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    世界范圍鋅鋁鎂鍍層鋼板技術(shù)分析 
    
	
    
		2024年01月16日
		仁成精密鋼管廠1333???3??? 
		鋼鐵行業(yè)資訊 
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    鋅鋁鎂鍍層鋼板專利技術(shù)領(lǐng)域分析 

    鋅鋁鎂鍍層鋼板專利重點(diǎn)研究領(lǐng)域 

    IPC(international patent classification)為國際專利分類號,是目前唯一國際通用的專利文獻(xiàn)分類工具,不同的IPC分類號對應(yīng)不同的技術(shù)類別。

    在專利分析中,利用分析樣本數(shù)據(jù)中的分類號或主題詞對應(yīng)的技術(shù)內(nèi)容的專利數(shù)量的多少或占總量的比例進(jìn)行研究,找到發(fā)明創(chuàng)造活動最為活躍的技術(shù)領(lǐng)域以及技術(shù)領(lǐng)域中的重點(diǎn)技術(shù),并且可以探討技術(shù)的發(fā)展趨勢、某一技術(shù)領(lǐng)域可能出現(xiàn)的新技術(shù)等。

    本文通過IPC分類號對鋅鋁鎂鍍層鋼板領(lǐng)域的專利技術(shù)特征進(jìn)行分析,國內(nèi)外主要鋼鐵企業(yè)鋅鋁鎂鍍層鋼板專利主題的數(shù)量分布見表2。

    由表2可以看出,國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)均比較關(guān)注的研發(fā)領(lǐng)域?yàn)?
    (1)提高鋅鋁鎂鍍層耐腐蝕的方法。通過調(diào)整
鋅鋁鎂鍍層成分、鍍層內(nèi)組織構(gòu)成及熱浸鍍工藝控制鍍膜量,提高鍍層鋼板的耐蝕性(162件)。
    (2)涂裝鋅鋁鎂鍍層鋼板,具有優(yōu)異的耐蝕性、良好的成形性和焊接性(27件)。(3)鍍層表面基底處理,提高鍍層鋼板加工斷
面耐蝕性(24件)。
    (4)后處理,焊接構(gòu)件和磷化處理等。
    鋅鋁鎂鍍層鋼板領(lǐng)域重要專利篩選 

    根據(jù)被引用頻次、同族數(shù)量、涉及訴訟、重要申請人等多方面因素考慮,指定重要專利選取規(guī)則,篩選出重要專利。全球鋅鋁鎂鍍層鋼板部分高頻次被引用專利見表3。由表3可見,這些重要專利的專利權(quán)人為日本新日鐵住金和日新制鋼所壟斷,這些專利還處于有效狀態(tài),中國相關(guān)科研人員有必要仔細(xì)研究這些專利的保護(hù)范圍,以免引起相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)爭端。
    近年來鋅鋁鎂鍍層鋼板典型技術(shù)專利

    抑制鍍層中MgO的生成,提高鍍層鋼板的附著性和表面外觀質(zhì)量
    奧鋼聯(lián)2013年申請的專利EP2824213 ,發(fā)明了一種增加鋼板與鋅鋁鎂鍍層附著性的方法。該發(fā)明思路是,鋼板熱浸鋅鋁鎂鍍層后,連續(xù)經(jīng)過平整機(jī)軋制,再進(jìn)行表面處理,即鍍層鋼板通過與氟化水反應(yīng),使其與鍍層表面的Al2O3和MgO反應(yīng),達(dá)到減少鍍層中MgO的目的,而無需酸洗處理,從而提高鋅鋁鎂鍍層與鋼板的附著性。

    浦項(xiàng)制鐵公司2012年申請的專利WO2014017805,為抑制熱鍍浴中鎂的氧化反應(yīng),
向熱鍍浴中加入少量的鎵(Ga)或銦(In),且鋅鋁鎂鍍層中鋁和鎂組成滿足質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和不超過7%,
從而獲得具有優(yōu)異耐腐蝕性和和優(yōu)異外表面的鋅鋁鎂鍍覆鋼板。

    新日鐵住金2012年申請的專利CA2838318,
將鋅鋁鎂鍍層鋼板浸泡在含有鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)
0.0010%～0.0040%且溫度為50～90℃的熱水中浸漬1～100s,使鈣或鈣化合物為主要成分的鈣相存在于鍍層與母材鋼板之間,因而使Al/MgZn2/Zn三元共晶相微細(xì)化,鍍層的光潔度整體得到增加,
外觀均勻性得以提高。

    浦項(xiàng)制鐵公司2013年申請的專利KR20150075650,通過對鋅鋁鎂鍍層(鈹質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001%～0.01%)磷化處理,改善鋅鋁鎂鍍層附著性,鍍層鋼板有極好耐蝕性。

