr и Bi, при этом массовое содержание каждого дополнительного элемента составляет менее 0,3%.

Изобретение относится к производству оцинкованного стального листа. Способ включает стадию образования оксидного слоя, заключающуюся в приведении оцинкованного стального листа в контакт с кислым раствором в течение 1-60 секунд, и в последующей промывке оцинкованного стального листа водой, и стадию нейтрализационной обработки, заключающуюся в приведении поверхности оксидного слоя, образованного на стадии образования оксидного слоя, в контакт с водным щелочным раствором в течение 0,5 секунд или более, в промывке поверхности оксидного слоя водой и сушке поверхности оксидного слоя, при этом водный щелочной раствор содержит 0,01 г/л или более ионов Р и 0,01 г/л или более коллоидно-дисперсных частиц.

Изобретение относится к способу покрытия металлических форм из сплавов для производства шин транспортных средств типа Al-Mg и Al-Si. В способе форму обезжиривают и протравливают в ванне с рН от 11,0 до 12,5 при температуре от 50 до 70°С в течение 1-2 мин, промывают в деминерализованной воде при температуре от 20 до 30°С, затем погружают в ванну с жидким циркониевым пассивирующим средством с рН от 4,8 до 5,2 при температуре от 25 до 30°С на 2-3 мин, затем вновь промывают в деминерализованной воде при температуре от 20 до 30°С, сушат при температуре от 110 до 115°С в течение 20-25 мин.

Изобретение относится к наружному покрытию, применяемому для элементов подземного трубопровода, изготовленных из материала на основе железа. Наружное покрытие для элемента подземного трубопровода, изготовленного из материала, на основе железа, причем упомянутое покрытие имеет первый пористый слой и второй пористый слой, расположенный на первом слое и способный закупоривать поры первого слоя.

Изобретение относится к стальному трубопроводу, содержащему термостойкое и коррозионно-устойчивое многослойное плакирующее покрытие, имеющее улучшенную обрабатываемость.

Изобретение относится к металлическому листу (1), содержащему подложку (3) с нанесенным по меньшей мере на одну из ее поверхностей (5) металлическим покрытием (7), коррозионная стойкость которого повышается при окраске.
Изобретение относится к стальному листу с покрытием с превосходной коррозионной стойкостью и стойкостью к царапанию. Стальной лист содержит грунтовочное пленочное покрытие, расположенное на стальном листе, содержащее антикоррозийный пигмент и частицы без микропор, и верхнее пленочное покрытие, расположенное на грунтовочном пленочном покрытии.
Изобретение относится к консервации металлов и может быть использовано для защиты от окислительной коррозии и воздействий водорода изделий машиностроения, приборостроения и т.п., а также для упрочнения поверхностей деталей с целью повышения их износостойкости.

Изобретение относится к листу или заготовке с предварительным покрытием, содержащим стальную подложку для термической обработки, перекрываемую поверх по меньшей мере одного участка по меньшей мере одной из ее основных поверхностей предварительным покрытием.

Изобретение относится к металлическому листу (1), содержащему подложку (3) с нанесенным по меньшей мере на одну из ее поверхностей (5) металлическим покрытием (7), коррозионная стойкость которого повышается при окраске.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к гальванизированному горячим погружением и легированному стальному листу, используемому в автомобилестроении.

Изобретение откосится к стальному листу с покрытием для горячего прессования, способу горячего прессования, а также к детали автомобиля, сделанной способом горячего прессования.

Изобретение относится к технологиям, обеспечивающим повышение износостойкости режущего, штампового инструмента, а также конструкционных изделий из твердого сплава, за счет изменения состава и структуры их поверхностных слоев, и может быть использовано для увеличения стойкости изделий к механическому и коррозионно-механическому износам.

Изобретение относится к изготовлению упаковочного алюминированного стального листа из холоднокатаного листа из нелегированной или низколегированной стали. Способ включает следующие этапы: нанесение на стальной лист силикатного покрытия, рекристаллизационный отжиг стального листа, нагрев листа посредством электромагнитной индукции при температурах в температурном интервале рекристаллизации стали и со скоростью нагрева, превышающей 75 К/с, погружение стального листа, прошедшего рекристаллизационный отжиг, в ванну с расплавленным алюминием для нанесения слоя алюминия, причем стальной лист, погруженный в ванну с алюминием, имеет температуру по меньшей мере 700°С, извлечение алюминированного стального листа из ванны с алюминием и охлаждение его при скорости охлаждения по меньшей мере 100 К/с.

Изобретение относится к оцинкованным стальным листам. Высокопрочный гальванизированный погружением стальной лист включает слой гальванического покрытия, сформированный на поверхности основного стального листа.

Изобретение относится к горячекатаным оцинкованным листам. Высокопрочный горячеоцинкованный стальной лист, содержит лист из стали, содержащей, в маc.%: С от 0,075 до 0,400, Si от 0,01 до 2,00, Mn от 0,80 до 3,50, Р от 0,0001 до 0,100, S от 0,0001 до 0,0100, Al от 0,001 до 2,00, О от 0,0001 до 0,0100, N от 0,0001 до 0,0100, железо и неизбежные примеси - остальное, и горячеоцинкованный слой, сформированный на поверхности стального листа.

Изобретение относится к высокопрочным стальным листам, изготовленным методом гальванизацией погружением. Стальной лист включает образованный гальванизацией погружением слой, сформированный на поверхности базового стального листа.

Изобретение относится к способу производства плоского проката с покрытием, полученным методом погружения в расплав. Способ включает предварительное окисление в печи типа DFF, при этом стальной плоский прокат на участке предварительного окисления DFF-печи в течение 1-15 с подвергают воздействию окислительной атмосферы, образованной посредством распыления содержащего кислород газового потока в пламя горелки для образования покрывного слоя FeO.

Изобретение относится к листу или заготовке с предварительным покрытием, содержащим стальную подложку для термической обработки, перекрываемую поверх по меньшей мере одного участка по меньшей мере одной из ее основных поверхностей предварительным покрытием.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к покрытому сплавом на основе алюминия стальному материалу, используемому в различных областях в качестве коррозионностойкого материала. Коррозионностойкое покрытие сформировано на поверхности стального материала и включает слой покрытия из сплава на основе Al, слой ZnAl2O4 толщиной 0,05-2 мкм, сформированный непосредственно на слое покрытия из сплава на основе Al, и внешний слой, содержащий ZnO и сформированный непосредственно на слое ZnAl2O4. Слой покрытия из сплава на основе Al содержит в мас.: 10-50 Fe и 3-15 Si. Достигается повышение коррозионной стойкости после нанесения покрытия. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Наверх