[發明專利]一種鋁合金鍍層材料

無效

• 申請號: 201110386262.2
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN103131987A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 車云;門三泉;李祥
• 申請（專利權）人: 貴州鋁廠
• 主分類號: C23C2/12
• 分類號: C23C2/12;C22C21/10
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術領域

本發明涉及一種鋁合金材料。

背景技術

鋼鐵容易腐蝕，現在工業上都是采用熱鍍鋅防護技術來對鋼鐵作保護，具有鍍層厚度易控、耐蝕性強、成本低、工藝可控性好、效率高的特點。但隨著鋼鐵產量的增加，需要的熱浸鍍用鋅越來越多，全世界每年熱浸鍍用鋅消耗量達到鋅金屬總產量的70%以上，造成鋅資源短缺的形勢越來越嚴峻。在我國鋅短缺的情況尤為明顯，008年以來，每年進口鋅金屬40萬噸、鋅礦砂300萬噸。開發可替代鋅的鋼鐵熱浸鍍用新材料，是世界和中國技術經濟發展的必然趨勢和要求；而最有希望作為代鋅的材料，是鋁鋅合金和鋁合金。

近年來，出現了Zn-Al-Mg及其相關組成的多元體系合金鍍層材料，美國有Zn-Al-Mg-Ti-B-Si、Zn-Al-Mg-Si專利產品；日本有鋁含量5％～12％的熱鍍鋅合金板、Zn-Al-Mg-Si、Zn-Al-Mg-Si-Mn-Cr和Zn-Al-Mg專利等等，但這些新產品和專利的鋁含量大多在50%以下；而且基本上沒有可以實現低成本產業化應用的新型鍍層材料專利技術。

目前的發展趨勢是通過添加多種合金元素來改善鍍層的綜合性能，采用更多的Al組分來代替Zn，重點是實現鋁的包覆保護能力與鋅的犧牲陰極保護能力的最佳結合。而當鍍液中有Al存在時，因Al的化學活性遠高于Zn，優先與鐵基發生Fe-Al反應，從而改變了Fe-Zn反應機制及其生成物結構，對于浸鍍的效果，Al的加入既有增強鍍層保護能力的預期作用，也有降低鍍液對鐵基體潤濕和附著能力的非預期作用，隨著鍍液中鋁組分的增加，鍍層的附著能力往往也變壞。

發明內容

本發明要解決的技術問題:

針對現在鋅的產量相對于需求短缺問題，提供一種以鋁為主體的低鋅熱浸鍍鋁合金鍍層材料。

本發明的技術方案：

一種低鋅熱浸鍍鋁合金鍍層材料，其特征在于：按元素重量百分比計，該合金成分為Zn:20~25，Mg:2~4.43，Li:1~1.67，Mn:0.01~0.05%，，Zr:0.05~0.14，C:≤0.15,Si:0.1～0.15,稀土添加劑0.01～0.8,沉淀硬化劑0.05~0.15,其余為Al和不可避免的雜質。

沉淀硬化劑包括Bi、Cd、Pb、Sb或Sn，每種可以單獨使用，也可以混合使用。

稀土添加劑包括Pr或Sc。

本發明的有益效果：

1、鋅的質量分數不足四分之一，用我國產量很高的鋁來取代常量不足的鋅，以滿足越來越大的熱浸鍍需求。

2、Mg和Li可作為極化變質元素對溶劑元素Al和Al+Zn的原子極化變徑作用，在微觀狀態下有效調整原子尺寸和近程有序的結構，使熔體在宏觀上結構均勻，降低表面張力，并改善熔體與鍍件基體的親和性，使得鋁鍍層和基體的附著性提高。

3、Mg和Li還可以在熔體中形成強化相提高鍍層的強度，特別在于鋁鋰合金具有良好高溫強度。

4、稀土元素添加劑可增強極化變質劑、合金強化劑、溶劑鈍化劑、晶粒細化劑的作用，并彌補其不足。

5、沉淀硬化劑也是時效強化劑，在合金體系中保持近單質狀態，在體系雖然凝固但溫度仍較高的狀態下，它們依然保持液態，從而使體系在宏觀上具備了半固態特征，為時效強化過程中加速合金中強化元素轉化為實際的強化態(沉淀硬化或析出硬化)提供了條件，賦予合金優良的加工性能和耐磨性能。

具體實施方式：

實施例:

按元素重量百分比計，本實施例合金成分為Zn:20，Mg:?4.43，Li:?1.67，Mn:?0.05，，Zr:?0.14，C:?0.05,Si:0.15,稀土添加劑Pr：0.5,沉淀硬化劑Bi0.05,Al：72.96。

其制備方法包括如下步驟：

(1)根據合金總量和各元素百分比，推算出所需的每種單質金屬的質量，或者合金的質量，或者混合金屬添加劑的質量，編制合金生產配料表，并按配料表選足備料；

(2)先往熔煉爐中加入適量的鋁錠或熔融鋁液，加熱使之完全融化并在700～800℃下保溫；

(3)再按配方比例加入各種元素，最后再加入鋅，攪拌均勻；現場取樣分析，根據分析結果和配方范圍，調整添加量；然后繼續熔煉和攪拌，再次取樣分析，直至各元素比例完全符合配方要求。

(4)然后對上述合金熔體進行爐內精煉；往合金熔體中加入精煉劑，并攪拌均勻，熔體精煉在封閉環境中完成。

(5)精煉后除渣、除氣、靜置、調溫至660～720℃，合金液傾倒出爐，同時過濾；濾液平緩傾入鑄造錠模中，通過順序式結晶方式，使熔體在錠模中自下而上凝結，形成銀白色錠型。