    表面處理,提高鍍層鋼板變形加工部位的耐蝕性、耐白銹性 
    新日鐵住金2012年申請授權(quán)專利WO2013027827,針對含有鎂的高鋁-鋅合金鍍覆鋼板在表層容易產(chǎn)生折皺導(dǎo)致外觀表面惡化的問題,提出在鋼板上先熱浸鋅鋁鎂硅鍍層,該鍍層中含有體積分?jǐn)?shù)為0.2%～15%的Si-Mg相,增加該相體積比可抑制鋅鋁鎂硅鍍層折皺的發(fā)生,隨后在熱浸鍍膜上涂覆含有有機(jī)樹脂的涂膜,膜厚為0.1～10μm,
且含有平均粒徑為5～20nm的球狀二氧化硅粒子。

    經(jīng)過上述表面處理后,鍍層鋼板加工部位的耐白銹性、耐劃傷性、外觀均良好。新日鐵住金2013年申請授權(quán)專利JP5655981,
提出了一種可用于汽車外板耐黑變性和耐蝕性均優(yōu)良的鋅鋁鎂鍍層鋼板的制造方法。

    主要是在鋅鋁鎂硅鍍層上再形成一種含平均直徑為5～30μm鋁粒子的膜,該膜占整個鍍層面積的75%～100%。浦項(xiàng)制鐵公司2013年申請的專利KR20150074976 ,提出了鋅鋁鎂鍍層鋼板變形加工部位得到良好耐蝕性的方法。通過控制鋅鋁鎂鍍層截面組織的 Zn-Al-Mg2Zn和Zn-Mg2Zn面積比率為0.7～1.3得到良好的耐蝕性。

    涂裝基底預(yù)處理,改善鍍層鋼板與黏合劑的相容性,避免黏合斷裂 
    在汽車工業(yè)中,常使用黏合劑來組裝金屬板以生產(chǎn)車輛的某些零件。這些黏合劑可以是結(jié)構(gòu)黏合劑、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)黏合劑或半結(jié)構(gòu)黏合劑,以及不同化學(xué)性質(zhì)的密封膠黏劑,如環(huán)氧樹脂、聚氨酯或橡膠。黏合斷裂是汽車工業(yè)中的大忌。

    歐洲安賽樂米塔爾公司2013年申請的專利CA2871669,提出用于生產(chǎn)鋅鋁鎂鍍層鋼板且該鋼板鍍層與黏合劑具有良好相容性,避免黏合斷裂的方法。鋼板鍍層后,平整機(jī)軋制后冷卻,使用黏合劑之前,用pH值為1～4的酸性溶液處理鍍層鋼板表面 0.5～15 s,再用堿性溶液脫脂,從而避免黏合斷裂。

    提高高強(qiáng)鍍層鋼板焊接結(jié)構(gòu)件的耐腐蝕性 
    近年來,為了汽車輕量化,拉伸強(qiáng)度為590MPa以上的高強(qiáng)鋼板已用于鍍敷原板。組裝汽車構(gòu)件時(shí),大多應(yīng)用氣體保護(hù)電弧焊接。在使用熔融鋅鋁鎂系鍍敷高強(qiáng)鋼板中,由于焊接熱影響部位的拉伸應(yīng)力增大,與純鍍鋅(GI)鋼板相比,鋅鋁鎂鍍層鋼板易產(chǎn)生熔融金屬脆化裂紋,該脆化裂紋會成為腐蝕的基點(diǎn),降低了耐腐蝕性。

    脆化裂紋產(chǎn)生原因被認(rèn)為是因含有鎂而降低了鍍層的液相線溫度。日新制鋼2012年申請授權(quán)專利JP2013198935 ,
該發(fā)明提供一種不增加鍍敷原板鋼種的制約,在使用了鋅鋁鎂系鍍層鋼板結(jié)構(gòu)件的電弧焊接結(jié)構(gòu)件中具有優(yōu)異的耐熔融金屬脆化裂紋性的方法。

    其中,在通過氣體保護(hù)電弧焊接方法使鋼材彼此焊接制造焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí),作為保護(hù)氣體,使用以氬氣、
氦氣或氬氣+氦氣混合氣體為基礎(chǔ),混合一定體積分?jǐn)?shù)的CO2。根據(jù)焊接輸入熱量,明確了保護(hù)氣體中CO2體積分?jǐn)?shù)的容許上限。該方法可以有效防止焊接脆化裂紋,從而提高鋅鋁鎂鍍層高強(qiáng)鋼板焊接結(jié)構(gòu)件的耐腐蝕性。

