[發明專利]一種熱浸鍍鋅鋁鎂鋯合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201210567375.7
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103014581A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 王建華;尹力;蘇旭平;劉亞;吳長軍;彭浩平
• 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，特別涉及一種熱浸鍍鋅鋁鎂鋯合金及其制備方法。

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、鎳、硅、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。

鋯是一種高熔點金屬元素，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，并進行了專利保護。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，單獨采用鋯作為熱浸鍍鋅鋁鎂鍍層的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，利用鋯來改善熱浸鍍鋅鋁鎂合金鍍層組織和擴展鋅鋁鎂合金系鍍層的應用范圍，對形成具有自主知識產權的合金鍍層和更好地滿足生產應用，是十分必要的。

發明內容

????本發明的目的是，提供了一種熱浸鍍鋅鋁鎂鋯合金，將高熔點合金元素鋯加入到熱浸鍍鋅鋁鎂合金中，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鋁鎂鋯合金的制備方法。

本發明熱浸鍍鋅鋁鎂鋯合金采用的技術方案是：由Zn、Al、Mg、Zr組成，按質量百分比計，含有Al?4.5-6.5%、Mg?3.0-4.0%、Zr?0.25-0.75%、余量為Zn。

上述熱浸鍍鋅鋁鎂鋯合金的制備方法采用的技術方案是按如下步驟：(1)?按比例稱量好Zn塊、Al塊、Mg塊、AlZr中間合金，按質量百分比計，Al塊占1.0-6.5%、Mg塊占?3.0-4.0%、AlZr中間合金占2.5-7.5?%；(2)?預熱石墨坩堝至暗紅色，將按比例稱量好的鋁塊置于坩堝中，并在鋁塊表面撒上鹽類覆蓋劑，然后升溫至700℃-720℃；(3)?待鋁塊完全熔化后加入鋅塊，鋅熔化后攪拌均勻形成鋅鋁合金液；(4)?將鎂塊壓入鋅鋁合金液中，并在熔液表面撒上適量鹽類覆蓋劑，以覆蓋熔液表面為準；(5)?待鎂塊完全熔化后加入鋁鋯中間合金，熔化并攪拌均勻；(6)?將合金液隨爐降溫至650℃進行精煉和除渣；(7)?隨爐冷卻至450℃進行撈渣和澆注。

所述步驟(1)中的Zn塊、Al塊、Mg塊均采用市購鋁錠、鋅錠、鎂錠，鋁鋯中間合金為AlZr10或AlZr15中間合金。

所述步驟(2)中的鹽類覆蓋劑為經過脫水處理的質量分數為40-60%KCl和40-60%NaCl的均勻混合的固態粉末。

所述步驟(6)中精煉和除渣采用的物質為經過脫水處理的質量百分含量為：MgCl₂?18-28%、KCl?35-45%、NaCl?30-40%、BaCl₂?2-4%、CaCl₂?2-4%、CaF₂?2-4%。

所述步驟(6)中精煉和除渣的溫度為650℃。

所述步驟(6)中精煉和除渣的溫度不能低于630℃。

本發明熱浸鍍鋅鋁鎂鋯合金的基體組織為Zn/Al/MgZn₂三元共晶組織，合金的基體組織上分布著富Zn相，或分布著富Zn相和富Al相的混合相，或分布著富Zn相、富Al相和AlZnZr中間合金相的混合相。