[發明專利]一種五元合金熱浸鍍層原料制備和使用方法

無效

• 申請號: 201110263297.7
• 申請日: 2011-09-07
• 公開（公告）號: CN102312130A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 高波;胡亮;涂贛峰;李世偉;于福曉;左良
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22C18/04
• 分類號: C22C18/04;C22C21/10;C22C1/03;C23C2/06;C23C2/12
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 安宇宏;薛義丹

技術領域

本發明屬于一種金屬表面熱浸鍍合金鍍層的方法，具體涉及的是一種包括Zn和Al在內的五元合金熱浸鍍層原料的制備和使用方法。

背景技術

熱浸鍍技術是對鋼材進行表面防腐非常有效的方法之一，傳統的熱浸鍍防腐鍍層主要是熱浸鍍純Zn層及熱浸鍍純Al層，為第一代金屬鍍層；自上世紀八十年代開始，熱浸鍍兩種以上金屬元素的復合鍍層技術得到使用，其中首先實現的是熱鍍Zn-Al合金鍍層，屬于第二代金屬鍍層；第三代鍍層是由多種元素混合在一起進行熱浸鍍所獲得的鍍層，其中由國際鉛鋅組織發明的鋅基高耐蝕性合金鍍層Zn-5％Al-RE(簡稱Galfan)和由美國的伯利恒鋼鐵公司研制的鋁基合金鍍層材料Zn-55％Al-1.6％Si鍍層(簡稱Galvalume)是第三代鍍層的兩種代表性產品，具有優良的耐腐蝕性能，在普通大氣腐蝕條件下，耐腐蝕性分別是純Zn鍍層的2～4倍和2～6倍，這一數據已被相關技術人員和用戶所認可。但是由于此兩種涂層的制備技術均被外國公司申請為我國專利，受到了保護，因此迫使我國不得不在此基礎上自主研制包括Zn、Al元素在內的多種金屬元素復合合金鍍層的制備方法。

發明內容

本發明的目的是制備用于熱浸鍍的含鋅(Zn)、鋁(Al)、硅(Si)、鎂(Mg)、釩(V)的五元合金，即Zn-Al-Si-Mg-V五元合金(以下簡稱：五元合金)，并給出將該五元合金用于熱浸鍍層的具體使用方法，以提高鍍層的耐蝕性。該Zn-Al-Si-Mg-V五元合金中各組成元素成分按質量百分比計算的范圍分別為：

Zn????25.00～55.00％；

Al????35.00～65.00％；

Si????0.50～5.00％；

Mg????0.50～5.00％；

V?????0.10～1.00％。

本發明所述的五元合金的制備及鍍層使用方法如下：

一、Zn-Al-Si-Mg-V五元合金的制備。

制備五元合金采用的原料均來自市場，包括鋅錠(純度為99.99％)、鋁錠(純度為99.7％)、Zn-V中間合金、Al-Si中間合金和鎂錠(純度為99.99％)，其中Zn-V中間合金中V的含量按重量百分數計為1.00-10.00％，Al-Si中間合金中Si的含量按重量百分數計為20-25％；合金制備時所使用的熔化設備為帶有氬氣保護的高溫電阻爐，具體步驟如下：

1、將高溫電阻爐的爐溫升高至500-520℃，放入Zn錠和Zn-V中間合金，然后保溫20-30min；

2、再將高溫電阻爐在10min內升溫至600-650℃，把鋁錠快速壓入鋅液內，并保溫5-10min；

3、再將高溫電阻爐在10min內升溫至680-700℃，保溫5-10min，然后分別將Al-Si中間合金和鎂錠加入合金液中，保溫10-15min，攪勻扒渣后澆注到模具內，五元合金制備完成，以備實施熱浸鍍工藝時使用。

以上各種原材料加入的數量基本按照事先設定的五元合金鍍層的成分比例范圍進行，為防止在制備合金過程中易氧化合金元素的燒損，在合金的熔煉過程中，采用氬氣作為保護氣體，試驗結果表明用該法熔煉此種五元合金，金屬的收得率大于98.5％。

二、制備包括Zn-Al-Si-Mg-V五元合金的熱浸鍍層的方法

本項發明實施熱浸鍍方法時使用的是普通的熱浸鍍設備，過程實施順序及控制參數如下：

1、將按照前述方法制備好的五元合金鑄錠放在鋅鍋內熔化，熔化時還要在鋅鍋內中加入熱浸鍍常用的覆蓋鹽，覆蓋鹽的主要成分有ZnCl₂、KCl和Na₃AlF₆中的至少一種，覆蓋鹽的加入量為被熔化合金的表面能夠均勻覆蓋0.1-0.2cm的覆蓋層為宜，待到被熔合金鑄錠全部熔化后在600-690℃下保溫8-10min，使得到的合金液體的成分更加均勻；

2、將處理(包括堿洗→水洗→酸洗→水洗)好的鋼板經助鍍或者在氬氣保護下安裝到熱浸鍍夾持設備上，使其在熔化的合金液體內熱浸鍍3-50s，然后以0.3-2m/s的速度將其從自熔化的合金液體中拉出，使用氣刀噴出的0.03-0.4MPa的壓縮空氣抹拭鋼板兩側，以使鍍層表面光滑平整。

關于Zn-Al-Si-Mg-V五元合金鍍層的熱浸鍍工藝的詳細工藝參數見表1所列，工藝中適于浸鍍加工的鋼板以0.8-1.2mm的普通熱軋薄板為宜。

表1Zn-Al-Si-Mg-V熱浸鍍的工藝參數