    跟蹤國外知名鋼鐵企業(yè)鋅鋁鎂鍍層鋼板專利技術(shù)趨勢 

    日新制鋼公司 

    日新制鋼公司1997年開始申請鋅鋁鎂鍍層鋼板專利,20年間申請數(shù)量為181件。期間開發(fā)出了商標(biāo)為ZAM?的鋅鋁鎂鍍層鋼板成分為Zn-6%Al3%Mg,耐蝕性為純鋅的10～18倍。2003年申請
發(fā)明專利數(shù)高達(dá)27件。近幾年來,專利研發(fā)重點(diǎn)以
鋅鋁鎂鍍層高強(qiáng)鋼板焊接構(gòu)件及黑色鍍層鋼板為
對象,研究其制造方法。

    新日鐵住金公司 

    新日鐵住金20年間申請公開鋅鋁鎂鍍層專利數(shù)量為173件,2000 年—2002 年達(dá)到巔峰,共申請?jiān)擃I(lǐng)域?qū)＠?0件,占總量的40.5%。

    2000年新日鐵住金公司開發(fā)出高耐蝕性新型熱鍍合金鋼板Super
Dyma?、Superzinc?和Dymazinc?等幾種新型鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品,它們的耐蝕性為傳統(tǒng)純鋅鍍層和鋅鋁合金鍍層的數(shù)倍乃至數(shù)十倍。尤其是新日鐵住金開發(fā)出的熱鍍鋅鋁鎂硅合金鋼板SuperDyma
?
,其表面鍍層成分為Zn-11%Al3%Mg-0.2%Si,耐蝕性為純鋅鍍層的15倍。其典型鍍層結(jié)構(gòu)分為:無鉻酸鹽處理特殊涂層、鋅鋁鎂硅合金層、基體等。

    其主要特點(diǎn)為:
    (1)與熱鍍鋅鋼板相比,具有較高的耐蝕性,且具有端面防蝕性;
    (2)
具備耐堿性,可與砂漿、混凝土接觸;
    (3)可替代對氯耐蝕性較弱的不銹鋼、對堿耐蝕性較弱的鋁。

    2011年以后,新日鐵住金申請專利技術(shù)主題已經(jīng)轉(zhuǎn)向汽車板用熱壓成形鋼的研究,包括3個方面:
    (1)研究熱成形時(shí)的加熱方法;
    (2)以沖壓成形部件
為研究對象,研究熱成形后部件的優(yōu)良性能;
    (3)研
究可獲得優(yōu)良性能成形部件的鋼板化學(xué)成分和制造方法。

    JFE公司 

    JFE公司20年間申請公開鋅鋁鎂鍍層專利數(shù)量為50件,2004年申請專利達(dá)到14件。近幾年在鋅鋁鎂鍍層鋼板領(lǐng)域申請專利很少。跟蹤該公司2012年后專利研發(fā)技術(shù)特點(diǎn),注意到其已經(jīng)轉(zhuǎn)向研究汽車板用超高強(qiáng)鋼制造技術(shù)、熱成形用鋼、溫成形用鋼及溫成形方法等技術(shù)領(lǐng)域。

    JFE申請的溫成形用鋼專利主要是以各種鍍層鋼板為研究對象,研究化學(xué)成分、組織及成形工藝間的關(guān)系,獲得具有優(yōu)良性能的成形部件。JFE申請的熱成形用鋼專利主要也是以鍍層鋼板為研究對象,研究方向?yàn)橐种瞥尚渭訜徇^程中氧化鐵皮和氧化鋅的生成,使鋼板獲得優(yōu)良的耐蝕性和鍍層致密性。

    浦項(xiàng)制鐵公司

    浦項(xiàng)申請公開鋅鋁鎂鍍層專利主要集中在2013年,申請數(shù)量為8件。申請公開的專利以鋅鋁鎂鍍層板為對象,研究使鋼板獲得優(yōu)異耐蝕性和優(yōu)良外觀的方法。該公司2012年后專利研發(fā)技術(shù)特點(diǎn),以鍍鋅鋼板為研究對象,研究熱沖壓用鍍鋅鋼板的生產(chǎn)方法。

    結(jié)語 

    通過對全球鋅鋁鎂鍍層鋼板專利的分析,可以得到如下的結(jié)論:鋅鋁鎂鍍層鋼板領(lǐng)域處于技術(shù)活躍期,技術(shù)與市場的競爭尤為激烈;中日韓三國是鋅鋁鎂鍍層鋼板的主要競爭地區(qū),集中了全球該領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量的92.8%;目前鋅鋁鎂鍍層鋼板技術(shù)發(fā)展方向更加細(xì)致,前沿技術(shù)包括鍍層耐腐蝕性、表面處理、不同鋼種的熱浸鍍工藝以及鍍層的其他使
用性能等方面。

    (文章來源:《鋼鐵》,作者:周誼軍、代云紅、蔣光銳,版權(quán)歸原作者所有)
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