[發明專利]一種含鋯的Super Dyma熱浸鍍鋅合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201210567312.1
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103014580A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 王建華;尹力;蘇旭平;劉亞;彭浩平;吳長軍
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C23C2/06
• 分類號: C23C2/06;C22C18/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種鋅合金鍍層材料及其制備方法，特別涉及一種含鋯的Super?Dyma熱浸鍍鋅合金及其制備方法。

背景技術

熱浸鍍鋅是一種經濟、方便、有效的應用于各行業金屬結構件的防腐蝕方法，純鋅鍍層具有優良的犧牲防護作用，但鍍層耐用期短；熱浸鍍鋁層致密，耐用期長，但陰極保護能力差；鋅鋁合金鍍層則兼顧了鋅的陰極保護性和鋁的耐久保護性，其鍍層的各種性能較單一金屬鍍層的性能優越，防腐蝕性能更是比同等厚度的純鋅鍍層高出許多；為提高鍍鋅產品的抗腐蝕性能和鍍鋅產品質量，一些合金元素常被加入到鋅池之中，如鋁、鎂、硅、鎳、稀土等。

現有研究結果表明，鋁是一種提高鍍鋅層耐腐蝕性的最有效的合金元素；在鋅池中加入少量的鋁，由于鋁與鐵基體具有極強的化學親和力，在鍍層形成過程中鋁能優先與鐵基反應并在其表面生Fe-Al金屬間化合物，抑制Fe-Zn反應及脆性Fe-Zn相的生長，使鍍層減薄并具有良好的粘附性能。

在鋅池中加入鎂能與含硅活性鋼中的硅生成穩定的鎂硅化合物，取代鐵硅化合物的形成而抑制鐵鋅反應，在鋅鋁合金中加入少量的鎂能使鍍層的組織結構發生變化，適當地增加鎂的含量，鍍層的晶粒逐漸細化，鍍層組織變得均勻；鎂在鍍層中主要分布于鋅鋁的晶界上，起到強化晶界的作用，對鍍層的電極反應具有強烈的抑制作用，使鍍層表現出優越的抗腐蝕性能，從國內外文獻報道可以發現，鋅鋁鎂合金鍍層已成為熱浸鍍鋅領域的研究熱點。

在鋅池中加入適量的硅能夠抑止鐵基體和鋅池中合金元素的快速反應，防止界面層的快速生長，減薄中間合金層和鍍層的厚度；同時，硅能使鍍層組織更加致密，提高合金鍍層的耐腐蝕性能；在很多鋅鋁系熱浸鍍合金中，硅都被作為改善鍍層組織和提高鍍層抗腐蝕性能的有益合金元素添加在鋅池之中，如Galvalume合金鍍層中加入一定量的硅，降低了鐵鋁合金層的厚度，鍍層組織致密并具有良好的粘附性能和抗腐蝕性能；新日鐵公司推出的Super?Dyma（Zn-11wt.%Al-3%wt.Mg-0.2wt.%Si）合金鍍層的抗腐蝕性能比不含硅的Zn-11wt.%Al-3%wt.Mg合金鍍層高出將近一倍。

鋯是一種高熔點金屬元素，常常作為強化元素或變質劑添加到其它金屬或合金中；鋯具有極高的熔點和優異的抗腐蝕性能，鋯的熔點比鈦更高，鋯的抗腐蝕性能比鈦合金更好，被廣泛用于航天、軍工、核反應、原子能等領域。

由于鋅鋁鎂合金鍍層具有卓越的抗腐蝕性能，國外開展了廣泛的研究，開發了多種鋅鋁鎂合金鍍層，如ZAM合金鍍層、Super?dayma合金鍍層以及其它鋅鋁鎂系合金鍍層，但都進行了專利保護；中國專利檢索結果表明：在鋅鋁鎂合金鍍層中通常加入鈦、硼、鋯、稀土等元素，但加入量很小，一般都是微量，質量百分比為0.001-0.05%；當鋯的加入量大于0.05%以上，采用鋯作為熱浸鍍鋅鋁鎂鍍層的主要合金化添加劑來細化鍍鋅合金的顯微組織、優化鍍層組織結構和改善鍍層力學性能，尚未見有報道。

因此，利用鋯來優化鋅鋁鎂合金鍍層組織和性能，擴展現有鋅鋁鎂合金系鍍層的應用范圍，開發新型鋅鋁鎂合金系熱浸鍍合金，以及形成具有自主知識產權的合金鍍層是十分必要的。

發明內容

本發明的目的是，提供了一種含鋯的Super?Dyma熱浸鍍鋅合金，將高熔點合金元素鋯加入到熱浸鍍鋅鋁鎂合金中，并對合金中鋅鋁鎂硅元素進行合理配比，能顯著改善合金的顯微組織和鍍層性能，本發明還提供了該熱浸鍍鋅合金的制備方法。

本發明的一種含鋯的Super?Dyma熱浸鍍鋅合金采用的技術方案是：由Zn、Al、Mg、Si、Zr組成，按質量百分比計，含有Al?10.0-16.0%、Mg?2.5-4.0%、Si?0.25-0.75%、Zr?0.2-1.2%、余量為Zn。

優選Mg的質量百分含量為：3.0-3.5%。

優選Si的質量百分含量為：0.25-0.5%。

優選Zr的質量百分含量為：0.6-1.2%。

優選合金中各成分的質量百分含量為：Al?12.0-15.0%、Mg?3.0-3.5%、Si?0.25-0.5%、Zr?0.6-1.2%、余量為Zn。