[發明專利]一種熱鍍鋅鎳合金用細化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 200710031740.1
• 申請日: 2007-11-28
• 公開（公告）號: CN101200779A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 孔綱;盧錦堂;車淳山;許喬瑜
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C23C2/06;C22C18/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 李衛東

技術領域

本發明涉及有色金屬熔煉技術中用于細化鋅鎳合金中金屬間化合物粒子的熱鍍鋅鎳合金用細化劑及其制備方法。

背景技術

鋼鐵在大氣環境中會因腐蝕而損壞，給社會帶來巨大的經濟損失。熱浸鍍鋅作為提高鋼鐵抗大氣腐蝕性能的有效方法，被廣泛應用于鋼鐵結構件的防護，已發展成為較成熟的工藝。但隨著煉鋼工業中的連鑄鋼坯技術逐步取代傳統的低產出、高能耗的鑄錠開坯技術，熱鍍鋅行業又面臨新的問題。連鑄鋼坯技術要求煉鋼時對鋼鐵進行充分脫氧，通常采用Si作為脫氧劑。這是因為Si成本低，能較好地去除鋼中的氧，殘留的Si還能增加鋼的強度。

但鋼中含有一定量的Si會顯著增加Fe與Zn的反應活性，即所謂的Sandelin效應。由于連續鑄鋼技術迅速普及，該技術生產的鋼大都是含硅量高的鎮靜鋼或半鎮靜鋼，它們與鋅的反應較激烈，故又稱為活性鋼(Reactive?Steel)。活性鋼鍍件往往出現灰暗、超厚及粘附性差的鍍層，使產品質量降低，鍍鋅成本大大提高。熱浸鋅鎳合金鍍層技術(Technigalva)通過鋅浴中加入少量鎳可以有效抑制含Si小于0.25％的活性鋼出現超厚、粘附性差的鍍層，同時提高鋅浴流動性，使熱鍍鋅產品質量提高，鋅耗及生產成本降低。故該技術已被越來越多的鋼結構件熱鍍鋅企業所采用。

由于鎳的熔點為1455℃，大大高于鋅的熔點419.3℃。要在鋅浴中添加鎳，國際上曾經采用Zn-2％Ni、Zn-0.5％Ni、Zn-0.24％Ni合金添加方式以及鎳粉直接添加方式。在工業應用中發現，該鋅鎳合金的組織狀態與合金溶入鋅浴中所需的溶解時間、均勻程度以及對鋅渣的影響、鎳的有效利用率等有著密切的關系，鋅鎳合金中的鎳含量越低，越容易獲得細小且均勻分布的合金相粒子的合金相組織，這種合金也更適宜于在熱鍍鋅中的應用。但是，由于Zn-0.24％Ni合金雖然組織狀態適宜于熱鍍鋅中應用，但使用成本過高，故已逐漸沒有使用；鎳粉直接添加技術由于會產生較多浮渣、鎳的有效利用率低而應用并不廣泛，故目前應用較多的是Zn-2％Ni及Zn-0.5％Ni合金。Zn-2％Ni合金比Zn-0.5％Ni合金具有更低的使用及運輸成本，但由于合金在鋅浴中的溶解速率主要取決于合金中的第二相粒子大小，由普通熔煉方式獲得的Zn-2％Ni合金中的第二相粒子比Zn-0.5％Ni預合金中的更多且粗大，故在添加入鋅浴中需要更長的溶解時間、更容易產生浮渣及更低的鎳的有效利用率，從而大大影響的Zn-2％Ni合金在熱鍍鋅中的應用。

發明內容

本發明的目的在于克服以上述技術的不足，提供一種能對鋅鎳合金中的第二相粒子進行了高效細化、且使用簡便的鋅鎳合金專用細化劑及其制備方法。

本發明是通過以下方式實現的：

一種鋅鎳合金用細化劑，其化學成分(質量百分數)為：鈰或瀾或混合稀土0.5-20％；鋁80-99.5％。

上述細化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)按上述成分構成準備好純鋁、鈰或瀾或混合稀土金屬；

(2)將適量純鋁置于真空或惰性氣體保護的電阻爐或其它加熱設備中，升溫至700-1000℃，待鋁完全熔化后，加入適量稀土金屬。保溫時間不少于30分鐘，然后停止加熱，冷卻后即得細化劑產品。

經上述制備方法所得細化劑為塊狀合金產品，其組織內部含有大量鋁稀土合金粒子。當加入鋅鎳合金熔體中后，一方面由于稀土的作用，改變了熔體中首先形成的NiAl相的形態和分布，使NiAl相粒子可以在鋁稀土合金粒子上異質形核，細化了NiAl相粒子，減少了NiAl相的聚集傾向，使NiAl相更細小彌散；另一方面，細小彌散的NiAl相在生長過程中，其周圍形成的Ni貧化區中Ni濃度不會降得太低(＞1wt％Ni)，滿足Ni₂Zn₅相在NiAl相上形核的成分要求，而大量異質晶核NiAl相的存在，促進了Ni₂Zn₅相的形核生長，最終Zn-Ni合金凝固組織中Ni₂Zn₅相粒子得以細化且分布均勻。

相對于現有技術，本發明產品添加工藝簡單，加入量和細化效果易于控制，微量的加入即可達到高效細化的目的，可以大大縮短鋅鎳合金在熱鍍鋅浴中的溶解時間，減少了浮渣的產生，提高了鎳的有效利用率。

附圖說明

圖1是對比試驗中加入實施例1所得細化劑后的合金掃描電鏡圖；

圖2是對比試驗中未加入本發明細化劑后的合金掃描電鏡圖。

具體實施方式

實施例1：