[發(fā)明專利]一種以鈷配合物變質(zhì)的低鋅熱浸鍍鋁合金鍍層材料

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110397096.6
• 申請(qǐng)日: 2011-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN103131994A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 車云;門三泉;曹躍清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴州鋁廠
• 主分類號(hào): C23C2/12
• 分類號(hào): C23C2/12;C22C1/02;C22C1/06;C22C21/10
• 代理公司: 貴陽(yáng)中新專利商標(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金鍍層材料，尤其涉及一種以鈷配合物變質(zhì)的低鋅熱浸鍍鋁合金鍍層材料。

背景技術(shù)

鋼鐵材料長(zhǎng)期暴露在空氣中容易腐蝕，使壽命大大縮短，為了提高鋼鐵材料的使用壽命，通常采用鍍鋅材料熱浸鍍?cè)诒韺舆M(jìn)行保護(hù)，由于純鍍鋅材料成本高，而且鋅資源短缺，現(xiàn)在逐漸采用在鋅材料里面加鋁，形成鋅鋁合金作為鍍層材料，然而當(dāng)鍍液中有Al存在時(shí)，因Al的化學(xué)活性遠(yuǎn)高于Zn，優(yōu)先與鐵基發(fā)生Fe-Al反應(yīng)，從而改變了Fe-Zn反應(yīng)機(jī)制及其生成物結(jié)構(gòu)，對(duì)于浸鍍的效果，Al的加入既有增強(qiáng)鍍層保護(hù)能力的預(yù)期作用，也有降低鍍液對(duì)鐵基體潤(rùn)濕和附著能力的非預(yù)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。為了改善鋅鋁鍍層材料的上述缺點(diǎn)，可以通過添加少量變質(zhì)劑改善鋅鋁鍍層材料特性，當(dāng)前主要通過添加單質(zhì)金屬或中間合金作為變質(zhì)劑，但是單質(zhì)金屬熔點(diǎn)高不容易溶于鍍層材料，不能充分發(fā)揮變質(zhì)的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種以鈷配合物變質(zhì)的低鋅熱浸鍍鋁合金鍍層材料，以解決：鋅鋁鍍層材料制備中為了改善鍍層材料的缺陷而采用添加單質(zhì)金屬或中間合金作為變質(zhì)劑，但是單質(zhì)金屬熔點(diǎn)高不容易溶于鍍層材料，不能充分發(fā)揮變質(zhì)劑的作用等問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種以鈷配合物變質(zhì)的低鋅熱浸鍍鋁合金鍍層材料，按元素重量百分比計(jì)，該合金成分為：鈷配合物Co₂(CO)₈?：0.058，Zn：27，Si：1.5，稀土添加劑0.5，余量為Al和不可避免的微量雜質(zhì)。

稀土添加劑為Nd、Sc或其混合物。

本發(fā)明的有益效果：

Si：作為基體界面反應(yīng)緩沖劑以有效抑制在浸鍍時(shí)Al與Fe基體之間劇烈的化合反應(yīng)，減少或杜絕生成“透鏡狀Fe₂Al₅”，強(qiáng)化“薄層狀Fe₂Al₅”的生成機(jī)制，建立Fe—Al—Zn均勻梯度的反應(yīng)機(jī)制，從而提高鍍層質(zhì)量、減薄鍍層厚度，節(jié)省材料。

鈷配合物Co₂(CO)_8??鋅鋁溶液中快速分解形成Co和羰基CO-,Co元素主要起到Co與溶液中的金屬元素形成復(fù)雜的強(qiáng)化相于枝晶間，阻礙位錯(cuò)、阻止晶?；?，有效地提高了合金的室溫和高溫（400℃下）強(qiáng)度。從它們能與Al、Zn溶劑和Fe基體元素生成多種金屬化合物的特點(diǎn)，可以知道它們都是基體的犧牲保護(hù)元素；此外，它們?cè)诠倘荏w表面與氧化劑發(fā)生作用時(shí)，在不同的pH值條件下能夠生成多種不同氧化態(tài)的化合物和水合離子，由于都具有較高的氧化物容積比(大于1.5)，其鈍化保護(hù)的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單純的氧化鋁膜；這些化合物和水合離子有些是剛性的，在形成后作為永久性的網(wǎng)格保護(hù)層存在，有些是弱流動(dòng)性的，而有些具有較好的流動(dòng)性，當(dāng)鍍件表面被劃傷后，具有流動(dòng)性的化合物和水合離子會(huì)立即彌補(bǔ)、覆蓋創(chuàng)口，使鍍層和基體不至于因長(zhǎng)時(shí)間裸露而遭受過量腐蝕，這就解決了單純的鋁鋅合金包覆保護(hù)能力差的問題。分子晶體高溫分解釋放出原子態(tài)的合金化元素和羰基自由基CO-，具有微觀皮米級(jí)(pm)的種子作用范圍，達(dá)到在加入純金屬或中間合金時(shí)無法達(dá)到的微細(xì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)和納米級(jí)(nm)聚集態(tài)，從而改善合金的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。而羰基自由基CO-在高溫下以氣態(tài)形式與擾動(dòng)的鋁熔體充分接觸，便于捕獲熔體中溶解的大量H、O等有害元素，生成的CO₂或有機(jī)化合物以氣態(tài)形式離開熔體排向煙氣收集系統(tǒng)，從而使熔體得到凈化。

稀土添加劑：?稀土元素和堿金屬在與過渡族元素發(fā)生合金化時(shí)，單質(zhì)不溶解或溶解度極低，容易與過渡元素反應(yīng)形成多種不同含量的金屬間化合物，其特點(diǎn)與溶質(zhì)組分比例和合金體系的溫度相對(duì)應(yīng)，形成的金屬間化合物在基體(Al)、(Zn)、(Fe)中都有一定的溶解度，金屬間化合物的組分在合金中的溶度積相對(duì)穩(wěn)定。這些特點(diǎn)，增加了合金結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，同時(shí)也增強(qiáng)了合金的抗性變能力，使合金體系的物理化學(xué)性質(zhì)保持相對(duì)穩(wěn)定。

通過用鈷配合物Co₂(CO)₈取代鈷的中間合金，具有熔點(diǎn)比合金低，而且分解速度快等優(yōu)點(diǎn)，且配合物分解出的原子態(tài)金屬，能夠快速與鋅鋁溶液中的金屬充分反應(yīng)，擴(kuò)散速度快；解決了鋅鋁鍍層材料制備中為了改善鍍層材料的缺陷而采用添加單質(zhì)金屬或中間合金作為變質(zhì)劑，但是單質(zhì)金屬熔點(diǎn)高不容易溶于鍍層材料，不能充分發(fā)揮變質(zhì)的作用等問題。

具體實(shí)施方式